Углеродные точки с квантовым выходом около 100% меняют цвет свечения от pH, растворителя и концентрации

Исследователи под руководством Сию Лу и Лин Ай сообщили об углеродных точках (CDs), цвет флуоресценции которых зависит от жидкости, концентрации и кислотности. Статья вышла в ACS Central Science 2 ноября 2026 года. Частицы получают одностадийным сольвотермальным методом, а их квантовый выход фотолюминесценции (PLQY) в водной дисперсии приближается к 100%, по данным авторов doi.orgACS Central Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗. Работа находится на лабораторной стадии.

Синтез и строение точек

Два углеродсодержащих соединения нагревали в органическом растворителе под давлением. Получились частицы с богатым углеродом ядром и химически чувствительной поверхностью. Подготовили две версии, CD1 и CD2, с разным соотношением исходных веществ doi.orgACS Central Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗.

Высокий PLQY авторы связывают с перекрёстным расположением неудлинённого сопряжения перилен-содержащих остовов в ядре, которое препятствует дальнейшему π–π-стэкингу doi.orgACS Central Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗. Поверхностные функциональные группы задают зависимость излучения от растворителя через полярные взаимодействия и водородные связи doi.orgACS Central Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗.

Отклик на воздействия и проверка применения

С ростом концентрации усиливаются межмолекулярные взаимодействия, и излучение переходит от мономерного к агрегатному doi.orgACS Central Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗. При разных pH обратимое протонирование и депротонирование поверхностных групп меняет электронную структуру и тем самым излучение doi.orgACS Central Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗. В испытаниях CD1 флуоресцировали красным в кислой воде и зелёным в щелочной. Смена цвета обратимо повторялась, а яркость точек не менялась.

Когда CD1 и CD2 суспендировали в воде, толуоле, метаноле и этаноле или меняли их концентрацию, излучение изменялось от синего до красного. Затем точки совместили с полимерами и получили синие, зелёные, жёлтые и красные порошки с PLQY, приближающимся к 100% doi.orgACS Central Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗.

Порошки использовали в поделках, среди которых отлитые китайские иероглифы и декоративные бутылки, а гибкие плёнки складывали в разные формы. Изменения цвета легли также в основу многомерной системы шифрования, где информация кодируется сочетаниями условий по свету, жидкости и кислотности doi.orgACS Central Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗.

Лу сообщил, что команда изучает возможности коммерциализации точек, прежде всего для шифрования информации. Дальше исследователи планируют оценить долговременную стабильность, масштабное производство и себестоимость.