中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近日，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)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(qū)具有強(qiáng)吸收和高光熱轉(zhuǎn)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(shù)低的限制，并實(shí)現(xiàn)近紅外區(qū)高達(dá)53%的光熱轉(zhuǎn)換效率，為該類材料國(guó)際上報(bào)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(yīng)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(yī)療領(lǐng)域展現(xiàn)了獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景。然而，由于缺少有效的能帶調(diào)控手段，現(xiàn)有的碳納米點(diǎn)光學(xué)吸收主要集中在紫外到藍(lán)光波段，吸收帶拖尾延伸至近紅外區(qū)，導(dǎo)致其在近紅外區(qū)的光吸收系數(shù)很低，這嚴(yán)重限制了其在長(zhǎng)波長(zhǎng)波段，特別是生物組織光學(xué)窗口的實(shí)際應(yīng)用。針對(duì)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(qū)具有強(qiáng)吸收峰（λmax = 700 nm）和高光熱轉(zhuǎn)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(nèi)，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(xiàn)組裝單元間表面能級(jí)的空間交疊和電荷轉(zhuǎn)移，在可見(jiàn)-近紅外區(qū)形成了獨(dú)立的強(qiáng)吸收峰。該類超碳納米點(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(yīng)用于腫瘤光熱治療。
該工作不但獲得了長(zhǎng)波長(zhǎng)吸收的碳納米點(diǎn)，更為碳納米點(diǎn)光物理性能的調(diào)控提供了新的方法和思路。
該成果發(fā)表在國(guó)際光學(xué)類期刊《光：科學(xué)與應(yīng)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(xiàng)目、吉林省中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才及團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目和發(fā)光學(xué)及應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重大創(chuàng)新項(xiàng)目等的支持。
具有強(qiáng)可見(jiàn)-近紅外吸收峰和高光熱轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)形成、能級(jí)分布、吸收機(jī)制以及光熱效應(yīng)原理圖
