近日，中國科學(xué)院長(cháng)春光學(xué)精密機械與物理研究所研究員曲松楠課題組首次研制出在可見(jiàn)-近紅外區具有強吸收和高光熱轉換效率的超碳納米點(diǎn)，該工作突破了碳基納米材料在可見(jiàn)到近紅外波段的吸收系數低的限制，并實(shí)現近紅外區高達53%的光熱轉換效率，為該類(lèi)材料國際上報道的最高值，在開(kāi)發(fā)基于碳納米點(diǎn)的光熱治療試劑方面具有重要的應用前景。
碳納米點(diǎn)具有發(fā)光性能優(yōu)異、水溶性好、生物相容性高、低成本、易修飾等諸多優(yōu)點(diǎn)，在生物醫療領(lǐng)域展現了獨有的優(yōu)勢和應用前景。然而，由于缺少有效的能帶調控手段，現有的碳納米點(diǎn)光學(xué)吸收主要集中在紫外到藍光波段，吸收帶拖尾延伸至近紅外區，導致其在近紅外區的光吸收系數很低，這嚴重限制了其在長(cháng)波長(cháng)波段，特別是生物組織光學(xué)窗口的實(shí)際應用。針對這一難題，曲松楠課題組通過(guò)控制表面電荷分布不均的碳納米點(diǎn)的組裝，獲得了可見(jiàn)-近紅外區具有強吸收峰（λmax = 700 nm）和高光熱轉換效率（53%）的超碳納米點(diǎn)組裝體。在該超碳納米點(diǎn)組裝體內，相鄰的碳納米點(diǎn)組裝單元通過(guò)可能的靜電相互作用和氫鍵形成組裝體，從而實(shí)現組裝單元間表面能級的空間交疊和電荷轉移，在可見(jiàn)-近紅外區形成了獨立的強吸收峰。該類(lèi)超碳納米點(diǎn)具有良好的生物相容性，有潛力作為近紅外光熱治療試劑應用于腫瘤光熱治療。
該工作不但獲得了長(cháng)波長(cháng)吸收的碳納米點(diǎn)，更為碳納米點(diǎn)光物理性能的調控提供了新的方法和思路。
該成果發(fā)表在國際光學(xué)類(lèi)期刊《光：科學(xué)與應用》上（Light: Science & Applications, 2016, 5, e16120），第一作者為副研究員李迪。該工作得到中科院卓越青年科學(xué)家項目、吉林省中青年科技創(chuàng )新領(lǐng)軍人才及團隊項目和發(fā)光學(xué)及應用國家重點(diǎn)實(shí)驗室重大創(chuàng )新項目等的支持。
具有強可見(jiàn)-近紅外吸收峰和高光熱轉換效率的超碳納米點(diǎn)制成
碳納米點(diǎn)組裝單元（左）和超碳納米點(diǎn)（右）的固體粉末（a）、溶液（b）以及紫外光照下（c）的光學(xué)照片；碳納米點(diǎn)組裝單元和超碳納米點(diǎn)的吸收光譜（d）和發(fā)射光譜（e）
超碳納米點(diǎn)可能的結構形成、能級分布、吸收機制以及光熱效應原理圖
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