近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院生物醫(yī)學(xué)與健康工程研究所（簡稱：醫(yī)工所）微納中心金宗文團(tuán)隊(duì)以Red/Green Tunable-Emission Carbon Nanodots for Smart Visual Precision pH Sensing為題在Chemistry of Materials上發(fā)表了最新研究成果。該研究工作得到了深圳市基礎(chǔ)研究面上基金、深圳市可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃、陜西省自然科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金、中國博士后基金等項(xiàng)目的支持。

研發(fā)擁有優(yōu)異光學(xué)性能及實(shí)際應(yīng)用前景的新型碳點(diǎn)具有重要意義，但也極具挑戰(zhàn)性。研究人員從有機(jī)化學(xué)的角度，證實(shí)了可以從源頭上，通過簡單修改碳源的分子結(jié)構(gòu)（僅引入甲基或者叔丁基）調(diào)節(jié)最終碳點(diǎn)的發(fā)光性質(zhì)。令人驚喜的是，最終優(yōu)化得到的碳點(diǎn)材料表現(xiàn)出罕見的極酸敏感性。通過簡單調(diào)節(jié)pH值為1、2 或 3，所得碳點(diǎn)溶液依次呈現(xiàn)易分辨的紅色、橙色、綠色熒光變化，可實(shí)現(xiàn)裸眼可視化pH檢測。易區(qū)分的顏色變化結(jié)合比率計(jì)式熒光光譜變化，提高了裸眼檢測分辨率（分辨率高達(dá)0.2pH單位），遠(yuǎn)高于目前商用精密pH試紙的分辨率。

結(jié)合智能手機(jī)，研究人員進(jìn)一步開發(fā)出了一種便攜式、低成本、快速、精準(zhǔn)的pH檢測方法，可滿足即時(shí)檢測 (POCT) 的要求。此外，鑒于紅、橙、綠三色熒光的可逆可調(diào)，一種簡單但有效的“分子信號(hào)交通燈”也被設(shè)計(jì)出來。結(jié)合其獨(dú)特的pH依賴光致發(fā)光特性，該碳點(diǎn)被進(jìn)一步應(yīng)用于防偽和信息加密領(lǐng)域，并實(shí)現(xiàn)了“閱后即焚”等加密技術(shù)。

碳點(diǎn)在可視化精密pH值檢測、“分子信號(hào)交通燈”及防偽、信息加密領(lǐng)域的應(yīng)用示意圖