深圳先进院突破可调谐碳点发光及可视化pH传感研究

近日，中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所(简称：医工所)微纳中心金宗文团队以Red/Green Tunable-Emission Carbon Nanodots for Smart Visual Precision pH Sensing为题在Chemistry of Materials上发表了最新研究成果。该研究工作得到了深圳市基础研究面上基金、深圳市可持续发展计划、陕西省自然科学基金、国家自然科学基金、中国博士后基金等项目的支持。

研发拥有优异光学性能及实际应用前景的新型碳点具有重要意义，但也极具挑战性。研究人员从有机化学的角度，证实了可以从源头上，通过简单修改碳源的分子结构(仅引入甲基或者叔丁基)调节最终碳点的发光性质。令人惊喜的是，最终优化得到的碳点材料表现出罕见的极酸敏感性。通过简单调节pH值为1、2 或 3，所得碳点溶液依次呈现易分辨的红色、橙色、绿色荧光变化，可实现裸眼可视化pH检测。易区分的颜色变化结合比率计式荧光光谱变化，提高了裸眼检测分辨率(分辨率高达0.2pH单位)，远高于目前商用精密pH试纸的分辨率。

结合智能手机，研究人员进一步开发出了一种便携式、低成本、快速、精准的pH检测方法，可满足即时检测 (POCT) 的要求。此外，鉴于红、橙、绿三色荧光的可逆可调，一种简单但有效的“分子信号交通灯”也被设计出来。结合其独特的pH依赖光致发光特性，该碳点被进一步应用于防伪和信息加密领域，并实现了“阅后即焚”等加密技术。