近年来，碳点作为一种新型的发光材料，其独特的结构和性能受到了研究者广泛关注。然而，目前大部分碳点只有分散状态下发光，转变成固态就会由于π-π堆叠而产生聚集诱导猝灭现象，这极大限制了碳点在一些需要固态材料领域的应用。

近日，华南农业大学生物碳与光学农业科研团队（查看主页）在Nature旗下综合性学术期刊Nature Communications（影响因子：12.353）发表了题为“Hydrophobic carbon dots with blue dispersed emission and red aggregation-induced emission”的研究论文（论文链接为https://www.nature.com/articles/s41467-019-09830-6），提出了一种实现碳点红色固态发光的新方法。

图1 发表论文首页截图

研究者以三聚氰胺和二硫代水杨酸为原料获得了一种分散在良好溶剂中发射蓝光、聚集形成固体后发射红光的疏水性碳点，且红、蓝光发射可以随着聚集状态的改变而发生快速、可逆的切换。通过对碳点物化性质和微观结构的分析表征，以及聚集过程的原位观察和谱学分析，确认了该碳点具有高度石墨化的内核以及类似AIE分子特性的表面结构。在此基础上提出了碳点的抗自猝灭的机理。在分散状态时，碳点由于内核的π-π*跃迁发射出蓝色荧光；发生聚集时，由于π-π堆叠作用导致来之石墨化内核的荧光发生猝灭，而表面的分子结构由于RIR效应，而产生聚集诱导的红色固态荧光发射。利用该碳点双模式可切换发光特性，可实现在防伪和信息加密应用（图2）。论文已于近期以全文形式发表在Nature旗下综合性学术刊物Nature Communications, 2019, 10:1789。该工作将为解决碳点的聚集诱导猝灭问题提供了一种全新的思路，对明确碳点结构、补充和完善碳点发光机理、拓展碳点应用都具有重要的意义。在此基础上，可以进一步对碳点的表面结构进行精确设计来调控碳点的发光性质，合成各种不同发光颜色的固态抗自猝灭碳点，进一步推动碳点在显示、照明和各种光电器件中的应用。

该论文是刘应亮教授团队继Chem. Commun.、Adv. Mater.、Adv. Func. Mater.和Angew. Chem.后在荧光碳点领域发表的又一重要成果，对明确碳点结构、补充和完善碳点发光机理、扩展碳点应用等方面具有重要的意义。论文的第一作者是华南农业大学与华南师范大学联合培养硕士生杨海遥，通讯作者为华南农业大学胡超凡副教授（查看介绍）、刘应亮教授（查看介绍）和华南师范大学刘智明副研究员。该论文得到国家自然科学基金项目（21571067，51402207, 61675072, 11874021）、NSFC-广东联合基金重点项目(U1501242)以及广东省自然科学基金团队项目（S2013030012842）的支持。

图2 分散态/聚集态双模式发光碳点的制备、荧光性质、机理、防伪和信息加密应用