【儀表網 研發快訊】近日，中國科學院大連化學物理研究所儀器分析化學研究室化學傳感器研究組(106組)馮亮研究員、王昱副研究員團隊在碳點固體熒光(Solid-state emission，SSE)傳感材料的可控制備與設計方面取得新進展，開發了一種氣流輔助熔融態聚合法，并結合一步反相共沉淀法，制備出一系列具有波長可調控的自組裝SSE碳點(DICP-dots，Dye-incorporated Carbonized Polymer Dots)。該成果解決了傳統SSE碳點存在的結構復雜、光學性質難調控的科學難題，為基于碳點的光化學傳感材料的可控設計與制備奠定了基礎。
碳點因其獨特的光學性質而在化學傳感領域備受關注，但由于碳點結構的多分散性及定義不清，導致其往往被簡單視為一個完整的納米粒子實體。因此，合成用作傳感材料的SSE型碳點的主要方法集中在如何克服粒子內部或粒子之間的電子耦合引發的聚集誘導猝滅(ACQ)現象，包括將碳點分散于基質或底物中、在碳點內部建立剛性交聯網絡、在碳點表面/聚合鏈間引入排斥作用、使用AIEgen作為合成前體等。但這些半經驗的制備方法往往導致固體熒光發射不可控，且復雜的結構難以被明確表征，給傳感的應用帶來較大困難。
針對這一難題，該團隊提出了一種氣流輔助的熔融態聚合法，實現了碳點的可控制備。研究發現，所得產物具有可調控且明確的化學結構，并表現出自組裝增強的固體熒光性質。團隊通過將選定的熒光分子自組裝到碳點熒光骨架中，以及利用粒子內Förster共振能量轉移(FRET)機制，成功制備出了一系列具有全可見光譜SSE的新型DICP-dots材料。這類材料具有高熒光量子產率、可調節的能帶結構、窄的發射線寬度，以及在溶液和固體中表現出較高的光穩定性。此外，該團隊還進一步驗證了DICP-dots的多功能應用潛力。結果表明，摻雜自組裝介導是一種可靠的實現碳點功能化的方法，可通過粒內熒光共振能量轉移原理，實現碳點的各類獨特光學性質。
該團隊一直致力于基于碳點的光化學傳感材料的可控制備與設計，取得了一系列進展(Analytica Chimica Acta，2015；Chemistry - A European Journal，2015；Biosensors and Bioelectronics，2016；J. Phys.Chem. Lett.，2020；Carbon，2021)。
相關成果以"Dye-incorporated Carbonized Polymer Dots with Tunable Solid-state Emission Based on Intraparticle Förster Resonance Energy Transfer"為題，發表在《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)上，該工作的第一作者是王昱副研究員。上述工作得到了國家自然科學基金、中國科學院青年創新促進會、我所創新基金等項目的資助。
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