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我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在超窄帶發(fā)光石墨烯量子點(diǎn)的超分辨光譜和空間傳感研究中獲進(jìn)展 近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所特種影像材料與技術(shù)中心系統(tǒng)提出了二維共軛小分子化合物作為碳源制備出高效窄帶長(zhǎng)波長(zhǎng)發(fā)光碳點(diǎn)的新方法（Physical Chemistry Chemical Physics 2016, 25002; Particle & Particle Systems Characterization 2016, 811; ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 16005; Journal of Materials Chemistry C, 2018, 5957; Nanoscale, 2019, 11577等）。科研人員以酞菁類平面共軛大環(huán)化合物為碳源，采用一步法制備出兩種窄帶發(fā)射的紅光石墨烯量子點(diǎn)，這兩種石墨烯量子點(diǎn)的發(fā)光半峰寬（分別為21 m和30 nm）已達(dá)到發(fā)光材料中超窄帶發(fā)射的范圍。該工作為進(jìn)一步開(kāi)展制備超窄帶發(fā)射的石墨烯量子點(diǎn)提供了新思路，并拓展了窄帶發(fā)射石墨烯量子點(diǎn)在發(fā)光材料、激光發(fā)射、光路復(fù)用、生物傳感、LED等方面的應(yīng)用范圍。  兩種窄帶發(fā)光紅光石墨烯量子點(diǎn)的發(fā)光特性和超分辨成像應(yīng)用示意圖 除超窄帶發(fā)光外，這兩種石墨烯量子點(diǎn)還具有發(fā)射波長(zhǎng)在遠(yuǎn)紅光范圍（> 680 nm）、發(fā)射峰位置相近、激發(fā)波長(zhǎng)和熒光壽命部分依賴等特點(diǎn)。基于此，理化所特種影像材料與技術(shù)中心與以色列巴伊蘭大學(xué)工學(xué)院合作提出了基于超窄帶發(fā)射石墨烯量子點(diǎn)的超分辨?zhèn)鞲胁呗�，并�?yīng)用于光譜和空間超分辨成像傳感檢測(cè)。該方法無(wú)需使用光譜儀即可提取光譜信息，通過(guò)兩種類型的窄帶發(fā)光石墨烯量子點(diǎn)的獨(dú)特波長(zhǎng)和時(shí)間“特征”實(shí)現(xiàn)空間分離，在超分辨光譜和空間傳感領(lǐng)域有潛在應(yīng)用價(jià)值，如超分辨技術(shù)可以克服光學(xué)成像應(yīng)用的光學(xué)衍射極限，有望填補(bǔ)電子顯微鏡（~1 nm）和普通可見(jiàn)光學(xué)顯微鏡（200-250nm）之間的空缺，觀察到更精細(xì)的結(jié)構(gòu)或更高分辨率的圖像。 相關(guān)研究成果以Ultra-narrow-bandwidth graphene quantum dots for superresolved spectral and spatial sensing為題，在線發(fā)表在NPG Asia Materials上，并已申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利。理化所研究員謝政和巴伊蘭大學(xué)工學(xué)院院長(zhǎng)、教授Zeev Zalevsky為論文通訊作者，理化所碩士研究生王真為論文第一作者。 此外，這類碳點(diǎn)因良好的光聲特性，可應(yīng)用于光聲成像超分辨方面。中以雙方團(tuán)隊(duì)通過(guò)進(jìn)一步合作，將另外一類兩色可逆轉(zhuǎn)換碳點(diǎn)（綠光和紅光的最高發(fā)光效率為80%，ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10, 16005）應(yīng)用到了光聲超分辨成像中，提出一種基于多個(gè)亞像素吸收器的分離和定位的擴(kuò)展分辨率成像概念，該技術(shù)提高了光聲成像超分辨率。相關(guān)研究成果以Autoencoder based blind source separation for photoacoustic resolution enhancement為題，發(fā)表在Scientific Reports上。 上述兩項(xiàng)研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院國(guó)際人才計(jì)劃-外國(guó)專家特聘研究員計(jì)劃項(xiàng)目等的資助。 相關(guān)鏈接：https://www.nature.com/articles/s41598-020-78310-5 |
