近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所儀器分析化學(xué)研究室化學(xué)傳感器研究組(106組)馮亮研究員、王昱副研究員團(tuán)隊(duì)在碳點(diǎn)固體熒光(Solid-state emission，SSE)傳感材料的可控制備與設(shè)計(jì)方面取得新進(jìn)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(diǎn)(DICP-dots，Dye-incorporated Carbonized Polymer Dots)。該成果解決了傳統(tǒng)SSE碳點(diǎn)存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、光學(xué)性質(zhì)難調(diào)控的科學(xué)難題，為基于碳點(diǎn)的光化學(xué)傳感材料的可控設(shè)計(jì)與制備奠定了基礎(chǔ)。
 

　　碳點(diǎn)因其獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)而在化學(xué)傳感領(lǐng)域備受關(guān)注，但由于碳點(diǎn)結(jié)構(gòu)的多分散性及定義不清，導(dǎo)致其往往被簡單視為一個(gè)完整的納米粒子實(shí)體。因此，合成用作傳感材料的SSE型碳點(diǎn)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(dǎo)猝滅(ACQ)現(xiàn)象，包括將碳點(diǎn)分散于基質(zhì)或底物中、在碳點(diǎn)內(nèi)部建立剛性交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、在碳點(diǎn)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(yàn)的制備方法往往導(dǎo)致固體熒光發(fā)射不可控，且復(fù)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(tuán)隊(duì)提出了一種氣流輔助的熔融態(tài)聚合法，實(shí)現(xiàn)了碳點(diǎn)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(xué)結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出自組裝增強(qiáng)的固體熒光性質(zhì)。團(tuán)隊(duì)通過將選定的熒光分子自組裝到碳點(diǎn)熒光骨架中，以及利用粒子內(nèi)F?rster共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)機(jī)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(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步驗(yàn)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(dǎo)是一種可靠的實(shí)現(xiàn)碳點(diǎn)功能化的方法，可通過粒內(nèi)熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理，實(shí)現(xiàn)碳點(diǎn)的各類獨(dú)特光學(xué)性質(zhì)。
 

　　該團(tuán)隊(duì)一直致力于基于碳點(diǎn)的光化學(xué)傳感材料的可控制備與設(shè)計(jì)，取得了一系列進(jìn)展(Analytica Chimica Acta，2015；Chemistry - A European Journal，2015；Biosensors and Bioelectronics，2016；J. Phys.Chem. Lett.，2020；Carbon，2021)。
 

　　相關(guān)成果以"Dye-incorporated Carbonized Polymer Dots with Tunable Solid-state Emission Based on Intraparticle F?rster Resonance Energy Transfer"為題，發(fā)表在《先進(jìn)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(xué)基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、我所創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的資助。