近日，我校材料学院袁勋教授团队在金属纳米团簇领域取得系列重要突破，相关成果分别发表于材料学国际顶尖期刊《Advanced Materials》与《Advanced Functional Materials》。研究工作围绕海水淡化与疾病诊疗两大关键领域，从原子尺度推动材料设计与机理认知的创新，为应对全球水资源短缺与重大疾病精准诊疗提供了新的科学思路。
一、海水淡化新材料：亚纳米铁团簇的合成与机制突破
研究团队在《Advanced Materials》上发表题为“Sub-Nanometer Fe Nanoclusters: Unlocking Ultrafast Kinetics, Exceptional Stability, and Unambiguous Mechanism in Faradaic Capacitive Deionization”的研究论文，解决了高熔点非贵金属（如铁、钛、锰）纳米团簇在温和条件下可控合成的国际难题。
团队创新提出“孔介导气相扩散”合成策略，利用介孔碳球的纳米孔道作为限域反应器，在温和条件下成功制备出尺寸均匀、低至0.8纳米的亚纳米铁团簇。该方法为一系列高熔点金属纳米团簇的可控制备提供了新平台。在机理研究方面，团队通过原位同步辐射X射线吸收光谱与理论计算，首次在原子尺度明确揭示了亚纳米铁团簇的脱盐机制为“转化反应”，即铁团簇与氯离子通过可逆化学反应生成FeOCl中间体；通过计算机模拟分析，揭示了铁团簇的亚纳米结构为何能大幅提升脱盐效率并延长使用寿命：其独特结构不仅优化了离子传递动力学，还有效缓解了工作过程中的应力集中，从而增强了材料的耐久性。该研究澄清了长期以来铁基电极在电容去离子领域的储能路径争议，为下一代高性能、长寿命脱盐材料的设计奠定了理论基础。
该工作构建了从原创合成方法到原子级机理解析的完整研究范式，推动了高效节能海水淡化技术的发展。论文第一作者为硕士研究生张令宇，通讯作者为青岛科技大学刘勇副教授与袁勋教授。
文章链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202517511
二、诊疗一体化新平台：金属纳米团簇的癌症应用前景
在《Advanced Functional Materials》上，团队发表了题为“Metal Nanoclusters for Cancer Imaging and Treatment”的综述论文，系统阐述原子级精确金属纳米团簇在癌症诊断与治疗中的独特优势与应用潜力。
文章指出，金属纳米团簇具有“金属核心-有机配体壳层”的精密结构，可通过原子级调控实现光学、磁学等性质的精准设计，并通过对配体的分子工程赋予靶向、生物相容及刺激响应等功能，从而构建多功能诊疗一体化平台。综述详细总结了金属纳米团簇在多模态成像（包括近红外发光、光声、CT、PET及MRI）以及多种治疗模式（如化疗载药、放疗增敏、光热/光动力治疗等）中的最新进展，并强调其在协同治疗与临床转化方面的潜力。同时，文章也客观探讨了该领域在发光效率、规模化制备、体内稳定性与临床转化等方面面临的挑战，为未来研究方向提供指引。
该综述第一作者为朱海光副教授，通讯作者为新加坡国立大学谢建平教授、青岛科技大学张萍老师和袁勋教授。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202507924
以上系列研究工作获得了国家自然科学基金、山东省自然科学基金及青岛市自然科学基金等项目支持。
