解密复杂的激发态过程对于开发具有不同应用领域可控发射的发光材料至关重要。在此,我们报告了在一系列金纳米团簇中出现的光致结构畸变和电子重分布现象。这种激发态转变过程异常缓慢,导致近红外双发射延长了光致发光寿命。我们证明这种双发射对溶剂极性、粘度、温度和压力具有高度的敏感性和比值响应。在此基础上,研制出一种适用于多种环境参数的多功能发光纳米传感器。此外,我们完全阐明了这种意外的激发态转变的原子尺度结构起源,并通过裁减金纳米团簇的双四面体核心结构演示了对跃迁动力学的控制。总的来说,这项工作在发光纳米团簇的激发态物理化学方面取得了重大进展,为合理设计下一代纳米探针、传感器和开关提供了一般策略。