近日，实验室金刚石光电材料与器件团队在碳纳米点化学发光温度成像研究方面取得进展，相关成果以“Meter-scale chemiluminescent carbon nanodot films for temperature imaging”为题发表在国际知名期刊《Materials Horizons》上。论文第一作者为2022级博士研究生（2019级硕士研究生）郑广松，青年教师沈成龙为共同第一作者，通讯作者为娄庆副教授和单崇新教授。

化学发光作为一类由化学反应驱动的发光现象，其发光过程无需高能光源的激发，可以有效的避免激发过程中所引起的背景干扰，因而在在化学分析、化学冷光源、生物成像和疾病检测中具有广泛的应用。作为碳基材料的重要成员，碳纳米点具有量子产率高、发光可调谐、耐光漂白、生物毒性低等优点。前期研究表明光发射体或者敏化剂实现化学能向光能转变，从而实现碳纳米点基化学发光。近年来，金刚石光电材料与器件团队在碳纳米点化学发光方面取得系列进展，2019年第一次实现了碳纳米点的多色化学发光（Adv. Sci. 6, 1802331 (2019)）；2020年初实现了基于碳纳米点的高效率近红外化学发光及其生物成像（Adv. Sci. 7, 1903525 (2020)）,还系统总结综述了近年来碳纳米点化学发光合成、性质和应用等方面的重要进展（Nano Today 35, 100954 (2020)）。最近实验室研究人员发现碳纳米点的化学发光表现出明显的温度依赖性，有望实现温度传感器件。尽管其在医学、军事和工业领域具有重要的潜在应用，却仍未见化学发光温度成像技术的报道。另外，温度对化学发光的具体作用机制也尚不清晰，因而探索温度对化学发光的作用机制以及进一步发展其相关应用具有重要意义。

基于此，研究人员合成了在双草酸酯和过氧化氢的混合物中呈现亮黄色化学发光的的碳纳米点，且其发光强度随温度升高而增加。而后，研究人员以碳纳米点作为化学发光发光体，嵌段聚合物Pluronic127作为聚合物基板，首次制备了米级温度响应的化学发光薄膜，该薄膜表现出了0.08/℃的优异灵敏度、0.4mm的高空间分辨率和40℃宽的线性传感范围，是目前基于发光实现温度传感成像的最佳值之一。超快动力学揭示了化学发光薄膜优异的传感性能源于温度升高所引起的碳纳米点与双草酸酯体系中的电子交换速率加快。凭借出色的温度响应和灵活的特性，实现了非平面、灵敏的手掌温度成像，并首次开发了基于手机的便携式化学发光温度成像处理平台。上述研究成果为设计基于化学发光的温度传感和热成像技术提供了新的思路。

该工作得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金和河南省自然科学基金的支持。

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/mh/d2mh00495j

图a为化学发光薄膜温度成像示意图，图b为米级化学发光薄膜长度为照片，图c为不同温度下薄膜的化学发光的照片和软件处理后的相应图片，图d为薄膜的化学发光薄膜照片处理后的化学发光强度与温度之间的关系，图e为手机记录的手掌化学发光成像过程及对应的温度分布，图f为化学发光成像分辨率数据图。