成功開發碳中心金(I)離子團簇之不對稱合金化法！～發出紅色至近紅外區光線的手性合金團簇：有望應用於光學功能材料～

【研究摘要與重點】

透過向碳離子周圍結合有6個金(I)離子的金(I)離子團簇中添加銀鹽，伴隨銀(I)離子的引入（合金化）與金(I)離子數量的減少（蝕刻），獲得了具備手性的碳中心金(I)-銀(I)合金團簇之外消旋體。此外，藉由添加同手性羧酸，成功實現了不對稱合金化，形成了光學純淨的合金團簇。

上述的合金團簇在紅色至近紅外區域中，展現出長壽命的磷光發光特性。同手性合金團簇顯示出圓二色性與圓偏振發光，其鍵結性質與發光機制已透過理論計算獲得證實。

本研究提出了一種基於不同金屬離子引入與蝕刻所進行的不對稱合金化，藉此合成同手性合金團簇的優異方法，預期將為手性發光奈米材料的創造及光學功能材料領域的應用帶來貢獻。

【研究概要】

東京理科大學研究推進機構綜合研究院的鹽谷光彥教授、Pei Xiao-Li助教、宇部仁士講師，自然科學研究機構分子科學研究所計算科學研究中心的江原正博教授、Zhao Pei特任助教，以及福州大學化學學院（中國）的Lei Zhen教授、Liu Wen-Ting研究生所組成的共同研究團隊，成功合成了由碳中心金(I)離子與銀(I)離子組成的手性合金團簇，並達成使用同手性羧酸的不對稱合金化，進一步揭示了這些團簇在紅色至近紅外區域的發光特性。

具體而言，在受三苯基膦配體保護、具有高度結構對稱性的碳中心六核金(I)離子團簇（CAuI6）中加入三氟乙酸銀，透過銀(I)離子的引入與金(I)離子的蝕刻，發現可獲得具備雙四角錐反柱多面體結構的碳中心金(I)-銀(I)合金團簇（CAuI4AgI6）外消旋體。更進一步，透過添加同手性羧酸，成功實現了建構同手性合金團簇的不對稱合金化。這些合金團簇在紅色至近紅外區域中，展現了長壽命的磷光發光。同手性合金團簇顯示出圓二色性與圓偏振發光，其鍵結特性與發光機制已藉由理論計算獲得闡明。

本研究提供了一種基於引入不同金屬離子與蝕刻之不對稱合金化，實現金屬離子團簇高效率且高選擇性的合成方法，預期將對手性發光奈米材料的創造及光學功能材料領域做出貢獻。

本研究成果已於2026年6月5日於國際學術期刊「Nature Communications」上線上發表。

【研究結果詳情】

發光性金屬離子團簇會依據有助於整體結構穩定化與物理特性的配體及金屬離子種類與組成，精密控制金屬離子的排列，從而在結構中展現特異的物理特性與反應性。本研究聚焦於亞奈米尺寸金屬離子團簇中，單原子等級的合金化與手性控制這塊尚未開發的領域。過去，賦予金屬團簇手性的主要方法是從外部引入同手性配體。另一方面，透過添加不具手性的金屬鹽進行合金化，使金屬核心本身具備固有手性的方法則鮮少被報導。因此，本研究除了透過合金化合成作為外消旋體的手性金屬團簇外，更致力於開發使用同手性羧酸進行不對稱誘導，以高選擇性合成同手性合金團簇的方法。

具體操作上，透過向受三苯基膦配體保護、具有高度結構對稱性的碳中心金(I)離子團簇（CAuI6）中添加三氟乙酸銀，伴隨6個銀(I)離子的引入與2個金(I)離子的蝕刻進行合金化，成功合成了具備雙四角錐反柱多面體結構的碳中心金(I)-銀(I)合金團簇（CAuI4AgI6）之外消旋體。此外，透過向此外消旋體中添加同手性羧酸，成功實現了能以短步驟高非對映選擇性地合成合金團簇之不對稱合金化。上述外消旋體的單晶X射線結構解析結果顯示，4個金(I)離子與6個銀(I)離子不對稱地配置於具有碳中心的雙四角錐反柱結構頂點上。同時，該結構的對稱性也降低至擬D2對稱。