近日，中國科學院深圳先進技術研究院微納中心羅擎穎副研究員和南開大學合作在國際學術期刊The Journal of Physical Chemistry Letters線上發表以Quantitatively Switchable pH-Sensitive Photoluminescence of Carbon Nanodots為題的文章。羅擎穎副研究員與南開大學龐代文教授為該文章的通訊作者，論文第一作者是深圳先進院客座研究員劉翠，深圳先進院為第一完成單位。本研究通過可控的表面修飾，定量揭示了C-dots的pH敏感PL的潜在機理，大大克服了對pH敏感C-dots的盲目篩選。
碳點具有粒徑小、毒性低、耐光漂等優越性質，在光電器件、光催化、生物成像、生化檢測等相關領域顯示出了巨大的應用潜力。近期，碳點的pH敏感螢光性質及其在pH傳感中的應用引起了極大程度的關注，但對於“pH敏感螢光的發光機理”這一關鍵基礎問題的研究卻鮮有報導，使得對碳點pH敏感螢光性質的調控成為限制其實際應用的難題。
為了解决這一問題，研究通過表面結構定量調控方法深入研究了碳點的pH敏感螢光的發光機理，揭示了碳點的pH敏感螢光性質來源於其表面的羧基和β-二羰基的α-H對環境pH的響應，並進一步提出了切實可行的調控碳點pH敏感螢光性質的方法：將碳點表面的羧基進行酯化反應，可以有效消除碳點螢光在酸性條件下對pH的響應，並提高其螢光在鹼性條件下對pH的靈敏度；β-二羰基的分解則可以消除碳點螢光在鹼性條件下隨pH的變化，同時提高其螢光在酸性條件下對pH的靈敏度。碳點具有良好的光穩定性和極低的細胞毒性，有望將來被應用於胞內pH傳感等研究領域。
該研究得到國家自然科學基金、深圳市可持續發展計畫、中國博士後基金等支持。
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圖片1基於表面結構定量調控的碳點pH敏感螢光的發光機理研究
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