高效碳点的合成及其在生物成像和光电材料中的应用
批准号:
51373065
项目类别:
面上项目
资助金额:
90.0 万元
负责人:
杨柏
依托单位:
学科分类:
其他有机高分子功能材料
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱守俊、魏浩桐、陈召来、刘文东、田鸿儒
中文摘要
聚合物点、石墨烯量子点、碳纳米点等碳类荧光点具有优异的化学稳定性,较低的毒性、良好的生物相容性及较高的量子产率等特点,在生物标记与成像,光学/光电材料与器件等方面有着重要的应用前景。本课题拟采用水相合成路线制备上述高效荧光碳点,探讨荧光性质与量子尺寸效应、分子态发光、表面缺陷和化学修饰的关系等荧光机理,进一步指导合成结构可控的多功能性新型碳点;通过表面钝化和修饰聚合物短链来改变发光颜色,提高量子效率和荧光稳定性,解决此类水溶性荧光碳点与亲水/疏水性聚合物的相容性问题,实现二者的复合与杂化用于发光、场效应晶体管及光伏器件方面;拟在碳点表面进行化学修饰引入能与细胞、病毒及其他生物基元表面产生相互作用的生物分子或基团,通过特定识别实现其生物标记与成像方面的应用。
英文摘要
Carbon dots (CDs), such as polymer dots (PDs), graphene quantum dots (GQDs) and carbon nanodots (CNDs) possess exceptional advantages such as high chemical stability, low toxicity, fine compatibility and high quantum yield. These superiorities in CDs distinguish themselves from traditional fluorescent materials, making them perfect candidates for numerous exciting applications: bioimaging, medical diagnosis, photoelectric device, etc. In this project, first of all, aqueous-phase based methods will be developed to prepare these kinds of CDs. The relationship between photoluminescence (PL) of CDs and quantum size effect/molecule state emission/surface defect/chemical modification will be investigated in detail. Further, novel CDs with controlled structures/PL and multidimensional hybrids will be exploited. Secondly, the high quantum yield and fluorescent stability will be achieved through surface passivating and chemical modifying polymer chains of CDs, which will be beneficial to solve the compatibility between CDs and hydrophilic/ hydrophobic polymers. Furthermore, the successful compositing and hybridization CDs and functional polymers will be extended to luminescent, field effect transistor and photovoltaic device. Finally, through combining the specific biomolecules or activating groups on CDs, the modified CDs will possess specific effect on living cells, virus and other biological elements, and the following bio-labeling and imaging will be achieved.
碳点(包括聚合物点、石墨烯量子点、碳纳米点)具有优异的化学稳定性、较低的毒性、良好的生物相容性及较高的量子产率等特点,在生物标记与成像, 光学/光电材料与器件等方面有着重要的应用前景。本项目采用水相合成路线制备高效荧光碳点,探讨了碳点的量子尺寸效应、边缘态发光机理,并首次提出了碳点的分子态、碳核态及交联增强发射(CEE)的荧光机理;通过原料设计、反应条件优化以及后化学处理探究了带有带有特定结构和发光颜色碳点的可控合成;通过解决与聚合物的杂化相容性问题,实现了碳点在发光二极管中的高性能应用;利用碳点的表面多基团特性,实现了碳点作为太阳能电池的修饰层应用;利用碳点优异的荧光性质,通过原料设计、表面修饰,开发了碳点在特异性抗菌、(特异性)生物成像等方面的应用。
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A new type of polymer carbon dots with high quantum yield: From synthesis to investigation on fluorescence mechanism
新型高量子产率聚合物碳点:从合成到荧光机理研究
DOI:
10.1016/j.polymer.2017.02.039
发表时间:
2017
期刊:
Polymer
影响因子:
4.6
作者:
[Tao Songyuan, Song Yubin, Zhu Shoujun, Shao Jieren, Yang Bai]
通讯作者:
Yang Bai
DOI:
--
发表时间:
--
期刊:
ACS Photonics
影响因子:
7
作者:
[Tanglue Feng, Qingsen Zeng, Siyu Lu, Xianju Yan, Junjun Liu, Songyuan Tao, Mingxi Yang, Bai Yang]
通讯作者:
Bai Yang
Photoluminescent graphene quantum dots for in vitro and in vivo bioimaging using long wavelength emission
使用长波长发射进行体外和体内生物成像的光致发光石墨烯量子点
DOI:
10.1039/c5ra02961a
发表时间:
2015
期刊:
RSC Advances
影响因子:
3.9
作者:
[Zhu Shoujun, Zhou Nan, Hao Zeyu, Maharjan Suraj, Zhao Xiaohuan, Song Yubin, Sun Bin, Zhang Kai, Zhang Junhu, Sun Hongchen, Lu Laijin, Yang Bai]
通讯作者:
Yang Bai
Cathode and Anode Interlayers Based on Polymer Carbon Dots via Work Function Regulation for Efficient Polymer Solar Cells
基于聚合物碳点的阴极和阳极中间层,通过功函数调节实现高效聚合物太阳能电池
DOI:
10.1002/admi.201701519
发表时间:
--
期刊:
Adv. Mater. Interfaces
影响因子:
--
作者:
[Tianjiao Ji, Biao Guo, Fangyuan Liu, Qingsen Zeng, Chengzhuo Yu, Xiaohang Du, Gan Jin, Tanglue Feng, Shoujun Zhu, Fenghong Li, Bai Yang]
通讯作者:
Bai Yang
DOI:
10.1016/j.nantod.2015.09.002
发表时间:
2016-04
期刊:
Nano Today
影响因子:
17.4
作者:
[Shoujun Zhu;Xiaohuan Zhao;Yubin Song;Siyu Lu;Bai Yang]
通讯作者:
Shoujun Zhu;Xiaohuan Zhao;Yubin Song;Siyu Lu;Bai Yang
共 30 条
有机高分子材料学科申请代码关联研究方向及关键词优化研究
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批准号:52242307
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项目类别:专项项目
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资助金额:30.00万元
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批准年份:2022
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负责人:杨柏
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依托单位:
碳化聚合物点的设计合成、结构控制及其能源应用研究
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批准号:--
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项目类别:重点项目
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资助金额:300万元
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批准年份:2020
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负责人:杨柏
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依托单位:
《有机高分子材料学科发展战略研究报告(2021-2025)》研究
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批准号:--
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:15万元
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批准年份:2019
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负责人:杨柏
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依托单位:
一种新的聚合反应实施方法研究:水分散纳米交联缩聚反应制备聚合物碳点
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批准号:21774041
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2017
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负责人:杨柏
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依托单位:
基于水相合成的高分子纳米杂化材料的微结构调控与光电性能研究
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批准号:51433003
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项目类别:重点项目
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资助金额:370.0万元
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批准年份:2014
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负责人:杨柏
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依托单位:
基于原位聚合和聚合物特性的特殊微纳有序结构的制造与演化
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批准号:91123031
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:300.0万元
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批准年份:2011
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负责人:杨柏
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依托单位:
共轭聚合物链运动对半导体纳米晶结构的调控及在太阳能电池方面的应用
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批准号:50973039
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项目类别:面上项目
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资助金额:38.0万元
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批准年份:2009
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负责人:杨柏
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依托单位:
纳、微米聚合物有序结构的构筑与功能
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批准号:20534040
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项目类别:重点项目
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资助金额:180.0万元
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批准年份:2005
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负责人:杨柏
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依托单位:
发光CdTe纳米晶/二氧化硅复合微球的制备、有序组装与控光功能研究
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批准号:90401020
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2004
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负责人:杨柏
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依托单位:
利用活性自由基聚合构造结构规整的功能性无机/有机纳米复合材料
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批准号:20374024
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项目类别:面上项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2003
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负责人:杨柏
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依托单位:
双疏性聚合物光学纳米复合膜
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批准号:50073007
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项目类别:面上项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2000
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负责人:杨柏
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依托单位:
复合纳米微粒制备光致变色光学树脂
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批准号:59773014
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项目类别:面上项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:1997
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负责人:杨柏
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依托单位:
复合超微粒法合成功能光学树脂
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批准号:59203024
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:5.6万元
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批准年份:1992
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负责人:杨柏
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依托单位:
国内基金
海外基金