基于表面結(jié)構(gòu)定量調(diào)控的碳點(diǎn)pH敏感熒光的發(fā)光機(jī)理研究

中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院微納系統(tǒng)與仿生醫(yī)學(xué)研究中心副研究員羅擎穎和南開大學(xué)合作，在The Journal of Physical Chemistry Letters上在線發(fā)表了以Quantitatively Switchable pH-Sensitive Photoluminescence of Carbon Nanodots為題的研究論文。該研究通過可控的表面修飾，定量揭示出C-dots的pH敏感PL的潛在機(jī)理，克服了對pH敏感C-dots的盲目篩選。

基于表面結(jié)構(gòu)定量調(diào)控的碳點(diǎn)pH敏感熒光的發(fā)光機(jī)理研究

碳點(diǎn)具有粒徑小、毒性低、耐光漂等優(yōu)越性質(zhì)，在光電器件、光催化、生物成像、生化檢測等相關(guān)領(lǐng)域顯示出應(yīng)用潛力。近期，碳點(diǎn)的pH敏感熒光性質(zhì)及其在pH傳感中的應(yīng)用引起廣泛關(guān)注，但對于“pH敏感熒光的發(fā)光機(jī)理”這一關(guān)鍵基礎(chǔ)問題的研究卻鮮有報(bào)道，使得對碳點(diǎn)pH敏感熒光性質(zhì)的調(diào)控成為限制其實(shí)際應(yīng)用的難題。

圍繞該問題，科研人員通過表面結(jié)構(gòu)定量調(diào)控方法深入研究了碳點(diǎn)的pH敏感熒光的發(fā)光機(jī)理，揭示出碳點(diǎn)的pH敏感熒光性質(zhì)來源于其表面的羧基和β-二羰基的α-H對環(huán)境pH的響應(yīng)，并進(jìn)一步提出了切實(shí)可行的調(diào)控碳點(diǎn)pH敏感熒光性質(zhì)的方法：將碳點(diǎn)表面的羧基進(jìn)行酯化反應(yīng)，可以有效消除碳點(diǎn)熒光在酸性條件下對pH的響應(yīng)，并提高其熒光在堿性條件下對pH的靈敏度；β-二羰基的分解可以消除碳點(diǎn)熒光在堿性條件下隨pH的變化，并提高其熒光在酸性條件下對pH的靈敏度。碳點(diǎn)具有良好的光穩(wěn)定性和極低的細(xì)胞毒性，有望將來被應(yīng)用于胞內(nèi)pH傳感等研究領(lǐng)域。

論文通訊作者為羅擎穎與南開大學(xué)教授龐代文，論文第一作者為深圳先進(jìn)院客座研究員劉翠為，深圳先進(jìn)院為第一完成單位。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、深圳市可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃、中國博士后科學(xué)基金等的支持。

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