ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КОЛОЇДНИХ РОЗЧИНІВ ВУГЛЕЦЕВИХ ТОЧОК

Автор(и)

  • А. С. Топчило Навчально-науковий інститут високих технологій, Київський національний університет імені Тараса Шевченка; Інститут Світла ‒ Матерії, Ліонський університет ім. Клода Бернара, Ukraine
  • Іван Лисенко Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.18524/1815-7459.2023.2.279746

Ключові слова:

вуглецеві точки, фотостимульовані електронні переходи, флуоресценція, флуоресцентна візуалізація клітин

Анотація

В даній роботі були вивчені оптичні властивості вуглецевих точок (ВТ), хімічно синтезованих шляхом сольвотермальної карбонізації суміші сечовини та безводної лимонної кислоти. Отримано розподіл ВТ за розмірами з аналізатора динамічного розсіювання світла та представлена їх типова хімічна структура. Були виміряні спектри поглинання, флуоресценції (ФЛ), збудження ФЛ, а також характерні часи життя ФЛ. Було запропоновано енергетичну діаграму фотостимульованих електронних переходів в даному типі мультикольорово-флюоресцентних ВТ. Була виміряна температурна залежність спектрів збудження флюоресценції (СЗФ) та спектрів випромінювання флюоресценції (СВФ) колоїдів ВТ в діапазоні 5–75 °C, що продемонструвало можливість їх використання для термометрії. Було також показано перспективність застосування даних ВТ для флуоресцентної візуалізації біологічних клітин.

Посилання

X. Xu, R. Ray, Y. Gu, et al. Electrophoretic analysis and purification of fluorescent single-walled carbon nanotube fragments. Am Chem Soc, 126, pp. 12736–12737. (2004).

F. Kas, S. Sahu, Y. Liu, W. K. Lewis, E. A. Guliants, A. Jafariyan, P. Wang, C. E. Bunker, Y-P. Sun. Carbon quantum dots and applications in photocatalytic energy conversion. ACS Appl Mater Interfaces, 7(16), pp. 8363–8376. (2015).

P. Yang, J. Zhao, L. Zhang, L. Li, Z. Zhu. Intramolecular hydrogen bonds quench photoluminescence and enhance photocatalytic activity of carbon Nanodots. Chem Eur, 21(23), pp. 8561–8568. (2015).

C. K. Zhou, H. R. Lin, Y. Tian, Z. Yuan, R. Clark, B. H. Chen, L. J. van de Burgt, J. C. Wang, Y. Zhou, K. Hanson, Q. J. Meisner, J. Neu, T. Besara, T. Siegrist, E. Lambers, P. Djurovich, B. W. Ma. Luminescent zerodimensional organic metal halide hybrids with near-unity quantum efficiency. Chem. Sci., 9, pp. 586–593. (2018).

H. Zhu, H. Zhang and Y. S. Xia. Planar Is Better: Monodisperse Three Layered MoS2 Quantum Dots as Fluorescent Reporters for 2,4,6 Trinitrotoluene Sensing in Environmental Water and Luggage Cases. Anal. Chem., 90, pp. 3942–3949. (2018).

Z. Y. Wang, L. J. Wang, Q. Y. Zhang, B. Tang and C. Y. Zhang. Single quantum dotbased nanosensor for sensitive detection of 5 methylcytosine at both CpG and non-CpG sites. Chem. Sci., 9, pp. 1330–1338. (2018).

L. J. Wang, F. Ma, B. Tang and C. Y. Zhang. Base-Excision- Repair-Induced Construction of a Single Quantum-Dot-Based Sensor for Sensitive Detection of DNA Glycosylase Activity. Anal. Chem., 88, 7523–7529. (2016).

J. Wang, R. S. Li, H. Z. Zhang, N. Wang, Z. Zhang and C. Z. Huang. Highly fluorescent carbon dots as selective and visual probes for sensing copper ions in living cells via an electron transfer process. Biosens. Bioelectron., 97, 157–163. (2017).

S. Bestgen, O. Fuhr, B. Breitung, V. S. Kiran Chakravadhanula, G. Guthausen, F. Hennrich, W. Yu, M. M. Kappes, P. W. Roesky and D. Fenske. [Ag115S34(SCH2C6H4tBu)47(dpph)6]: synthesis, crystal structure and NMR investigations of a soluble silver chalcogenide nanocluster. Chem. Sci., 8, pp. 2235–2240. (2017).

S. T. Sun, D. Gebauer, H. Colfen. A general strategy for colloidal stable ultrasmall amorphous mineral clusters in organic solvents. Chem. Sci., 8, pp. 1400–1405. (2017).

F. L. Yuan, S. H. Li, Z. T. Fan, X. Y. Meng, L. Z. Fan, S. H. Yang. Shining carbon dots: Synthesis and biomedical and optoelectronic applications. Nano Today, 11, pp. 565–586. (2016).

X. Teng, C. Ma, C. Ge, M. Yan, J. Yang, Y. Zhang, P. C. Morais, H. Bi. Green synthesis of nitrogen-doped carbon dots from konjac flour with “off–on” fluorescence by Fe3+ and l-lysine for bioimaging. Mater Chem B2(29), pp. 4631–4639. (2014).

L. Wang, H. X. Cao, C. G. Pan, Y. S. He, H. F. Liu, L. H. Zhou, C. Q. Li, G. X. Liang. A fluorometric aptasensor for bisphenol a based on the inner filter effect of gold nanoparticles on the fluorescence of nitrogen-doped carbon dots. Microchim Acta 186(1), 28. (2018).

Y. Liu, X. Tang, M. Deng, Y. Cao, Y. Li, H. Zheng, F. Li, F. Yan, T. Lan, L. Shi, L. Gao, L. Huang, T. Zhu, H. Lin, Y. Bai, D. Qu, X. Huang, F. Qiu. Nitrogen doped graphene quantum dots as a fluorescent probe for mercury(II) ions. Microchim Acta 186(3),140. (2019).

T. Hao, X. Wei, Y. Nie, Y. Xu, Y. Yan, Z. Zhou. An eco-friendly molecularly imprinted fluorescence composite material based on carbon dots for fluorescent detection of 4-nitrophenol. Microchim Acta, 183(7), pp. 2197–2203. (2016).

E. Simoes, J. Leitao, J. da Silva. Carbon dots prepared from citric acid and urea as fluorescent probes for hypochlorite and peroxynitrite. Microchim Acta, 183(5), pp. 1769–1777. (2016).

W. Yao, N. Wu, Z. Lin, J. Chen, S. Li, S. Weng, L. Zhang, A. Liu, X. Lin. Fluorescent turn-off competitive immunoassay for biotin based on hydrothermally synthesized carbon dots. Microchim Acta, 184(3), pp. 907–914. (2017).

P. Roy, P-C. Chen, A. P. Periasamy, Y-N. Chen, H-T. Chang. Photoluminescent carbon nanodots: synthesis, physicochemical properties and analytical applications. Mater Today, 18(8), pp. 447–458. (2015).

S. Zhu, S. Tang, J. Zhang, B. Yang. Control the size and surface chemistry of graphene for the rising fluorescent materials. Chem Commun, 48(38), pp. 4527–4539. (2012).

T-F. Yeh, C-Y. Teng, S-J. Chen, H. Teng. Nitrogen-doped graphene oxide quantum dots as Photocatalysts for overall water-splitting under visible light illumination. Adv Mater, 26(20), pp. 3297–3303. (2014).

S. Zhu, Y. Song, X. Zhao, J. Shao, J. Zhang, B. Yang. The photoluminescence mechanism in carbon dots (graphene quantum dots, carbon nanodots, and polymer dots): current state and future perspective. Nano Res, 8(2), pp. 355–381. (2015).

I. I. Ivanov, A. N. Zaderko, V. Lysenko, T. Clopeau, V. V. Lisnyak, V. A. Skryshevsky. Photoluminescent Recognition of Strong Alcoholic Beverages with Carbon Nanoparticles. ACS Omega, 6 (29), pp. 18802–18810. (2021).

K. Jiang, Y. Wang, C. Cai, H. Lin. Conversion of Carbon Dots from Fluorescence to Ultralong Room-Temperature Phosphorescence by Heating for Security Applications. Adv. Mater., 1800783. (2018).

H. Ding, S. B. Yu, J. S. Wei, H. M. Xiong. Full-color light-emitting carbon dots with a surface-state-controlled luminescence mechanism. ACS Nano, 10(1), pp. 484–491. (2016).

J. Du, H. Wang, L. Wang, S. Zhu, Y. Song, B. Yang, H. Sun. Insight into the effect of functional groups on visible-fluorescence emissions of graphene quantum dots. Mater Chem C, 4(11), pp. 2235–2242. (2016).

Y. Zheng, D. Yang, X. Wu, H. Yan, Y. Zhao, B. Feng, K. Duan, J. Weng, J. Wang. A facile approach for the synthesis of highly luminescent carbon dots using vitamin-based small organic molecules with benzene ring structure as precursors. RSC Adv, 5(110), pp. 90245–90254. (2015).

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-07-05

Номер

Розділ

Матеріали для сенсорів