近日，大連化物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(shè)計方面取得新進展，開發(fā)了一種氣流輔助熔融態(tài)聚合法，并結(jié)合一步反相共沉淀法，制備出一系列具有波長可調(diào)控的自組裝SSE碳點（DICP-dots，Dye-incorporated Carbonized Polymer Dots）。該成果解決了傳統(tǒng)SSE碳點存在的結(jié)構(gòu)復雜、光學性質(zhì)難調(diào)控的科學難題，為基于碳點的光化學傳感材料的可控設(shè)計與制備奠定了基礎(chǔ)。

碳點因其的光學性質(zhì)而在化學傳感領(lǐng)域備受關(guān)注，但由于碳點結(jié)構(gòu)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(nèi)部或粒子之間的電子耦合引發(fā)的聚集誘導猝滅（ACQ）現(xiàn)象，包括將碳點分散于基質(zhì)或底物中、在碳點內(nèi)部建立剛性交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、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(jīng)驗的制備方法往往導致固體熒光發(fā)射不可控，且復雜的結(jié)構(gòu)難以被明確表征，給傳感的應(yīng)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(tài)聚合法，實現(xiàn)了碳點的可控制備。研究發(fā)現(xiàn)，所得產(chǎn)物具有可調(diào)控且明確的化學結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出自組裝增強的固體熒光性質(zhì)。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(nèi)F?rster共振能量轉(zhuǎn)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(chǎn)率、可調(diào)節(jié)的能帶結(jié)構(gòu)、窄的發(fā)射線寬度，以及在溶液和固體中表現(xiàn)出較高的光穩(wěn)定性。此外，該團隊還進一步驗證了DICP-dots的多功能應(yīng)用潛力。結(jié)果表明，摻雜自組裝介導是一種可靠的實現(xiàn)碳點功能化的方法，可通過粒內(nèi)熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理，實現(xiàn)碳點的各類光學性質(zhì)。

來源：傳感器專家網(wǎng)