金属纳米簇由若干金属原子组成，是连接金属原子和纳米粒子之间的桥梁，表现出分裂的电子能级和类似分子的荧光。与小分子染料和量子点相比，金属纳米簇具有优异的光物理性质，超小的尺寸和良好的生物相容性等优点，在生物成像、传感和催化等领域展现出美好的应用前景。本工作主要围绕金属纳米簇的制备，组装以及在生物传感等领域的应用展开。主要内容包括以下几个部分:　　1.DNA保护的金属纳米簇具有优异的光物理性质，荧光强烈依赖于DNA模板。我们发现DNA保护的铜簇荧光对DNA大沟槽里的碱基类型非常敏感，不仅可用于检测单碱基错配，还可区分给定DNA序列的错配类型。这种方法快速简便，无需严格控温，无需繁杂的探针DNA序列设计，识别不同的错配类型无需酶，传统方法很难实现。我们首次利用发夹结构DNA的茎部定点合成高发光的银簇。我们发现碱基的类型和茎部序列长度对银簇荧光有显著的影响。通过合理的设计茎部序列，可以调控银簇的发射波长。利用不同离子作为输入，银簇作为光学传感元件，构建了多种逻辑门。　　2.巯基保护的纳米簇由于化学稳定高等优点是当前研究热点。我们发展了一种表面刻蚀铜纳米晶合成发光铜簇的方法。以谷胱甘肽为模型配体，可以选择性生成最小的Cu2簇，免去了复杂的分离程序。我们制备的铜簇具有聚集诱导发光增强的效应:分散态发光很微弱，聚集后发光显著增强。虽然相对低的量子产率和非水溶剂等限制了Cu2簇在生物传感方面的应用，但它为合成强发光的铜簇提供了一个线索。接着，我们发展了一步简便绿色的方法合成了强发光且稳定的铜簇，量子产率高达16.6％。铜簇具有聚集诱导发光的性质，是一种pH刺激响应功能材料。由于强发光和高稳定性，铜簇可以作为一种高效的催化剂和灵敏的荧光生物传感探针。鉴于简便的合成方法和优异的荧光性能，合成的铜簇在成像、传感和催化等领域有很好的应用前景。　　3.将金属纳米簇自组装成超分子结构，为整体物理性质研究提供一条路径，进一步促进产生多种新型的材料、阵列和器件。我们发展了一步微波协助简便快速合成自组装银簇的方法。通过聚集诱导发光机理，银簇的量子产率高达25.6％，是目前报道最亮的巯基银簇之一。自组装银簇具有独特的光物理性质，荧光发射波长和超分子结构相关。片层超分子结构排列有序且堆积紧密，具有良好的导电性。以不发光且稳定性差的银簇作为反应前驱体，通过置换反应，我们得到了强发光且稳定性高的Au/Ag合金簇。进一步，我们发展了一种简便的方法可以在水中直接将Au/Ag合金簇组装成一维纳米结构的方法。Ag(Ⅰ)-硫醇盐在超声作用下可以形成连续的纳米线结构，诱导Au/Ag合金簇形成一维组装体。这些结构有望用于需要线性纳米结构的纳米电子学、纳米光学和纳米传感器等领域。　　4.在制备金属纳米簇的过程中，我们也得到了其他新型荧光纳米材料，如碳量子点和超小的硫化银量子点。在合成铜簇的过程中，低温水相加热抗坏血酸和铜盐，偶然得到了超小的荧光纳米粒子，经过多种表征证明是碳量子点。该碳量子点具有与pH和极性相关的荧光性质以及上转换发光，可用于荧光和比色传感pH。此外，在微波法制备银簇时，偶然得到了近红外发光的超小Ag2S量子点。该Ag2S量子点水分散性好，可长期存储，具有良好的生物相容性，荧光发射范围从可见光到近红外光可调，可用于细胞成像。　　5.我们发展了一种基于Hg2+-DNA-孔雀石绿复合物的新型荧光化学传感平台，用于检测半胱氨酸/谷胱甘肽。染料孔雀石绿和汞-DNA相互作用之后，荧光增强1000倍。半胱氨酸/谷胱甘肽将汞从复合物中除去，从而使荧光降低，达到检测生物巯基分子的目的。该传感平台无需放大或标记步骤，且具有很高的灵敏度和选择性。