近日，实验室金刚石光电材料与器件团队在紫外磷光碳纳米点研究方面取得重要进展，相关成果以“Ultraviolet phosphorescent carbon nanodots”为题发表在国际光学类知名期刊《Light: Science & Applications》上（见Light: Science & Applications (2022) 11:146），该论文的第一作者为2020级博士生宋世玉同学，通讯作者为刘凯凯副教授和单崇新教授。

三重态激子具有更高的激子利用效率以及长的发光寿命，常表现出优异的磷光特性。因此具有三重态激子发光的材料在信息安全、光电器件、生物成像等领域有着重要的应用前景。近年来，基于有机物的磷光现象报道越来越多，研究人员通过晶体工程、分子聚集以及杂原子掺杂等方法将纯有机磷光的寿命从毫秒提升到数秒的量级。与此同时，从碳纳米点2013年首次在室温下观测到寿命380毫秒的磷光发射以来，关于碳纳米点的磷光研究取得了快速的进展。但是，当前碳纳米点的磷光发射主要集中在可见光区域，本工作发表之前，仍没有紫外波段磷光碳纳米点的报道。

研究人员提出原位限域和共轭尺寸调控现结合的策略，以三聚氰胺和氢氧化钠为前驱体，采用原位加热聚合的方法合成了直径为3.6nm的碳纳米点、7.6nm的碳纳米颗粒和尺寸超过100nm的钠盐限域的聚合碳复合体。实验结果表明，通过调控合成碳纳米点的尺寸，可以将其磷光波长调整到348 nm。此外，氰酸纳晶体的原位引入限制了碳纳米点中价键的振动，减少了三重态激子的能量耗散路径，使其寿命由纳秒、调节至微秒和毫秒范围，第一次实现了紫外波段的磷光碳纳米点。在此基础上，利用紫外磷光碳纳米点可以较长时间释放高能量光子的特性，将其作为抗菌剂构建了杀菌平台，实现了对革兰氏阳性菌和阴性菌的高效杀灭，杀菌效率达到99.9%。该研究结果不仅拓宽了碳纳米点的磷光发射波长和其在抗菌领域的应用，也为发展新型碳纳米点磷光材料提供了借鉴。

该工作得到了国家自然科学基金等项目（U21A2070、62075198、11904326）的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-022-00837-1.pdf