碳点作为一种新型的室温磷光材料,与传统的无机、金属配合物和纯有机RTP材料相比,具有高光稳定性、低毒性、制备简易、组成和结构易调控等独特优势,成为当前室温磷光材料研究的一个热点。目前,通过基质复合法合成的碳点基磷光材料都是晶态或者无定型的固体形式存在,因此无法应用到生物成像领域;而采用无基质法制备的室温磷光碳点,很容易受到水、氧影响而发生猝灭,一旦分散到水中,三重态发生猝灭而导致其磷光性能消失。因此,开发能够在水相中具有稳定磷光性能的碳点基符合材料,对于扩展碳点在生物成像方面的应用显得尤为重要。
课题组通过TEOS的水解和缩聚将碳点包埋于二氧化硅网络中,成功制备出在水相中具有稳定超长室温磷光特性的碳点和二氧化硅复合材料(CDs@SiO2),其余辉寿命长达1.64秒,肉眼可视寿命接近10秒,这也是目前报道的碳点水相室温磷光碳点余辉寿命的最高值。得益于二氧化硅表面大量的硅羟基,CDs@SiO2具有优异的水分散性和悬浮稳定性,能够成功被细胞和植物摄入,并首次实现了细胞和植物组织的时间分辨成像。
相关论文发表在美国化学会Chemistry of Materials,论文第一作者为博士生李唯,通讯作者为华南农业大学刘应亮教授、雷炳富教授和英国剑桥大学Clemens F. Kaminski教授。
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.9b04120
论文题目:Carbon Dot-Silica Nanoparticle Composites for Ultralong Lifetime Phosphorescence Imaging in Tissue and Cells at Room Temperature