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  近日，天津大學(xué)材料學(xué)院封偉教授團隊制備出具有自保護超長室溫磷光性能的氟氮雙摻雜碳量子點（FNCDs）。該研究成果于2018年7月25日以“Self-protective Room-Temperature Phosphorescence of Fluorine and Nitrogen Co-doped Carbon Dots”為題在線發(fā)表在Advanced Functional Materials雜志上，論文第一作者為博士生龍鵬。

  這種氟氮雙摻雜碳量子點表現(xiàn)出優(yōu)異的熒光pH穩(wěn)定性和自保護室溫磷光pH響應(yīng)性，其室溫磷光壽命在強堿性環(huán)境下達到1.21秒。用氟氮雙摻雜碳量子點的水分散液制備的墨水可以通過商業(yè)噴墨打印機將設(shè)計的復(fù)雜圖案、文字等加密信息打印在濾紙上，待其干燥后在紫外燈下發(fā)射出強烈的固態(tài)藍色熒光，移去紫外燈后會發(fā)射出自保護綠色磷光。因此，基于氟氮雙摻雜碳量子點隱形墨水可被應(yīng)用于信息記錄/讀取、防偽和隱寫術(shù)領(lǐng)域。同時，這種雙元素共摻雜技術(shù)為室溫磷光材料的設(shè)計和應(yīng)用提供了新思路。

氟氮雙摻雜碳量子點及其在信息安全中的應(yīng)用

  室溫磷光碳量子點具有高光穩(wěn)定性、低毒性、生物相容性好、低能耗的制備過程等優(yōu)勢，使其在高信息安全領(lǐng)域具有非常潛在的應(yīng)用價值。特別是自保護的室溫磷光碳量子點有以下幾點優(yōu)勢：

  1、無需考慮基質(zhì)輔助的氧隔離層就可以實現(xiàn)室溫下高效磷光發(fā)射；

  2、外界刺激可以直接作用于裸露的碳量子點，有利于設(shè)計具有外界刺激響應(yīng)性的磷光傳感器；

  3、可以通過噴墨打印技術(shù)實現(xiàn)復(fù)雜的圖案設(shè)計；

  4、磷光性能可以實現(xiàn)時間維度和空間維度的高安全信息保護。

  但是目前報道的絕大多數(shù)基于碳量子點的室溫磷光材料中，需將碳量子點嵌入到基質(zhì)中才能獲得室溫磷光發(fā)射現(xiàn)象。如何實現(xiàn)碳量子點的自保護磷光性能仍然存在巨大挑戰(zhàn)。

  據(jù)了解，發(fā)光隱形材料，特別是室溫磷光材料，具有長發(fā)光壽命和獨特的單線態(tài)-三線態(tài)躍遷等優(yōu)異特征，且其磷光發(fā)射可以消除短壽命的熒光和光散射背景，能起到非常顯著的加密效果，是光子加密信息的重要載體。其在信息安全領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，具有非常高的經(jīng)濟價值，因而引起了科學(xué)家的極大研究興趣。

  天津大學(xué)封偉團隊長期致力于氟化碳納米材料的開發(fā)，近年來在氟化碳納米管（Chem. Eng. J., 2018, 349 756; J. Power Sources, 2011, 196, 2246; Electrochim. Acta, 2013, 107, 343）、氟化石墨烯（Adv. Sci., 2016, 1500413; Chem. Commun., 2018, 54, 2727; J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 6378; Carbon, 2017, 116, 338; J. Power Sources, 2016, 312, 146; Nanoscale, 2014, 6, 2634; J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 23095）和氟化碳量子點（Adv. Funct. Mater., 2018, ; ACS Appl. Mater. Interfaces, 9, 43, 37981; RSC Adv., 2017, 7, 2810; Nanoscale, 2014, 6, 13043）等材料的研究和設(shè)計上取得了一系列的原創(chuàng)性成果。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201800791