近年來,曲鬆楠帶領課題組頻繁在高影響因子的期刊上發表文章。2009年參加工作的曲鬆楠在工作幾年後就獨立帶課題組,也因此被破格提升為(wei) 研究員。
關(guan) 注碳納米點
曲鬆楠指出,發光碳納米點是新興(xing) 的納米發光材料,具有尺寸小(小於(yu) 20 納米)、無毒、發光性能好、生物相容性好、光穩定性好、原料廣泛、易修飾等優(you) 點,引起國內(nei) 外的廣泛關(guan) 注。
早前,發光無機半導體(ti) 納米粒子的研究非常活躍,但無機半導體(ti) 納米粒子一般含重金屬內(nei) 核(鉛、鎘),有一定毒性,對環境也存在危害,所以科學家們(men) 開始以一些無毒的化合物製備新的發光納米粒子。
2006年,美國克萊蒙森大學的科學家們(men) 製造出一種碳納米粒子,在光照的情況下,可以發出明亮的光。科學家們(men) 還發現發光碳納米粒子具有獨特的優(you) 點,如化學穩定性、無光閃爍、耐光漂、無毒、造價(jia) 比較便宜以及優(you) 異的生物相容性。
2012年,時任長春光機所副研究員的曲鬆楠所在團隊發現,利用碳納米粒子激發波長依賴的特性,與(yu) 有機染料配合,在生物製品上可構築具有信息加密的圖形,這可以應用於(yu) 信息存儲(chu) 和信息加密中。
圖1. 通過表麵吸電子基團修飾後構建近紅外吸收/發射碳納米點及其發光機製的示意圖。
圖2. (a)碳納米點@PVP複合物的吸收、發射光譜。(b-d)以碳納米點@PVP複合物為(wei) 成像試劑的近紅外熒光成像(b)和小鼠胃部(c)及尾靜脈注射後血液循環過程中的活體(ti) 近紅外熒光成像(d)。
圖3. 近紅外-Ⅱ區飛秒光激發碳納米點的多光子誘導發光。(a-b)1200 nm飛秒光激發碳納米點的發射光譜和發光強度-激發光功率曲線,(c-d)1400 nm飛秒光激發碳納米點的發射光譜和發光強度-激發光功率曲線。
“這些獨特的性質使碳納米點走進我們(men) 的現實生活成為(wei) 可能。”曲鬆楠告訴記者,隨後他們(men) 團隊研製出一種新型的熒光墨水。“這種墨水可以應用到生物成像、生物產(chan) 品鑒定、信息存儲(chu) 、信息加密、防偽(wei) 、照明顯示、傳(chuan) 感、光伏器件等多種領域。”
突破技術瓶頸
據悉,碳納米粒子的發光機理研究及光譜調控是該領域的研究難點。2013年以前,國際上認為(wei) 碳納米粒子在綠光波段的發射是源自碳納米粒子表麵缺陷,而這種發光來源被認為(wei) 很難實現激光。
為(wei) 此,曲鬆楠所在團隊通過調控碳納米粒子中的氮元素,實現了碳納米粒子所發藍光和綠光的調控,觀測到碳納米粒子在綠光波段的放大自發輻射現象,並首次實現碳納米粒子在綠光波段的光泵浦激光。
曲鬆楠回憶道:“當年,我們(men) 通過比對試驗證明,碳納米粒子的光穩定性優(you) 於(yu) 傳(chuan) 統有機激光染料,預示碳納米粒子可以作為(wei) 一類成本低、綠色環保、光穩定性好的新型激光材料,有望改變未來的照明世界。”
隨後,曲鬆楠及其科研團隊在國際上首次提出“超碳納米點”的概念,並研製出基於(yu) “超碳納米點”的水觸發“納米熒光炸彈”,使得碳納米點材料成為(wei) 一種新型的智能發光材料。
現有的碳納米點吸收和發射譜帶主要位於(yu) 紫外—可見區,還不能實現在近紅外區的高效吸收和高熒光量子效率近紅外發光,這嚴(yan) 重限製了碳納米點在生物熒光成像特別是活體(ti) 近紅外熒光成像中的應用。
最近幾年,針對實現高效近紅外發光的難題,曲鬆楠課題組通過對紅光碳納米點表麵進行吸電子基團修飾及對碳基內(nei) 核層有序結構的無序化調控,在近紅外波段產(chan) 生新的發光帶隙,獲得了在近紅外光激發下具有高效近紅外發射的碳納米點,熒光量子效率達到10%,為(wei) 國際最高值。
發高水平文章
不難發現,曲鬆楠課題組在發光碳納米點能帶調控及應用領域開展了大量的研究。曲鬆楠作為(wei) 第一作者或通訊作者累計發表SCI 論文29 篇,其中SCI影響因子10以上的論文6篇,第一作者論文單篇SCI他引最高390次,累計SCI引用1630次。其中,曲鬆楠發表的兩(liang) 篇文章入選ESI(基本科學指標數據庫)熱點和高被引論文,進入最優(you) 秀的千分之一論文之列。
談及如何發表高水平的論文,曲鬆楠謙虛地表示,這方麵沒有太多的技巧,首先是研究方向一定要有價(jia) 值、有應用前景,其次是研究內(nei) 容一定要是本領域的核心難題和目前的主要挑戰。“這兩(liang) 點滿足了,發表的文章質量自然不會(hui) 差。”
當前,曲鬆楠製定的科研規劃是在10年內(nei) 讓碳納米點在癌症診療領域達到臨(lin) 床應用。
他說:“與(yu) 現有納米發光材料相比,發光碳納米點特別適用於(yu) 生物活體(ti) 的熒光成像與(yu) 癌症診療藥物的研製。此外,碳納米點熒光壽命隻有幾個(ge) 納秒,遠低於(yu) 現有商用熒光粉,在高帶寬可見光照明通訊領域具有重要的應用潛力。”
作為(wei) 年輕的科研人員,曲鬆楠建議年輕人搞科研首先看科研條件和發展潛力。“國家對科研人員的導向和各項機理措施越來越好,年輕人隻要肯幹,方向對,就會(hui) 得到支持。”他也希望國家在人才政策上對東(dong) 北有更多的傾(qing) 斜,並對青年科研人員在成果轉化方麵給予更多的政策支持。(來源:中國科學報)
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