近日，中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所（简称：医工所）微纳中心金宗文团队以Red/Green Tunable-Emission Carbon Nanodots for Smart Visual Precision pH Sensing为题在Chemistry of Materials上发表了最新研究成果。该研究工作得到了深圳市基础研究面上基金、深圳市可持续发展计划、陕西省自然科学基金、国家自然科学基金、中国博士后基金等项目的支持。
研发拥有优异光学性能及实际应用前景的新型碳点具有重要意义，但也极具挑战性。研究人员从有机化学的角度，证实了可以从源头上，通过简单修改碳源的分子结构（仅引入甲基或者叔丁基）调节最终碳点的发光性质。令人惊喜的是，最终优化得到的碳点材料表现出罕见的极酸敏感性。通过简单调节pH值为1、2 或 3，所得碳点溶液依次呈现易分辨的红色、橙色、绿色荧光变化，可实现裸眼可视化pH检测。易区分的颜色变化结合比率计式荧光光谱变化，提高了裸眼检测分辨率（分辨率高达0.2pH单位），远高于目前商用精密pH试纸的分辨率。
结合智能手机，研究人员进一步开发出了一种便携式、低成本、快速、精准的pH检测方法，可满足即时检测 (POCT) 的要求。此外，鉴于红、橙、绿三色荧光的可逆可调，一种简单但有效的“分子信号交通灯”也被设计出来。结合其独特的pH依赖光致发光特性，该碳点被进一步应用于防伪和信息加密领域，并实现了“阅后即焚”等加密技术。
碳点在可视化精密pH值检测、“分子信号交通灯”及防伪、信息加密领域的应用示意图
论文链接：
https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.1c01620
关于中科院深圳先进院医工所
中科院深圳先进院医工所成立于2007年，是中国科学院规模最大的生物医学与健康工程领域的研究单元之一，致力于高分辨、多模态高端医学成像技术与设备研发，医疗机器人等创新医疗器械的研制，以及低成本健康及康复工程技术集成。通过建立享誉国际的生物医学与健康工程的科学研究和人才培养基地，瞄准世界生物医学工程学科科技前沿和健康医疗国家重大需求，实现医学成像、医学电子信息、生物传感、纳米医学、生物力学、生化检验和生物材料等关键技术的突破，推动临床医学技术现代化进程和医疗器械产业迅速发展。
关于金宗文
金宗文，中科院深圳先进技术研究院医工所副研究员，孔雀计划C类人才。2010年获得韩国科学技术院（KAIST）生命科学系博士学位，2010-2011年在KAIST生物分子设计及生物传感实验室担任博士后研究工作，2011-2013年在法国巴黎十一大学基础电子研究所纳米生物光学实验室担任博士后研究工作，2014年加入先进院并组建纳米生物传感与操控实验室，致力于利用交叉学科的研究方法实现高灵敏度纳米生物传感器的检测新原理及应用模型的开发。在国际高水平期刊（Angewandte Chemie, Analytical Chemistry, Small, Trendin Biotechnology）和国际会议上发表有关论文20余篇，1篇书本章节，其中SCI论文10余篇。主持国家自然科学基金，广东省应用研发专项及深圳市技术攻关等各类科研项目。
