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DOI 号：10.1002/anie.8078052
在近红外二区（NIR‑II，900–1700 nm）具有双相光致发光（PL）性能的碳点（CDs）在信息加密、照明和生物成像领域展现出巨大应用潜力。然而，由于缺乏可靠的设计策略，该领域仍面临重大挑战。
郑州大学卢思宇、艾琳团队首次采用创新策略成功制备出高亮度双相近红外二区光致发光碳点（NIR‑CDs）。该碳点具有独特的核壳结构，碳核与壳层强给电子基团间的供体‑受体相互作用可有效诱导电荷转移态。NIR‑CDs 在 920 nm 处的荧光量子产率（QY）高达 5.91%，同时具备优异的稳定性。值得注意的是，NIR‑CDs 壳层丰富的官能团提供了氢键位点，使其在固态下可实现 960 nm 荧光发射，绝对量子产率高达 3.82%。NIR‑CDs的双相光致发光特性使其可用于近红外二区多级信息加密与指纹认证。基于 NIR‑CDs 制备的近红外二区柔性薄膜在多种外界刺激下仍表现出优异的荧光稳定性。此外，基于 NIR‑CDs 制备的二维码在 3 mm 猪组织下方仍可清晰识别，凸显了其在防伪、加密及生物成像传感领域的应用潜力。相关研究成果发表于《Angewandte Chemie International Edition》上。
核心结论
以联萘二胺（BPD）为原料通过溶剂热法首次制备出液‑固双相近红外二区发光碳点，液态发射峰 920 nm、固态 960 nm，量子产率分别最高达 5.91% 与 3.82%。
近红外二区发光源于碳核与表面给电子基团的供体‑受体电荷转移态；固态抗猝灭则依靠表面氢键网络抑制 π‑π 堆积与非辐射跃迁。
该碳点兼具高光稳定性、抗氧化性与热稳定性，可用于多级信息加密、指纹认证、柔性荧光膜、深组织穿透二维码等智能光子学应用。
佐证方法
合成与结构表征：一步溶剂热法制备；结合 TEM、AFM、XRD、Raman、XPS、FT‑IR、NMR、ESR 确认核壳结构、高石墨化程度与表面官能团。
光学性能测试：紫外‑可见‑近红外光谱、稳态荧光、量子产率、光稳定性、变温荧光、溶剂极性效应表征发光与稳定性。
机理验证：飞秒瞬态吸收（fs‑TA）揭示激发态动力学；变温红外 / 核磁、pH 响应实验证实氢键主导固态发光。
应用验证：制备防伪墨水、逻辑门、PDMS 柔性膜、二维码，完成信息加密、指纹识别、3 mm 猪组织穿透成像测试。
图文说明
示意图 1：(a) NIR‑CDs 的制备过程与优异性能；(b) 电荷转移态介导的近红外二区发射机理示意图；(c) 氢键网络实现固态发光机理示意图。
图 1：NIR‑CDs 的光学性能。(a) 归一化吸收、光致发光光谱及近红外二区成像；(b) 不同溶剂中的相对量子产率；(c) 连续 808 nm 照射下的吸收光谱；(d) NIR‑CDs 与吲哚菁绿（ICG）的发射强度变化；(e) 近红外二区光学照片；(f) NIR‑CDs 粉末的归一化吸收与光致发光光谱；(g) NIR‑CDs 粉末的光稳定性；(h) NIR‑CDs 粉末的变温光致发光光谱。
图 2：NIR‑CDs 的形貌与结构表征。(a) 透射电镜图像与粒径分布；(b) 高分辨透射电镜图像；(c) 虚线区域信号强度积分；(d) X 射线衍射图谱；(e) 拉曼光谱；(f) 傅里叶变换红外光谱；高分辨 X 射线光电子能谱：(g) C 1s、(h) N 1s、(i) S 2p；(j) 氢核磁共振谱。
图 3：NIR‑CDs 的光物理性能。(a) 稀溶液中的紫外‑可见‑近红外吸收与光致发光光谱；(c) 稀溶液中的 Lippert‑Mataga 图；(d) 飞秒瞬态吸收光谱二维伪彩色图；(e) 0–30 ps 延迟范围内的飞秒瞬态吸收光谱；(f) 920 nm 处的动力学拟合曲线；(g) 不同退火时间制备碳点的光致发光光谱；(h) NIR‑CDs 发光机理示意图。
图 4：(a) NIR‑CDs 的变温傅里叶变换红外光谱；(b) 表面基团红外吸收随温度的变化；(c) NIR‑CDs 的变温氢核磁共振谱；(d) 表面基团氢核磁位移随温度的变化；(e) 热重分析；(f) 固态下 NIR‑CDs 间氢键相互作用示意图。
图 5：(a) 未处理与碱处理 NIR‑CDs 的光致发光光谱；(b) 基于 NIR‑CDs 墨水设计加密信息示意图；(c) 高级信息加密、解密与销毁；(d) 集成逻辑门物理电子表示；(e) 逻辑门真值表；(f) NIR‑CDs / 聚二甲基硅氧烷（PDMS）圆形柔性薄膜照片；(g–i) 不同外界刺激下近红外二区薄膜的示意图、照片与光致发光光谱；(j) 二维码制备流程；(k–l) 自然光与 808 nm 照射下二维码图像；(m) 荧光强度分布；(n) 微信软件识别二维码；(o) 二维码传输穿透深度测试装置；(p) 不同厚度猪组织覆盖下的二维码荧光成像。
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