鑫图 Dhyana 95 助力咪唑团簇气相反应研究，支撑弱荧光量化表征!

近期，中国科学院化学研究所、南京大学等研究团队围绕气相有机分子团簇的可控合成与光学性质开展研究，系统研究了质子化咪唑团簇的生成机制、结构特征及其发光行为。相关成果以《Gas-phase synthesis and soft-landing deposition of imidazole clusters with narrowband emission》为题，发表于化学类权威期刊 《Science China Chemistry》。

创新成果概述

在咪唑衍生物中，苄基咪唑（C10H10N2）与金属-咪唑配合物不仅被应用于多种药物研发，还在天然产物合成和生物系统中发挥着关键作用。同时，这类杂芳族分子的小聚集体或氢键簇为理解材料的结构-性质关系及生物系统内部的弱分子间相互作用提供了重要手段。然而，对于类似情境下分子簇的调控机制，目前仍知之甚少。

图1展示了咪唑、苄基咪唑粉末样品热蒸发后，在 Cu⁺/Ag⁺离子存在下形成的分子簇、特征碎片及产物的质谱图。

研究团队使用自主研发的反射式飞行时间质谱仪（ReTOFMS），配备双源（磁控溅射源 MagS、热蒸发源 TVa）和下游管式反应器，研究了咪唑和苄基咪唑的气相反应，取得了核心成果：

・ 气相可控构筑分子团簇

在气相条件下生成 (Im)nH⁺ (n = 2–4) 质子化咪唑团簇，实现无溶剂干扰的团簇合成与尺寸调控。

・ 明确团簇结构与相互作用机制

DFT 与 NBO 分析表明，团簇稳定性主要来源于 NH···N 氢键相互作用，氢键强度随团簇尺寸增大逐步减弱。

・ 实现团簇软着陆与结构保持
成功对 (Im)_3H⁺ 团簇进行软着陆沉积，实验发光特征与 TD-DFT 计算结果一致，表明团簇构型在沉积过程中得以保持。

・ 发现窄带发光特性

(Im)3H⁺ 团簇在 516 nm 处表现出窄带发射，显著区别于单分子发光行为，体现团簇态对光谱调控的作用。

图2呈现了相关配合物的能级图与 MO 能级相关图、咪唑及质子化咪唑簇的优化结构，以及质子化咪唑簇的 NBO 分析和二维 IGM 散射图。

Dhyana 95 相机应用优势解析

该研究需要对软着陆后的分子团簇进行荧光表征，发光信号弱且高强度激光照射下易发生光漂白，需准确分辨 516 nm 窄带发射特征，避免噪声或测量不稳定性对团簇真实光谱产生干扰。

Dhyana 95 相机在该研究中用于记录软着陆沉积后咪唑分子团簇的荧光信号，支撑了对分子团簇发光特性及光谱特征的实验验证：

① 高灵敏度（95% QE+11 μm大像元），有利于捕获微弱荧光信号。

② 低读出噪声（~1.6 e⁻ median），确保低光强条件下的高信噪比。

③ 高像素一致性（PRNU/DSNU校正），定量分析结果更可靠。

④ 大动态范围与满阱（~90 dB，100 ke⁻），有助于同时处理强弱信号，提高成像稳定性与量化能力。

图3展示了 (Im)₃H⁺簇的质量选择、沉积策略及时序图、沉积前后的荧光照片、荧光光谱与 TD-DFT 计算对比图，以及不同位置簇的荧光强度随时间变化曲线。

参考文献：

Yi, Q., Ye, S., Wu, H. et al. Gas-phase synthesis and soft-landing deposition of imidazole clusters with narrowband emission. Sci. China Chem. 68, 4459–4467 (2025). https://doi.org/10.1007/s11426-024-2544-y

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