AC:ECL纳米簇配体,化“双刃剑”为“一石三鸟”

纳米技术 电化学技术
秦川    2021-01-07    527

  背景介绍

  配体稳定的金属纳米簇 (ligand-protected metal nanoclusters, NCs),具有光稳定性强,生物相容性好,尺寸小易于标记且毒性小的特点,在电致化学发光(ECL)领域受到广泛关注。然而,与经典的联吡啶钌发光试剂相比,目前报道的金属纳米簇的发光效率还有待提高。目前报道的用于提高纳米簇的ECL发光效率的方法主要有预氧化,主客体识别,聚集诱导,自增强,共反应促进剂等。但是,这些方法需要增加额外操作步骤或试剂来提高纳米簇的ECL效率,因此,如何通过对纳米簇的结构设计来提高其本身的性能是研究的热点。

  ECL首先要经历电化学过程,为化学发光反应提供电活性中间体,通过电活性中间体的相互作用生成激发态物质,进而产生光子。因此,电活性中间体产生的速率是影响ECL发光的一个重要因素。目前普遍使用的纳米簇的模板,如DNA,蛋白质,高分子聚合物,小分子等。然而,这些模板起着双刃剑(double-edged sword)的作用,虽然一方面模板能够稳定纳米簇,另一方面也由于其非导电性,一定程度上限制了界面电子(或者空穴)的传输,从而影响电活性中间体的产生。

  近期,西南大学袁若教授课题组报道了以导电性聚合物,聚3, 4乙烯二氧噻吩(PEDOT)为模板的银纳米簇, 该纳米簇展示了显著提高的ECL强度。(图1)相关成果以“Kill Three Birds with One Stone: Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-Hosted Ag Nanoclusters with Boosted Cathodic Electrochemiluminescence for Biosensing Application”为题发表在国际化学权威杂志Analytical Chemistry上。

  (DOI: 10.1021/acs.analchem.0c04165)

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  研究的主要内容介绍

  该导电性聚合物模板不仅能够稳定银纳米簇;其优异的导电性还能够促进界面电子的传输,快速产生更多的电活性中间体(Ag NCs?- 和SO4?-);更为重要的是,该模板还可以作为共反应促进剂,促进共反应试剂(S2O82-)产生更多的SO4?-。因此,基于该导电性聚合物为模板制备的银纳米簇显著提高了ECL强度(72.63倍 vs BSA-Ag NCs, 47.90倍 vs GSH-Ag NCs, and 17.10倍 vs 电沉积的glycine-Ag NCs)。

  小结

  该工作首次提出导电聚合物作为纳米簇模板的新思路,一方面深化了对纳米簇ECL响应机制的理解,另一方面也为其他高效ECL纳米簇的制备提供了新的思路。

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