Mesoporous silica nanoparticles (MSNs) are experiencing rapid development in the biomedical field for imaging and for use in heterogeneous catalysis. Although the synthesis of MSNs with various morphologies and particle sizes has been reported, synthesis of a pore network with monodispersion control below 200 nm is still challenging. We achieved this goal using mild conditions. The reaction occurred at atmospheric pressure with a templating sol-gel technique using cetyltrimethylammonium (CTA(+)) as the templating surfactant and small organic amines (SOAs) as the mineralizing agent. Production of small pore sizes was performed for the first time, using pure and redispersible monodispersed porous nanophases with either stellate (ST) or raspberry-like (RB) channel morphologies. Tosylate (Tos(-)) counterions favored ST and bromide (Br(-)) RB morphologies at ultralow SOA concentrations. Both anions yielded a worm-like (WO) morphology at high SOA concentrations. A three-step formation mechanism based on self-assembly and ion competition at the electrical palisade of micelles is proposed. Facile recovery and redispersion using specific SOAs allowed a high yield production at the kilogram scale. This novel technique has practical applications in industry.

Using carboxylate-protected silver nanoclusters (Ag-carboxylate NCs) as a model, we separately investigated the contribution of the ligand shell and the metal core to understand the nature of photoluminescence of Ag NCs. A new Ag(0)NCs@Ag(I)-carboxylate complex core-shell structural model has been proposed. The emission from the Ag-carboxylate NCs could be attributed to ligand-to-metal-metal charge transfer from Ag(I)-carboxylate complexes (the oxygen atom in the carboxylate ligands to the Ag(I) ions) to the Ag atoms and subsequent radiative relaxation. Additionally, we found that the emission wavelength of the Ag NCs depends on the excitation wavelength implying a strong coupling between surface plasmon and emitter in Ag NCs. The strong coupling between the surface plasmon and the emitter determines the quantum yield and lifetime. The emission mechanism of Ag NCs and its relation to the organic templates and metal cores were clearly clarified. The results should stimulate additional experimental and theoretical research on the molecular-level design of luminescent metal probes for optoelectronics and other applications.

Coffee is a globally consumed commodity of substantial commercial significance. In this study, we constructed a fluorescent sensor array based on two types of polymer templated silver nanoclusters (AgNCs) for the detection of organic acids and coffees. The nanoclusters exhibited different interactions with organic acids and generated unique fluorescence response patterns. By employing principal component analysis (PCA) and random forest (RF) algorithms, the sensor array exhibited good qualitative and quantitative capabilities for organic acids. Then the sensor array was used to distinguish coffees with different processing methods or roast degrees and the recognition accuracy achieved 100%. It could also successfully identify 40 coffee samples from 12 geographical origins. Moreover, it demonstrated another satisfactory performance for the classification of pure coffee samples with their binary and ternary mixtures or other beverages. In summary, we present a novel method for detecting and identifying multiple coffees, which has considerable potential in applications such as quality control and identification of fake blended coffees.

Ultra-short pulse lasers generate filaments in air, inducing changes in molecular concentration and the formation of new molecules. However, our understanding of the specific chemical reactions triggered by these filaments remains limited. This study aimed to investigate the NxOy species produced by femtosecond laser filaments in a sealed chamber. We employed mid-infrared laser spectroscopy to analyze the resulting products over the reaction time. The research revealed that filament plasma generates NO, N2O, and NO2. Notably, N2O was detected for the first time in filament plasmas generated in the air. The production of NxOy species depends on the initial pressure and is influenced by factors such as plasma properties and molecular collisions. We measured the equilibrium concentrations of NO, N2O, and NO2 under atmospheric conditions, finding them to be 67, 38, and 518 ppm, respectively. Furthermore, comparative experiments conducted in zero air illustrated significantly higher concentrations of NO and NO2 under identical pressure conditions, indicating a significant negative impact of other air molecules on the generation of these species. These findings provide valuable insight into the understanding of filament-induced atmospheric chemical reactions and the generation of NxOy species.