碳点室温磷光材料具有优异光稳定性、化学稳定性和生物相容性,在防伪、加密、传感、生物成像等多个领域具有广泛应用。与有机室温磷光材料和聚合物室温磷光材料类似,碳点的系间窜跃效率低,非辐射弛豫速率快,其磷光发射寿命较短,效率较低,发光颜色单一。因此,开发长寿命且具有动态发光性能的碳点室温磷光材料引起了国内外研究学者的广泛关注。近期,重庆理工大学杨朝龙教授团队受邀在《Small》上发表了一篇题为“Long-Lived Dynamic Room Temperature Phosphorescence from Carbon Dots Based Materials”的综述性论文,文章对近年来有关碳点@基体复合材料、无基体碳点和聚合物碳点室温磷光材料的研究进展进行了详细的综述和讨论,着重对制备具有超长寿命、多色的碳点室温磷光材料的策略进行介绍。此外,论文还介绍了碳点室温磷光材料在防伪、加密、传感和生物成像等领域的代表性应用。文章的最后,作者对碳点室温磷光材料的未来发展方向进行了探讨,指出开发具有红光和近红外发光的长寿命碳点室温磷光材料是重要的发展方向之一。王凯悌副教授为该论文第一作者,王凯悌副教授和杨朝龙教授为该论文共同通讯作者。
图1 近年来碳点室温磷光材料的发展方向
文章指出,将碳点分散到基体中,利用基体的刚性环境抑制非辐射弛豫过程,能够有效提高碳点的室温磷光寿命。根据基体结构及其与碳点之间的相互作用不同,常见可构筑刚性环境的相互作用有氢键作用、共价键作用以及有机无机杂化体系中的离子簇作用和空间禁锢作用。对于无基体的碳点材料,则需要在炭化过程中在碳点内部形成刚性的交联网络,从而实现室温磷光的发射。策常见的策略有CEE略、π-聚集策略、能量转移策略等。另外,赋予碳点多色和动态发光特性,可以通过引入杂原子或利用碳点-基体能量转移策略实现。
由于碳点材料独特的室温磷光性能,以及优异的光稳定性、化学稳定性、生物相容性和低生物毒性,碳点材料在防伪、信息加密、传感、检测、生物标记和成像等领域均展现了极大的应用前景。
图2 多色发光的长寿命摊点室温磷光材料代表性成果
图3 无基体碳点室温磷光材料的代表性成果
图4 碳点室温磷光材料的代表性应用
论文原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202206429
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