金属所沈阳材料科学国家研究中心刘洪阳研究员和博士研究生孟凡池等人与北京大学马丁教授、辽宁大学夏立新教授、香港科技大学王宁教授、中科院上海应用物理所姜政研究员以及中科院山西煤化所温晓东研究员等团队合作，通过对亚纳米尺度Cu金属团簇结构的精准调控，成功构建亚纳米尺度下原子级分散且全暴露Cu₃团簇纳米酶，并表现出优异的模拟氧化酶活性与抗菌性能。研究团队在纳米金刚石-石墨烯杂化载体上构造了亚纳米尺度完全暴露Cu金属团簇，经球差电镜分析表明，原子级分散且完全暴露的Cu₃团簇（Cu₃/ND@G）锚定在富缺陷石墨烯表面。密度泛函理论（DFT）计算结果表明，亚纳米尺度原子级分散且完全暴露的Cu₃团簇作为活性中心有利于O₂的吸附，从而促进催化O-O键断裂形成活性氧物质(·OH)，显著提高了Cu₃/ND@G纳米酶的模拟氧化酶样活性。与Cu单原子纳米酶（Cu₁/ND@G）和Cu纳米颗粒纳米酶（Cu-NPs/ND@G）相比，亚纳米尺度完全暴露且原子级分散的Cu₃金属团簇纳米酶表现出优异的模拟氧化酶活性（Kcat=1.474×10^-1s^-1）。这种完全暴露且原子级分散的Cu₃金属团簇纳米酶在NaAc缓冲液(pH4.5)中具有≥99%的抗菌率，其结构和优异的抗菌性能显示了其在生物医学、微生物防腐等领域的潜在应用价值。相关成果以“Defect-rich graphene stabilized atomically dispersed Cu₃ clusters with enhanced oxidase-like activity for antibacterial applications”为题发表在Applied Catalysis B: Environmental上。