金属纳米簇在生物成像、化学传感、生物标记等方面具有很广的应用。其中，金、银纳米簇因优异的发光性能而被广泛研究和使用。但它们价格昂贵。铜纳米簇具有成本低，尺寸小及大的斯托克位移，有望成为金、银的替代品。然而，铜纳米簇易氧化，不稳定性的缺点。利用核-壳结构有利于保护材料中的核免于被空气氧化。本论文研究铜纳米簇的制备及其影响因素，探究铜纳米簇的结构组成及其对光学性能影响因素。具体的研究内容分为以下几个部分：（1）深入研究了铜纳米簇在水溶液中的存在形式。这与其稳定性和光、电、催化性能密切相关。研究发现纳米簇是由5个铜原子的核构成，和正一价铜与TGA配合物形成的壳，组成的核壳结构。这种结构具有很强的抗氧化能力，而且对改善光学性能具有重要意义。 2）在铜纳米簇尺寸研究中，考察TGA浓度对铜纳米簇的尺寸及光学性能影响。研究发现，TGA的浓度能够调控Cu（0）@Cu(I)-TGA核-壳材料颗粒粒径，从而改变材料的发光性能。较高浓度的TGA（pH=3）导致纳米簇颗粒间的交联和团聚（粒径75 nm）；较低浓度（pH=5.8）下，由于TGA自组装层数少，核-壳材料的粒径仅为1nm左右。过大及过小粒径材料的荧光效果均不理想。相反，粒径为2.5 nm核-壳材料(pH=4)展示了良好的紫外激发荧光发光性能。 3）在此基础上还研究了不加还原剂水合肼，采用超声处理TGA的铜盐溶液所形成的铜纳米簇。研究发现，超声处理能够增强TGA的还原能力，以致同样形成了Cu0@Cu+-TGA核-壳材料。pH=2.4、pH=3铜纳米簇的溶液具有荧光，并且pH=3的溶液荧光较强，而pH=4的溶液没有荧光。其中主要的原因在于TGA的超声还原作用，有效地控制了粒子的粒径，从而影响其光学性能。
4）研究了不同配体及pH值对铜纳米簇的形成及光学性能的影响研究。一方面，通过三辛基甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵的交替使用，能够有效改变铜纳米簇的发光性能，产生不同颜色的铜纳米簇。另一方面，巯基乙酸和三乙烯四胺对溶液pH值的调节能够影响铜纳米簇的发光性能。发射波长随pH值增大而红移、量子产率随pH值增大先增大再减小再增大。发射强度也能够随着溶液的浓度减小而增大。这些结果均是首次发现的。在此基础上，铜纳米簇在生物成像中的应用研究。通过大肠杆菌作为参考对象，考察铜纳米簇在生物成像方面的实际运用，发现铜纳米簇，毒性较低，能有效提高大肠杆菌的光学成像能力。