近日，中國科學院深圳先進技術研究院生物醫(yī)學與健康工程研究所（簡稱：醫(yī)工所）微納中心金宗文團隊以Red/Green Tunable-Emission Carbon Nanodots for Smart Visual Precision pH Sensing為題在Chemistry of Materials上發(fā)表了最新研究成果。該研究工作得到了深圳市基礎研究面上基金、深圳市可持續(xù)發(fā)展計劃、陜西省自然科學基金、國家自然科學基金、中國博士后基金等項目的支持。

研發(fā)擁有優(yōu)異光學性能及實際應用前景的新型碳點具有重要意義，但也極具挑戰(zhàn)性。研究人員從有機化學的角度，證實了可以從源頭上，通過簡單修改碳源的分子結構（僅引入甲基或者叔丁基）調(diào)節(jié)最終碳點的發(fā)光性質(zhì)。令人驚喜的是，最終優(yōu)化得到的碳點材料表現(xiàn)出罕見的極酸敏感性。通過簡單調(diào)節(jié)pH值為1、2 或 3，所得碳點溶液依次呈現(xiàn)易分辨的紅色、橙色、綠色熒光變化，可實現(xiàn)裸眼可視化pH檢測。易區(qū)分的顏色變化結合比率計式熒光光譜變化，提高了裸眼檢測分辨率（分辨率高達0.2pH單位），遠高于目前商用精密pH試紙的分辨率。

結合智能手機，研究人員進一步開發(fā)出了一種便攜式、低成本、快速、精準的pH檢測方法，可滿足即時檢測 (POCT) 的要求。此外，鑒于紅、橙、綠三色熒光的可逆可調(diào)，一種簡單但有效的“分子信號交通燈”也被設計出來。結合其獨特的pH依賴光致發(fā)光特性，該碳點被進一步應用于防偽和信息加密領域，并實現(xiàn)了“閱后即焚”等加密技術。

碳點在可視化精密pH值檢測、“分子信號交通燈”及防偽、信息加密領域的應用示意圖