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碳纳米粒子有望改变未来的照明世界?

导读: 日前,中科院长春光机所研究员曲松楠课题组突破了碳纳米点在近红外波段发光效率低的难题,首次研制出具有高效近红外吸收/发光特性的碳纳米点,实现了基于碳纳米点的活体近红外荧光成像。

日前,中科院长春光机所研究员曲松楠课题组突破了碳纳米点在近红外波段发光效率低的难题,首次研制出具有高效近红外吸收/发光特性的碳纳米点,实现了基于碳纳米点的活体近红外荧光成像。

近年来,曲松楠带领课题组频繁在高影响因子的期刊上发表文章。2009年参加工作的曲松楠在工作几年后就独立带课题组,也因此被破格提升为研究员。

关注碳纳米点

曲松楠指出,发光碳纳米点是新兴的纳米发光材料,具有尺寸小(小于20 纳米)、无毒、发光性能好、生物相容性好、光稳定性好、原料广泛、易修饰等优点,引起国内外的广泛关注。

早前,发光无机半导体纳米粒子的研究非常活跃,但无机半导体纳米粒子一般含重金属内核(铅、镉),有一定毒性,对环境也存在危害,所以科学家们开始以一些无毒的化合物制备新的发光纳米粒子。

2006年,美国克莱蒙森大学的科学家们制造出一种碳纳米粒子,在光照的情况下,可以发出明亮的光。科学家们还发现发光碳纳米粒子具有独特的优点,如化学稳定性、无光闪烁、耐光漂、无毒、造价比较便宜以及优异的生物相容性。

2012年,时任长春光机所副研究员的曲松楠所在团队发现,利用碳纳米粒子激发波长依赖的特性,与有机染料配合,在生物制品上可构筑具有信息加密的图形,这可以应用于信息存储和信息加密中。

碳纳米粒子有望改变未来的照明世界?

图1. 通过表面吸电子基团修饰后构建近红外吸收/发射碳纳米点及其发光机制的示意图。

碳纳米粒子有望改变未来的照明世界?

图2. (a)碳纳米点@PVP复合物的吸收、发射光谱。(b-d)以碳纳米点@PVP复合物为成像试剂的近红外荧光成像(b)和小鼠胃部(c)及尾静脉注射后血液循环过程中的活体近红外荧光成像(d)。

碳纳米粒子有望改变未来的照明世界?

图3. 近红外-Ⅱ区飞秒光激发碳纳米点的多光子诱导发光。(a-b)1200 nm飞秒光激发碳纳米点的发射光谱和发光强度-激发光功率曲线,(c-d)1400 nm飞秒光激发碳纳米点的发射光谱和发光强度-激发光功率曲线。

“这些独特的性质使碳纳米点走进我们的现实生活成为可能。”曲松楠告诉记者,随后他们团队研制出一种新型的荧光墨水。“这种墨水可以应用到生物成像、生物产品鉴定、信息存储、信息加密、防伪、照明显示、传感、光伏器件等多种领域。”

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