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深圳先進(jìn)院在可調(diào)諧碳點(diǎn)發(fā)光及可視化pH傳感研究中獲進(jìn)展


  來源: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院 時(shí)間:2021-08-06 編輯:清風(fēng)
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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、“分子信號交通燈”及防偽、信息加密領(lǐng)域的應(yīng)用示意圖


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