中科院長(zhǎng)春光機(jī)所曲松楠研究員課題組首次研制出在可見—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，是該類材料國(guó)際上報(bào)道的最高值。在開發(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。該成果日前發(fā)表在國(guó)際著名光學(xué)類期刊《光:科學(xué)與應(yīng)用》上。

    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，曲松楠課題組通過控制表面電荷分布不均的碳納米點(diǎn)的組裝，獲得了可見—近紅外區(qū)具有強(qiáng)吸收峰和高光熱轉(zhuǎn)換效率（53%）的超碳納米點(diǎn)組裝體。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—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。該工作不僅獲得了長(zhǎng)波長(zhǎng)吸收的碳納米點(diǎn)，也為碳納米點(diǎn)光物理性能的調(diào)控提供了新的方法和思路。