末端構造の異なる3系列の金量子ニードルを発見~金ナノクラスター融合反応による異方的伸長~

2025-11-25 東京大学

東京大学の研究グループは、特定の金ナノクラスターを高濃度で加熱すると融合反応が段階的に進み、三角形Au₃ユニットが4層周期で伸長する「金量子ニードル」が高収率で生成することを発見した。既知の“四面体Au₄で両端を持つ系列”に加え、片端のみAu₃で終端した系列、両端ともAu₃で終端する系列という、新たな2種類の末端構造を持つ計3系列が存在することを明らかにした。これらは長さと末端構造に応じて800〜2000 nmの近赤外光を選択的に強く吸収し、生体深部で利用可能な温熱療法・イメージング・光エネルギー変換への応用が期待される。量子化学計算により提案構造の妥当性も確認され、量子ニードルの精密設計と多様化に道を開く成果となった。

末端構造の異なる3系列の金量子ニードルを発見~金ナノクラスター融合反応による異方的伸長~
今回発見した末端構造の異なる3系列の金量子ニードル

<関連情報>

Au24 (SC 2 H 4 Ph)20の熱誘起一次元オリゴマー化により合成された金量子針 Gold Quantum Needles Synthesized by Thermal-Induced, One-Dimensional Oligomerization of Au24(SC2H4Ph)20

Yuya Hamasaki,Ryota Jonoue,Shinjiro Takano,Tatsuya Tsukuda
Journal of the American Chemical Society  Published: November 24, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.5c14201

Abstract

Gold quantum needles (AuQNs), which have double-pointed cores Au1–(Au3)2+4n–Au1 (n = 1, 2, 3, etc.) protected by 2-phenylethanethiolate (PET) ligands, have attracted significant attention due to their unique NIR-responsive properties. Herein we demonstrate that these AuQNs can be synthesized through the long-term heating of a highly concentrated solution of Au24(PET)20 without the use of directing templates. Additionally, we obtained two unprecedented series of AuQNs that exhibit intense absorption in the NIR region as minor products. Based on density functional theory calculations, we propose that these two series of AuQNs possess single-truncated Au1–(Au3)5+4n and double-truncated (Au3)4+4n cores, respectively. These novel phenomena illustrate the potential of fusion-based synthesis for creating highly anisotropic gold nanostructures.

0703金属材料
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