最新刊期
      2024 年 第 45 卷 第 9 期

        封面文章

      • “最新研究突破，钙钛矿发光二极管实现纯红光高效发光，显著提升性能和稳定性。”
        瞿牡静,张淑兰,段嘉欣,代恒龙,宣曈曈,解荣军,李会利
        2024, 45(9): 1399-1409. DOI: 10.37188/CJL.20240161
        摘要：近年来，钙钛矿发光二极管（Perovskite light-emitting diodes，PeLEDs）已表现出了超高色纯度、超宽色域、高发光效率等一系列卓越性能，尤其绿光和近红外光PeLEDs的外量子效率（External quantum efficiency，EQE）和亮度迅速提升，但荧光峰位于620～640 nm的纯红光PeLEDs器件的性能（效率、亮度、可靠性等）发展则相对缓慢。本文采用热注射和N-羟乙基乙二胺三乙酸（HEDTA）配体后处理相结合的工艺制备了光学性能和稳定性均显著提升的纯红色混合卤素钙钛矿CsPb（Br/I）3纳米晶。HEDTA多齿配体通过与纳米晶表面的Pb2+和I-有效结合，钝化表面Pb2+有关的缺陷，同时抑制了致使卤化物偏析的I-弗伦克尔缺陷的形成。基于配体交换处理后的CsPb（Br/I）3纳米晶为发光层制备的PeLEDs，发射峰位于636 nm的纯红色范围，最大EQE和最大亮度分别为18.62%和1 880 cd/m2。表征器件工作稳定性的T50（器件亮度衰减至初始亮度一半所需的时间）由未修饰器件的11.4 min提升至74.5 min。  
        关键词：纯红色钙钛矿发光二极管;CsPb（Br/I）3;配体工程;缺陷钝化   
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        发布时间：2024-09-26

        光鉴未来

      • “在量子点显示技术领域，研究者们探索了喷墨打印QLED的制备策略，为提升其性能提供了新思路。”
        刘辰,魏昌庭,罗鑫,孙智国,徐勃,曾海波
        2024, 45(9): 1410-1430. DOI: 10.37188/CJL.20240051
        摘要：胶体半导体量子点因其独特的纳米级传输效应、自发光特性以及与大面积工业印刷工艺兼容的流变学属性而备受学术界和工业界的关注。喷墨打印作为一种新兴技术，有望实现新一代可印刷、大面积、高性能图案化量子点发光二极管（QLED）。然而，目前喷墨打印QLED的制备过程存在墨水配方不当造成的界面侵蚀以及成膜后发光效率降低等问题，导致其性能与旋涂器件存在较大差距。本文首先概述了量子点显示技术的基本概念及发展现状，分析了三种喷墨打印技术的分类、原理及其优缺点。然后介绍了含镉、含铅和无铅无镉三类量子点，分析了它们在喷墨打印QLED中的研究进展，接着重点介绍了利用喷墨打印实现高性能QLED的几种典型策略，最后展望了喷墨打印QLED的发展趋势和美好前景。  
        关键词：量子点;喷墨印刷;电致发光二极管;墨水工程;表界面调控   
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        发布时间：2024-09-26

        材料合成及性能

      • “报道：硫量子点作为新型纳米发光材料，其合成与光学传感器应用研究取得进展，为环境监测提供新方案。”
        廖静,刘承昊,朱云霄,马小明,南欣茹,雷巧雯,张汉强,黄启同,林小凤
        2024, 45(9): 1431-1444. DOI: 10.37188/CJL.20240146
        摘要：随着纳米技术的快速发展，各种类型的硫纳米材料被研发出来，包括硫纳米颗粒、硫量子点以及其他杂化结构的含硫纳米复合物。作为一种新兴的“零维”纳米发光材料，硫量子点因拥有光致发光性能、低毒性和制备方便等特性，正受到越来越多学者的关注。本综述首先探讨了硫量子点的合成，随后介绍了硫量子点在光学传感器中的应用，主要深入讨论了基于硫量子点光学传感器在环境污染物及生物小分子中检测方面的应用。最后，总结了硫量子点当前面临的挑战，并对其未来发展进行展望。  
        关键词：硫量子点;光学传感;环境污染物;生物小分子   
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        发布时间：2024-09-26
      • “Researchers have developed a self-recoverable mechanoluminescent phosphor Ca5Ga6O14:Eu3+, which can produce red light under stress and has good repeatability. By co-doping Tb3+, the color can be changed from red to green, providing a new direction for optical information encryption.”
        张挺,王志军,王大伟,赵金鑫,杨志平,李盼来
        2024, 45(9): 1445-1455. DOI: 10.37188/CJL.20240111
        摘要：采用高温固相法制备了一种新型的自恢复应力发光材料Ca5Ga6O14∶Eu3+，研究了其发光特性。Ca5Ga6O14∶Eu3+可以产生重复性较好的红色应力发光，通过多个周期循环下的应力发光测试和热处理实验证实，发光源于应力作用下材料内部产生的压电场，而非陷阱中存储的载流子。共掺Tb3+时，Ca5Ga6O14∶Eu3+，Tb3+可以产生颜色由红到绿的应力发光，这对书写加密信件有意义。通过不同形状的应力发光图案和ASCII码，设计了用于安全通信的加密方案，显示出良好的加密性能，表明Ca5Ga6O14∶Eu3+，Tb3+在光学信息加密领域具有应用潜力。  
        关键词：荧光粉;应力发光;自恢复;信息加密   
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        发布时间：2024-09-26
      • “在发光材料领域，研究者采用高温固相法合成了Sr2-xGa2SiO7∶xSm3+红色荧光粉，并通过多种表征手段深入研究了其物相结构和发光性能。结果表明，该荧光粉在404 nm紫外光激发下能发出明亮的红色光，且具有优异的热稳定性和高达72.5%的荧光量子效率，为WLED应用提供了一种高性能发光材料。”
        李婧,许英朝,洪俊煌,刘月,张贤玉
        2024, 45(9): 1456-1466. DOI: 10.37188/CJL.20240137
        摘要：采用高温固相法合成了系列Sr2-xGa2SiO7∶xSm3+红色荧光粉，通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、光致发光（PL）光谱、高温荧光光谱、荧光量子效率和荧光衰减寿命等一系列表征手段对合成荧光粉的物相及晶体结构、发光性能和热稳定性进行研究。一系列结果表明，在404 nm紫外光激发下，Sr2-xGa2SiO7∶xSm3+荧光粉在598 nm处发出明亮的红色光。Sr2-xGa2SiO7∶xSm3+荧光粉发光强度随Sm3+离子浓度变化，在x=0.03时发生浓度猝灭，是由电偶极-电偶极相互作用导致的。随着温度逐渐上升，系列荧光粉表现出反常的热猝灭现象，在393 K时发光强度达到最大，强度为室温下的102.5%；在473 K时，发光强度仍可以保持室温下的101.3%。此外，最佳样品的荧光量子效率可达72.5%。研究表明，Sr2-xGa2SiO7∶xSm3+红色荧光粉是一种具有高热稳定性、高量子效率可用于WLED的发光材料。  
        关键词：反常热猝灭;高温固相法;硅酸盐;Sm3+掺杂   
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        发布时间：2024-09-26
      • “在室温下，科学家们快速合成了两种新型高效红光铱（Ⅲ）配合物，具有优异的电子迁移率和光物理特性，为高性能有机发光二极管（OLED）器件的发展提供了新思路。”
        陆光照,吴少华,于胜,周亮,周长江
        2024, 45(9): 1467-1477. DOI: 10.37188/CJL.20240144
        摘要：在室温条件下，成功快速合成了两种新型高效红光铱（Ⅲ）配合物，（4tfmpq）2Ir（Pydtc）和（4tfmpq）2Ir（Indtc），它们均含有Ir-S-C-S四元环骨架。这些配合物以4-（4-（三氟甲基）苯基）喹唑啉（4tfmpq）为主配体、以二硫代甲酸衍生物（Na-Pydtc、Na-Indtc）为辅助配体。其分子结构中丰富的氮杂环增强了电子迁移率，而二硫代甲酸衍生物中不同的给电子单元则有助于调节光物理特性。配合物（4tfmpq）2Ir（Pydtc）展现出611 nm的发射主峰和高达92.7%的量子产率，配合物（4tfmpq）2Ir（Indtc）的发射主峰和量子产率分别为614 nm和90.9%。利用这两种配合物作为掺杂剂，采用双发光层结构，制备了高性能的有机发光二极管（OLED）器件。以（4tfmpq）2Ir（Pydtc）为掺杂剂的器件D1，最大电流效率（ηc，max）和最大器件外量子效率（EQEmax）分别达到了56.29 cd·A-1和32.53%，CIE色坐标为（0.61，0.37）；此外，该器件在1 000 cd·m-2亮度下展现出较低的效率滚降，EQE仍保持在28.44%。这些结果展示了含四元环Ir-S-C-S骨架的铱（Ⅲ）配合物在OLED中潜在的应用前景。  
        关键词：电致发光;有机发光二极管;铱（Ⅲ）配合物;红光;二硫代甲酸   
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        发布时间：2024-09-26
      • “最新研究突破，利用天然菠菜制备出可调荧光的多色发光碳点，为生物成像等领域开辟新途径。”
        李胜慧,何雨萱,杜友全,魏智鹏,李玉,程倩
        2024, 45(9): 1478-1487. DOI: 10.37188/CJL.20240095
        摘要：多色发光碳点（CDs）在生物成像、传感、发光二极管、催化领域有着广泛的应用前景。然而，迄今为止，以生物质材料为碳源制备荧光可调的多色发光CDs仍有很大挑战。本文以天然菠菜为碳源，采用不同反应溶剂成功制备了6种单波长激发、发射波长在450~680 nm范围内的生物质碳点（BCDs），这些BCDs具有类球形形貌，可发射能覆盖整个可见光区的荧光。其中制得的蓝、黄、粉和红BCDs的平均粒径分别为2.25，4.15，1.73，7.96 nm，具有较高量子产率（12.68%~30.77%）。通过对可调BCDs的结构、组成和光学性质的分析，发现可调BCDs的荧光机理主要是碳核共轭度与表面官能团相互作用的结果。选用纤维素纳米晶（CNC）分别与B-、Y-和R-BCDs混合，利用蒸发诱导自组装法制备了具有彩虹色的蓝色、黄色和红色手性荧光膜，并对其光学性能进行表征分析。本研究为多色 BCDs 在应用方面的发展提供了新的途径。  
        关键词：碳点;多色发光;多峰发射;纤维素纳米晶体;圆偏振发光   
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        发布时间：2024-09-26

        器件制备及器件物理

      • “在量子信息科学领域，六方氮化硼单光子源研究取得新进展，为光量子技术发展提供新机遇。”
        吴欣瑜,刘冠麟,景鹏涛,刘雷,申德振
        2024, 45(9): 1488-1502. DOI: 10.37188/CJL.20240129
        摘要：量子光源是量子信息科学技术的基石，对于推动光量子科技的进步至关重要。高效、稳定且易于获得的单光子源的实现是促进相关技术发展的关键。目前，六方氮化硼中的单光子源因其高亮度和优异的室温光学稳定性而备受关注。本文概述了六方氮化硼中单光子源的研究现状和物理特性，详细介绍了在六方氮化硼中实现精确定位单光子源的各种制备技术；并探讨了基于六方氮化硼的单光子源在不同应用领域的应用，如与光学微腔和波导的耦合以及通过外部电场或应力对它们的调制。最后，总结了六方氮化硼中单光子源所面临的机遇和挑战，并讨论了目前正在探索的研究方向以及未来的新可能性。  
        关键词：二维材料;六方氮化硼;固态单光子源;量子光子学   
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        发布时间：2024-09-26
      • “在柔性显示领域，科学家们设计了一种新型蓝光分子DPF-NA，实现了高效率窄光谱的电致发光，为OLED技术发展提供了新思路。”
        王小伟,袁江波,马佩兰,闫自强,崔志远,孙军,彭其明
        2024, 45(9): 1503-1510. DOI: 10.37188/CJL.20240143
        摘要：高效率窄光谱蓝色有机电致发光器件（OLED）是柔性显示领域的研究重点之一。本文以二萘并［2，3-B∶2′，3′-D］呋喃为弱电子受体、N-（4-联苯基）-1-萘胺作为电子给体设计合成了一种D-A-D型蓝光分子DPF-NA，其在正己烷溶液中的发射峰位于441 nm。理论计算与光物理测试结果显示DPF-NA具有杂化局域电荷转移激发态（HLCT）特性，兼具局域态（LE）高发光效率与电荷转移态（CT）高激子利用率特征，在二氯甲烷溶液中的光致发光量子效率（PLQY）为81.2%。基于质量分数3% DPF-NA掺杂浓度的OLED器件电致发光（EL）峰位于455 nm，半峰宽（FWHM）仅为26 nm，CIE（x，y）坐标为（0.14，0.08），最大外量子效率（EQEmax）为6.76%。  
        关键词：有机电致发光器件;二萘并［2，3-B∶2'，3'-D］呋喃;蓝光;激子利用;外量子效率   
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        发布时间：2024-09-26
      • “In the realm of micro and nanoscale temperature sensing, a breakthrough has been achieved with the development of a submicron-scale temperature sensor. This sensor, based on a triangular MAPbI3 nanoplatelet laser, exhibits an impressive sensitivity of 185 pm/℃. The linear shift in the laser line's peak wavelength with temperature changes enables accurate sensing. The sensor's high Q factor of ~2,610 and low laser threshold of 19.8 µJ·cm² underscore its potential for compact integration.”
        赵若凡,陶健勋,郤育莺,陈江照,冀婷,王文艳,温荣,崔艳霞,陈俊生,李国辉
        2024, 45(9): 1511-1520. DOI: 10.37188/CJL.20240133
        摘要：在微纳米尺度环境中，亚微米级温度传感器的应用扮演着至关重要的角色。特别地，采用主动型回音壁模式（WGM）的微纳谐振腔设计能够通过自由空间结构实现传感信号的远程激发与探测，极大地促进了传感过程的便捷性和可行性。本文展示了一种基于MAPbI3三角形纳米片（NPL）激光器的亚微米级温度传感器，其灵敏度高达185 pm/℃。实验研究表明，激光发射的中心波长与环境温度之间存在紧密且稳定的线性关系，这一发现为通过监测谐振波长变化来实现高精度温度测量提供了有力支持。光学模式得益于全内反射效应，被有效地局限在仅85 nm厚的纳米片内部。该NPL激光器展现出杰出的性能特性，其品质因数（Q）高达约2 610，阈值低至19.8 µJ·cm-2。高灵敏度和小尺寸使钙钛矿纳米片成为集成温度传感器的理想器件。这一研究有望加速超小型温度传感器的技术进步，拓展其在光电技术领域的应用范畴，开创更多创新可能。  
        关键词：温度传感器;亚微米;钙钛矿纳米片   
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        发布时间：2024-09-26
      • “最新研究突破，报道了一种新型ITO/ZnO量子点/Au光电探测器，通过硼酸表面处理和退火工艺，显著提升了ZnO材料的光电性能，实现了快速响应和高灵敏度的自驱动光电探测。”
        何玥仪,宋玺尧,王浩然,胡均义,刘少尧,周芩安,成明,范翊,王云鹏,王飞,赵东旭
        2024, 45(9): 1521-1530. DOI: 10.37188/CJL.20240122
        摘要：氧化锌材料（ZnO）因其独特的物理和化学性质在自驱动光电探测领域中展现出巨大应用潜力。然而，目前基于ZnO材料的自驱动光电探测器存在结构复杂、响应时间长、响应度低等问题，难以满足实际应用需求。本文构建了一种结构简单、响应速度快的ITO/ ZnO 量子点（QDs）/Au光电探测器，并提出了一种硼酸（BA）表面处理结合退火的处理工艺，成功降低了ZnO QDs薄膜中的表面态密度，提高了器件光电性能。器件在0 V下响应时间约为1 ms，开/关比达到104，响应度达到8.81 mA/W。将这一工艺应用在Mg2+掺杂ZnO量子点基光电探测器中，同样提高了器件的比探测率和响应度，获得了具有0.93 ms上升时间的高响应速度自驱动光电探测器，Mg2+掺杂量越高，器件的上升时间越短。这项工作证实了BA表面处理结合退火处理工艺对化学合成的ZnO材料性能具有普遍提升作用，有望广泛应用于ZnO基紫外光电探测器的性能优化中。  
        关键词：氧化锌量子点;自驱动光电探测器;溶液表面处理;带隙调控   
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        发布时间：2024-09-26
      • “在激光医疗和食品药品检测领域，研究者提出了一种新型高功率橙黄色激光器，实现了9.38瓦的稳定输出，为相关应用提供了新工具。”
        张志军,陈贺,张卓,刘志君,张建伟,杜子业,周寅利,张星,陈超,宁永强,王立军
        2024, 45(9): 1531-1538. DOI: 10.37188/CJL.20240126
        摘要：针对目前激光医疗、食品药品检测等领域对橙黄色激光的应用需求，开展了高功率基频光1 150 nm垂直外腔面发射半导体激光器（VECSEL）研究。提出激光谐振腔内大尺寸基模光斑外腔结构，使VECSEL腔内模式匹配较大泵浦光斑尺寸，实现了高功率激光输出；提出增益峰-腔模失谐结构，增益峰与腔模温漂系数不同，高泵浦功率下具有良好的增益峰-腔模匹配，实现高泵浦功率工作下的激光波长稳定控制。制备的VECSEL器件在1 150 nm激光波长的输出功率达到9.38 W，并获得良好的圆形对称的输出光斑形貌，光斑在正交方向上的发散角分别为7.3°和7.5°。  
        关键词：半导体激光器;垂直外腔面发射半导体激光器;增益芯片;应变量子阱   
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      • “在GaN基蓝光Micro-LED芯片研究中，专家揭示了温度和电压应力对反向漏电流的影响，为提升芯片性能提供新见解。”
        王伟,张腾飞,王绶玙
        2024, 45(9): 1539-1546. DOI: 10.37188/CJL.20240164
        摘要：针对GaN基蓝光Micro-LED芯片，采用温度应力和电压应力的实验方法研究了其反向漏电流失效机理。结果表明，在温度应力下，Micro-LED芯片退化前的反向漏电流主要由多步热辅助隧穿电流构成，且受Poole-Frenkel（PF）隧穿机制影响；电压应力（-85 V）退化后，反向漏电流会随着应力时间的延长而增大，此时由多步热辅助隧穿电流转换为空间电荷限制电流机制（SCLC）。通过分析退化前后的能带图得知，长时间的电压应力会发生击穿现象，导致Micro-LED芯片内部电场剧烈变化，电子能够以高能量碰撞到晶格原子，产生大量的载流子，从而增加了非辐射复合率，使得反向漏电流由原来的1.9766×10-7 A增大到1.5834×10-4 A。  
        关键词：Micro-LED;失效机制;非辐射复合;遂穿通道;反向漏电流   
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        发布时间：2024-09-26

        发光学应用及交叉前沿

      • “在神经形态计算领域，研究者利用掺杂离子液体的有机聚合物构建了低电压、高可调谐的忆阻器，实现了光调控生物突触特性，为低功耗高性能设备设计提供指导。”
        李雯,曾诺兰,周嘉,邢晓琳,周刘然,石伟,仪明东
        2024, 45(9): 1547-1559. DOI: 10.37188/CJL.20240150
        摘要：基于忆阻器的神经形态计算有望克服冯诺依曼瓶颈，有助于实现节能数据处理。有机聚合物因其优异的半导体和光电特性以及溶液加工优势，是低成本忆阻器和突触应用的理想候选者。然而，聚合物忆阻器的高操作电压和阻态随机切换问题限制了其在神经形态芯片中的应用，增加了外围电路系统的复杂性。本研究利用掺杂离子液体［EMIM］［PF6］的有机聚合物MEH-PPV为活性层构建了垂直结构忆阻器，通过电输入调制各种短期和长期突触可塑性行为，显著降低了工作电压并增加了可调谐导电态范围。该忆阻器在mV级电压下实现光调控生物突触的关键特征和类脑学习与记忆特性，集成光信号传感、存储和处理功能。在此基础上，将该有机突触阵列应用于人类视觉神经系统的图案识别与记忆任务。研究结果为下一代低功耗高性能有机神经形态设备的设计提供了重要指导。  
        关键词：忆阻器;有机聚合物;离子液体;光电突触;图像识别   
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        发布时间：2024-09-26
      • “在光疗技术领域，研究者开发了微流控生物芯片和荧光纳米传感器，模拟肿瘤微环境，探究光动力疗法中单线态氧的产生，为临床应用提供参考。”
        孙煜然,彭洪尚
        2024, 45(9): 1560-1567. DOI: 10.37188/CJL.20240145
        摘要：光动力疗法（PDT）作为一种新型的光疗技术，具有非侵入性和毒副作用小的优点，在临床医学上具有重要的应用前景。目前PDT研究主要基于静态培养的肿瘤细胞，其与实际肿瘤微环境差异明显因而往往导致PDT临床疗效不佳。本文设计开发一种微流控生物芯片用于肿瘤PDT，并制备荧光纳米传感器（λex = 410 nm，λem = 460 nm）对PDT过程单线态氧的产生进行荧光传感，分析影响PDT灭活肿瘤细胞的主要因素。结果表明，培养基pH由7.4减小至6.8（环境酸化）以及注射流量由5 μL/h增加到20 μL/h（剪切应力增大）均会降低肿瘤细胞对纳米光敏剂的吞噬效率；PDT初期氧含量充足（<30 s），光敏药物剂量、微酸化和力学微环境的差异对单线态氧的产率影响不大，细胞抑制率接近；PDT后期（30~180 s）氧含量下降，单线态氧产率下降，不同的肿瘤微环境参量产生的细胞光毒性差异明显。该工作通过荧光传感探究了模拟肿瘤微环境下PDT过程中单线态氧的产生情况，为推进肿瘤PDT的临床发展提供了有益的参考。  
        关键词：荧光传感;单线态氧;微流控芯片;光动力疗法   
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        发布时间：2024-09-26
      • “最新研究报道，科学家合成了一种新型荧光分子探针，能高效检测人体中的锌离子，为相关疾病预防和治疗提供新工具。”
        肖嘉扬,宗洪凤,怀玉,芦海成,高云,高妍
        2024, 45(9): 1568-1577. DOI: 10.37188/CJL.20240148
        摘要：锌离子（Zn2+）作为一种对人体至关重要的微量金属元素，在维持人体正常生理功能、能量转换、新陈代谢和信号传递等方面扮演着关键角色，人体内Zn2+的检测和监控对于预防和治疗相关疾病具有非常重要的意义。利用萘并［2，1-b］呋喃-2-碳酰肼与4-（二乙氨基）水杨醛进行缩合，设计合成了比色响应Zn2+的荧光分子探针（SPA）。探针SPA识别Zn2+后荧光大幅增强且波长发生红移。利用HR-MS考察了探针SPA对Zn2+的响应机制。探针SPA识别Zn2+的检测限可低至1.13 nmol/L。探针SPA已成功应用于HeLa细胞中Zn2+的共聚焦成像以及活鼠体内Zn2+的荧光成像。  
        关键词：萘并呋喃;锌离子;荧光探针;细胞成像;小鼠成像   
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        发布时间：2024-09-26
      • “在化学传感领域，研究人员开发了一种新型荧光探针ARC-Fe3+，能够高选择性、高灵敏度地检测焦磷酸根离子，为生物成像提供了新工具。”
        陈壹刘,宗洪凤,李锦,高妍,肖嘉扬,高云
        2024, 45(9): 1578-1586. DOI: 10.37188/CJL.20240152
        摘要：以萘并［2，1-b］呋喃-2-碳酰肼和4-甲酰基-3-羟基-N-丁基-1，8-萘二甲酰亚胺为原料经缩合反应制备了一种新型配体ARC，配体ARC与Fe3+按照1∶1络合制备了荧光探针ARC-Fe3+，通过高分辨率质谱（HR-MS）、核磁共振氢谱（1H NMR）对探针结构进行了表征。利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等方法对ARC-Fe3+的识别性能进行了研究。结果表明，探针ARC-Fe3+可通过荧光“OFF-ON”高选择、高灵敏地识别焦磷酸根离子（PPi），探针ARC-Fe3+识别PPi的检测限为1.12×10-8 mol/L，且可在60 s内完成对PPi的响应。探针ARC-Fe3+已被成功应用于细胞和活鼠体内对PPi的荧光成像研究。  
        关键词：Fe3+配合物;荧光探针;PPi;细胞成像;活鼠成像   
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        发布时间：2024-09-26
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