【材料】JACS：双配体共钝化策略实现荧光效率100%、荧光非闪烁水溶性InP基胶体量子点- 大数跨境

【材料】JACS：双配体共钝化策略实现荧光效率100%、荧光非闪烁水溶性InP基胶体量子点

X-MOL资讯

2025-02-28

导读：国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院戴宁、李洋团队联合化学与材料科学学院侯小琪团队创新性提出一种基于双配体共钝化策略，首次实现了荧光量子产率近100%、单颗粒尺度荧光非闪烁、抗漂白的水相InP基量子

近日，国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院戴宁、李洋团队联合化学与材料科学学院侯小琪团队于Journal of the American Chemical Society 发表研究论文，创新性提出一种基于双配体共钝化策略，首次实现了荧光量子产率近100%、单颗粒尺度荧光非闪烁、抗漂白的水相InP基量子点，展现了环境友好型InP基量子点优异的光学性质和突出的应用潜力。

胶体量子点因其优异的光学性质、易于表面处理和良好的光稳定性，在生物应用（如细胞成像、疾病诊断等）中展现出巨大的潜力，被广泛认为是理想的光学材料。目前，镉基量子点由于其成熟的研究和广泛的应用而备受关注，但镉元素的毒性严重制约了其进一步发展。此外，量子点材料主要在高温油相环境下合成，导致它们不溶于水，无法在生物体内的水相环境中使用。因此，制备具有优异光学性质的环境友好型量子点具有重要意义。

磷化铟（InP）量子点因其无毒的元素组成和与镉基量子点相媲美的光学性能，被视为最有潜力的无镉替代品。近年来，基于环境友好的InP量子点的合成取得了重大进展，但目前高性能的InP量子点仅能在油相环境中制备。水溶性InP基量子点的研究仍处于起步阶段，这严重限制了其在生物医学等领域的应用潜力。

图1. 水相InP基量子点的制备及性质

本研究通过使用双亲水配体巯基丙酸（MPA）和巯基十一烷酸（MUA）对InP基量子点进行表面配体交换（图1a），短链的MPA配体具有较小的空间位阻，更容易到达量子点表面进行钝化，避免了水氧等活性物质穿透配体层导致量子点荧光淬灭，同时长链的MUA配体可以提供足够的粒子间间距，避免荧光共振能量转移（FRET）效应的产生。同时，团队成员在单分子水平上对量子点的光学性质进行研究，在连续光持续激发的条件下，所制备的水相InP基量子点在单颗粒尺度上展现出荧光非闪烁，抗漂白特性（图1f,g和图2），这使得量子点在水相环境及复杂生物环境中进行长时间成像和示踪提供了新的可能性。

图2. 水相InP基量子点的抗漂白性

与常用的有机染料相比，所制备的水相InP基量子点展现出了卓越的细胞成像能力和强抗光漂白性（图3e）。在本研究中，作者提出了环境友好型水相量子点的关键设计原则，即通过双配体共钝化策略。这一成果为基于无镉/铅高质量水相量子点的开发提供了新的思路，展现了量子点在生物医学标记和成像技术中的广泛应用前景。

图3. 水相InP基量子点在生物领域应用

国科大杭州高等研究院物光学院博士研究生刘喆、化材学院侯小琪副研究员和硕士研究生尤黄鹏为文章共同第一作者，侯小琪副研究员、戴宁研究员和李洋副研究员为论文的共同通讯作者，国科大杭州高等研究院为第一署名和通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、国家重点技术研发计划、国科大杭高院“青苗计划”、“创新交叉”项目和浙江省杭州市创新团队等经费的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Surface Copassivation Strategy for Developing Water-Soluble InP Colloidal Quantum Dots with High Luminescence and Suppressed Blinking

Zhe Liu, Xiaoqi Hou*, Huangpeng You, Zheng Wang, Kaijie Zhu, Xingyu Hu, Peixian Li, Xingchang Lu, Qingyu Wang, Zifeng Liu, Dongliang Hu, Jiangtong Su, Ning Dai*, Yang Li*

J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 4778–4789, DOI: 10.1021/jacs.4c10731

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