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团簇物理化学研究的是通过强/弱结合力形成的稳定和亚稳定的微观聚集体是研究物质结构演变在介观尺度中的桥梁。一般地，团簇新物种的结构稳定性和化学反应活性与其元素组成、尺寸大小、电子构型、几何结构、表面电荷分布和环境因素等多个方面密切相关。发展多种方法制备团簇新物种对于从原子/分子分辨的层次上深入认识功能材料与其性质之间的构效关系具有重要的意义。本论文围绕离子检测与生物传感方面的基础应用，通过液相合成法制备了水溶性好（water-solubility）、结构特殊(structure magic)、化学稳定性好(chemical stability)、发光且传感灵敏（efficient chemo-sensing）的“4s”金/银团簇，并结合理论计算与质谱光谱学对其几何结构、自然轨道特征、发光性质、电荷转移相互作用、及其化学传感等进行了深入分析，不仅探宄了团簇本身的物理化学性质，也阐明了这些货币金属团簇在实现对不同金属离子、阴离子和蛋白质分子的高灵敏检测的机理。具体研究内容如下: 1、用简单绿色的方法合成了一种环境友好型的化学传感器——被谷胱甘肽保护的银团簇Ag@SG NCs。实验表明，Ag@SG NCs可作为选择性和灵敏度良好的荧光传感器去检测并区分Mn2+和I-。此外，通过荧光测试、紫外滴定、1H NMR、TEM图像和XPS分析等手段对传感机理进行了探究。对Mn2+的检测，银团簇形成聚集体[Agn(GS)x Mn(SG)yAgm]0使荧光淬灭达到检测目的;对I-的检测，是基于银和卤素间的强亲和性引起的刻蚀作用使之聚集并重新组装引起荧光淬灭达到检测的目的。另外，成功地将Ag@SG NCs用于检测细胞内的Mn2+和I，这也拓宽了被功能化的银团簇在生物领域内的应用。 2、报道了水溶性和生物相容性的银团簇，并基于荧光增强效应对溶菌酶进行了传感检测。通过电喷雾质谱(ESI-MS)、光电子能谱(XPS)分析、红外光谱(IR)、核磁共振(1H NMR)分析和DFT理论计算确定了团簇的组成和结构为Ag14(SG)12（缩写为Ag14NCs）。Ag14NCs是一种多功能的化学传感器，与溶菌酶作用可以使得荧光性能增强，并对溶菌酶识别度很高，这有利于在蛋白水平上和生物领域内开展多方面的应用。除此之外，银团簇与溶菌酶作用后增强的荧光可以被Hg2+淬灭，检测限低至16.2nm。通过探究传感机理和对自然键轨道分析发现，银原子与谷胱甘肽配体间形成的供体-受体重叠作用使得Ag14(SG)12-溶菌酶体系（缩写为Ag14NCs-Lys）可作为三态的光学开关去检测Hg2+。 3、用液相还原法制备了用青霉胺保护的Ag20纳米团簇，实验表明它是单分散、水溶性和具有强荧光的金属团簇。通过质谱分析结合理论计算的方法确定了银团簇的组成及几何结构为Ag20(DPA)18。然后，通过NBO理论分析探究了配体与银核之间的相互作用及电荷转移过程，并解释了银团簇具有的光学性质。 4、通过配体刻蚀法成功制备了一种被混合配体（青霉胺和谷胱甘肽）保护的水溶性的Au13团簇。通过高分辨质谱分析并结合第一性原理计算方法确定了团簇的结构为二十面体的Au13(SG)5(PA)7。考虑到Au13团簇在690nm有很强的红色荧光，因此将其用于离子的传感检测和生物成像。实验表明被双配体保护的水溶性的Au13团簇能高效检测并区分水溶液和活细胞内的Fe3+和Cu2+。