第一作者：张辉博士、孙彩侠博士、孙理博
通讯作者：唐云教授、张凡教授
通讯单位：复旦大学
论文DOI：10.1002/anie.202203851
全文速览
本工作基于前期在双金属簇合成掺杂量子点的积累（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 16177）提出了一种新的策略：利用双金属簇在分子层面“束缚”Cd2+与Pb2+，直接在水相中共沉淀合成Pb1-xCdxS三元量子点，既保持PbS量子点的高量子产率，又借助Cd2+与巯基结合能力强、难被氧化的特点，提高材料化学稳定性和光学稳定性。该材料已成功实现低功率密度（10 mW/cm2）激光照射下活体淋巴成像、血管成像以及双通道荧光成像。
背景介绍
近年来，近红外二区（NIR-II）荧光材料广泛应用于深层生物组织成像，其具有分辨率高、成像深度大、信噪比高等优点。在已报道的多种NIR-II荧光探针中，硫化铅（PbS）量子点具有远高于其他材料的荧光量子产率（PLQY），已成功实现快速体内成像。迄今为止，单分散PbS量子点通常在有机相中合成，这不利于材料的宏量制备和生物应用。然而，直接在水相中合成的PbS量子点的尺寸单分散性较差，严重降低了其荧光量子产率。此外，传统方法合成的水溶性PbS量子点的光学性质通常不够稳定。
全文速览
1. 在水溶液中通过简单的方法制备了三元Pb1-xCdxS量子点，其有着4.0 ± 0.2 nm的均匀尺寸和NIR-II区17.72%的高量子产率。
图文解析
图1. Pb1-xCdxS三元量子点合成路线示意图
首先，Pb1-xCdxS三元量子点的合成方法非常简单：预先合成的Pb4-nCdnO4立方烷结构簇作为构筑单元、谷胱甘肽作为配体，两者在碱性水溶液中与硫化钠发生共沉淀反应即可制备。产物尺寸高度均一，粒径分布为4.0 ± 0.2 nm（分散度δ ≤ 5%）。透射电镜（TEM）照片显示：产物呈现类超晶格形式排列，这是目前少有的、水相合成的、颗粒尺寸高度均一的PbS系量子点。该Pb1-xCdxS三元量子点发射1100 nm的NIR-II荧光，荧光量子产率可达17.72%，同样优于目前水相合成的其他PbS系量子点。
其次，相较于传统水溶性PbS量子点，水相合成的Pb1-xCdxS三元量子点化学稳定性和光学稳定性都显著提升：在4 °C下，以胶体形式存放15天，仍能保持初始量子产率的90.9%；以粉末形式存储5个月，重新分散于水溶液中，荧光无变化。稳定性大幅增加的原因为，引入Cd2+后，增强了量子点表面金属离子与配体谷胱甘肽的结合能力，降低了Pb2+被氧化的机率。
图2. Pb1-xCdxS三元量子点的结构和光谱表征及其稳定性表征
另外，通过向反应体系中添加氯化钠，可以调节Pb1-xCdxS三元量子点的颗粒尺寸，从而获得荧光为1100 nm和1300 nm的两种量子点。凭借较高的荧光量子产率，两种量子点均适用于低功率密度（10 mW/cm2）激光照射下的活体淋巴成像、血管成像以及双通道荧光成像。
图3. Pb1-xCdxS三元量子点生物成像结果
总结与展望
我们利用Pb4-nCdnO4双金属簇，通过简单的水相方法制备了高度单分散和稳定的Pb1-xCdxS量子点。它们在NIR-II窗口中发射荧光，在水中的PLQY最高可达17.72%。与纯PbS量子点不同，原位合成的三元量子点的表面部分被Cd2+离子占据，它们更倾向与巯基配体结合，以显著提高长期存储和连续激发光照射的化学和光学稳定性。因此，使用这些三元量子点可以成功实现低功率密度（10 mW/cm2）激发下的精细淋巴造影、血管造影和双通道生物成像。优异的稳定性使该材料在实际应用中极具竞争力，尤其是在大规模生产、储存、运输等环节。更为重要的是，双金属簇水相共沉淀方法具有很好的普适性，未来可以制备更多具有优异性能的多元量子点材料。
作者介绍
唐云课题组网站：https://faculty.fudan.edu.cn/yuntang/zh_CN/index.htm
声明
本文仅供科研分享，不做盈利使用，如有侵权，请联系后台小编删除
“邃瞳科学云”直播服务
“邃瞳科学云"平台正在收集、整理各类学术会议信息，欢迎学会、期刊、会议组织方择优在邃瞳平台上进行线上直播，希望藉此帮助广大科研人员跨越时空的限制，实现自由、畅通地交流互动。欢迎老师同学们提供会议信息（会有礼品赠送），学会、期刊、会议组织方商谈合作，均请联系翟女士：18612651915（微信同）。
投稿、荐稿、爆料：Editor@scisight.cn
扫描二维码下载
邃瞳科学云APP
