单壁碳纳米管(SWCNTs)的共价掺杂可以改变其光学性质,使其能够应用于单光子发射器和生物显像剂。近日,莱斯大学Angela M. Belcher与麻省理工学院R. Bruce Weisman等多团队合作,报道了一种简单、快速和可控的制备氧掺杂的SWCNTs的方法,该方法制备的SWCNTs具有理想的发射光谱。作者将碳纳米管分散在水中,在室温下用NaClO(漂白剂)处理,然后在紫外线下照射(<1min),即可得到最佳的O掺杂比的SWCNTs。掺杂效率受表面活性剂浓度、种类、NaClO浓度和紫外光照射的影响。光化学作用谱表明,掺杂涉及到SWCNT侧壁与ClO−光解形成的O原子的反应。产物方差谱表明,在经过优化处理的样品中,大多数单个纳米管同时具有原始发射和掺杂发射。实验发现,该氧掺杂的SWCNTs可用于生物成像,在小鼠体内注射100 ng左右掺杂纳米管,可获得血管和淋巴结构的高对比度短波长红外荧光图像。
Ching-Wei Lin, R. Bruce Weisman*, Angela M. Belcher*, et al. Creating fluorescent quantum defects in carbon nanotubes using hypochlorite and light. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-10917-3