近日，鄭州大學(xué)物理學(xué)院青年教師劉凱凱博士、單崇新教授團(tuán)隊(duì)在水溶液中碳納米點(diǎn)磷光發(fā)射研究取得新進(jìn)展。相關(guān)成果以“Ultralong and Efficient Phosphorescence from Silica Confined Carbon Nanodots in Aqueous Solution”為題發(fā)表于Nano Today（影響因子：16.582）。鄭州大學(xué)為第一單位，物理學(xué)院博士生梁亞川為第一作者，生命科學(xué)院茍閃閃為共同第一作者，物理學(xué)院劉凱凱博士、單崇新教授，生命科學(xué)院高艷鋒教授為共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和中國博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

碳納米點(diǎn)（Carbon Nanodots, CDs）與金剛石同作為碳家族的重要成員，在生物標(biāo)記、光電器件、信息加密等領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。此外，碳納米點(diǎn)表面豐富的表面官能團(tuán)和其內(nèi)部的氫鍵相互作用可以穩(wěn)定其三重態(tài)，并促進(jìn)載流子的系間竄越，使其表現(xiàn)出優(yōu)異的室溫磷光發(fā)射性能。但由于三重態(tài)激子不穩(wěn)定，在水環(huán)境下容易被自身的分子振動(dòng)和水中的溶解氧消耗掉，因此絕大多數(shù)磷光現(xiàn)象都是在固態(tài)條件下實(shí)現(xiàn)的，如何在水溶液中實(shí)現(xiàn)磷光發(fā)射仍是難題。

針對上述問題，研究團(tuán)隊(duì)將碳納米點(diǎn)嵌入到親水性二氧化硅基質(zhì)中。由于二氧化硅的親水性、對碳納米點(diǎn)的限域效應(yīng)，以及與外界環(huán)境的隔絕作用，實(shí)現(xiàn)了碳納米點(diǎn)在水溶液中的室溫磷光發(fā)射，其磷光壽命為1.86 s，磷光量子產(chǎn)率為11.6％，水溶液中裸眼可見的磷光發(fā)射時(shí)間超過10 s，為當(dāng)前報(bào)道的最好結(jié)果。由于制備的磷光碳點(diǎn)高的信噪比和超長的磷光發(fā)射，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將其應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)標(biāo)記領(lǐng)域，有望推動(dòng)磷光納米粒子在生物醫(yī)學(xué)和臨床治療中的應(yīng)用，并拓展碳納米點(diǎn)在余輝生物成像中的應(yīng)用。

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