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深圳先进院蔡林涛课题组在新一代近红外量子点二维编码技术研究方面取得新进展
2014-08-13 | 供稿:医药所纳米中心 | 【

  编码技术在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都有广泛应用,同时也为基因组学、蛋白质组学、代谢组学等研究提供了机遇。大数据时代的到来对光学编码的数据量提出了更高要求,但传统光学编码主要利用颜色进行编码,由于荧光发光的颜色相互之间重叠严重,造成可用的编码量非常少。如果能从其他维度进行编码,将是解决这一难题的关键所在。

    量子点具有很宽的吸收光谱,而发射光谱却很窄,采用一种波长就可以同时激发不同组成或大小的量子点发射出不同的颜色,且不同颜色之间几乎没有重叠。特别是近红外量子点在活体成像分析及示踪方面展现了巨大潜力,而量子点在近红外光学编码方面相比荧光染料具有显著的优势。荧光寿命是发光材料的重要参数,将荧光寿命与发射波长结合发展二维尺度光学编码技术将极大拓展传统光学编码技术的编码容量,在高通量活体分析、高密度数据存储以及文件安全编码等领域打开全新的应用空间。

  中国科学院深圳先进技术研究院蔡林涛课题组成员陈驰、张鹏飞等借鉴带隙工程(Band Gap Engineering)的理论,通过同时调节量子点组分与结构,首先合成小粒径的CdTe内核材料,然后在其表面原位生长一层CdS,并在包壳的过程中引入Cu2+离子,同时利用晶格应变及掺杂实现量子点波长和寿命的调节,发展了一种具有长寿命的近红外CdTe/CdS:Cu量子点。研究人员将这种量子点包裹在微珠中,利用其荧光寿命和波长特性,结合近红外荧光成像与荧光寿命成像技术,实现全新的二维近红外光学编码,进一步开拓了量子点编码的维度。这一研究成果于2014年7月1日被接受并发表于材料科学领域顶级期刊《先进材料》(Advanced Materials,影响因子15.409),题目为“Near-Infrared-Emitting Two-Dimensional Codes Based on Lattice-Strained Core/(Doped) Shell Quantum Dots with Long Fluorescence Lifetime”(原文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201402369/abstract

 

  长寿命的近红外量子点合成及其用于二维近红外光学编码示意图

  蔡林涛课题组(http://caigroup.siat.ac.cn/)长期致力于多模态纳米探针及诊疗一体化纳米技术的研究,特别是在近红外量子点合成,生物正交化学标记及活体成像方面开展了系统的研究工作。以上研究和前期该团队在多模态量子点及生物正交化学标记方面取得的一系列成果先后得到国家纳米重大科学研究计划(973)、国家自然科学基金、中科院“百人计划”择优、广东省及深圳市项目资助。