郑州大学郑州大学在水溶液中碳纳米点磷光发射研究取得新进展
河南日报客户端采访人员 李树华 通讯员 杨明
日前 ， 郑州大学物理学院青年教师刘凯凯博士、单崇新教授团队在水溶液中碳纳米点磷光发射研究取得新进展 。 相关成果以“Ultralong and Efficient Phosphorescence from Silica Confined Carbon Nanodots in Aqueous Solution”为题发表于Nano Today（影响因子：16.582） 。 郑州大学为第一单位 ， 物理学院博士生梁亚川为第一作者 ， 生命科学院苟闪闪为共同第一作者 ， 物理学院刘凯凯博士、单崇新教授 ， 生命科学院高艳锋教授为共同通讯作者 。 该工作得到了国家自然科学基金项目和中国博士后科学基金等项目的支持 。
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碳纳米点（Carbon Nanodots, CDs）与金刚石同作为碳家族的重要成员 ， 在生物标记、光电器件、信息加密等领域具有重要的潜在应用价值 。 此外 ， 碳纳米点表面丰富的表面官能团和其内部的氢键相互作用可以稳定其三重态 ， 并促进载流子的系间窜越 ， 使其表现出优异的室温磷光发射性能 。 但由于三重态激子不稳定 ， 在水环境下容易被自身的分子振动和水中的溶解氧消耗掉 ， 因此绝大多数磷光现象都是在固态条件下实现的 ， 如何在水溶液中实现磷光发射仍是难题 。
针对上述问题 ， 该研究团队将碳纳米点嵌入到亲水性二氧化硅基质中 。 由于二氧化硅的亲水性、对碳纳米点的限域效应 ， 以及与外界环境的隔绝作用 ， 实现了碳纳米点在水溶液中的室温磷光发射 ， 其磷光寿命为1.86 s ， 磷光量子产率为11.6％ ， 水溶液中裸眼可见的磷光发射时间超过10 s ， 为当前报道的最好结果 。 由于制备的磷光碳点高的信噪比和超长的磷光发射 ， 团队计划将其应用于生物医学标记领域 ， 有望推动磷光纳米粒子在生物医学和临床治疗中的应用 ， 并拓展碳纳米点在余辉生物成像中的应用 。
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