近日，我实验室在具有多光子上转换荧光的红光/近红外碳纳米点方面取得重要进展，相关结果以郑州大学为第一单位发表于物理类知名期刊《Advanced Science》上（影响因子：15.804）（Efficient Red/Near-Infrared-Emissive Carbon Nanodots with Multiphoton Excited Upconversion Fluorescence）。论文第一作者为青年教师刘凯凯和硕士研究生宋世玉，通讯作者为大连化物所袁开军教授和我实验室单崇新教授。

近年来，由于红光/近红外光穿透深度深，分辨率高，光损伤小等优点，在生物成像领域具有重要的应用前景。作为新一类无毒的纳米颗粒，红光/近红外发射的碳纳米点引起了国内外研究人员的广泛关注。近红外窗口（NIR-I, 650-950 nm; NIR-II, 1100-1350 nm; NIR-III, 1600-1870 nm; NIR-IV, centered at 2200 nm）激发下在红光/近红外区域发光的纳米粒子被证实在深层组织成像方面有潜在的应用前景，尤其是第三窗口又被称为黄金窗口。因此实现碳纳米点在第三窗口激发下，在红光/近红外区的荧光在深层组织成像方面具有重要的应用前景。到目前为止，一方面碳纳米点在红光/近红外区域的发光效率较低，另一方面关于碳纳米点在第三生物窗口激发的荧光还没有报道。

本论文首次的采用原位无溶剂碳化的方法制备了量子效率为57%的红光/近红外发射的碳纳米点，并利用其作为荧光剂，实现了小鼠黑色素瘤细胞的单光子和双光子成像。进一步研究该碳纳米点的多光子荧光特性表明，该碳点在800 nm，1200 nm，1600 nm以及2000 nm激光激发下实现了明显的荧光发射，首次实现了碳点在第三生物窗口激发下的三光子荧光以及碳纳米点的四光子激发下的荧光发射。这项工作为高效红光/近红外碳点提供了新的思路，将会推动碳点多光子荧光在生物成像上的应用。

该工作得到了国家自然科学基金、河南省重大专项以及国家杰出青年科学基金等项目的支持。