中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所實(shí)現(xiàn)基于低毒性量子點(diǎn)短波近紅外光驅(qū)動(dòng)的活性聚合反應(yīng)

2025-09-15 11:41:01中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所閱讀量：15804      我要評(píng)論

　　近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究室光電材料動(dòng)力學(xué)研究組(1121組)吳凱豐研究員與杜駿研究員團(tuán)隊(duì)在紅外量子點(diǎn)的設(shè)計(jì)合成與光化學(xué)研究中取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)與澳大利亞悉尼新南威爾士大學(xué)Cyrille Boyer教授合作，實(shí)現(xiàn)了基于低毒性銅銦硒(CuInSe2)量子點(diǎn)的活性聚合反應(yīng)，并將激發(fā)光源拓展至1050 nm短波近紅外(SWIR)波段。

　　光誘導(dǎo)電子/能量轉(zhuǎn)移可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移(PET-RAFT)聚合技術(shù)是一種可以通過(guò)光照精確控制高分子鏈生長(zhǎng)的可逆失活自由基聚合方法。SWIR光驅(qū)動(dòng)的PET-RAFT聚合因其良好的反應(yīng)選擇性和生物組織穿透性，在3D打印和透皮聚合等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。現(xiàn)有PET-RAFT體系多采用非線性光學(xué)策略(如雙光子吸收和光子上轉(zhuǎn)換)實(shí)現(xiàn)光催化劑對(duì)近紅外光子的利用，通常需要借助高強(qiáng)度的激光激發(fā)，限制了其實(shí)際應(yīng)用。因此，亟待開(kāi)發(fā)能直接高效利用SWIR光子實(shí)現(xiàn) PET-RAFT聚合反應(yīng)的光催化劑，其中量子點(diǎn)材料因其可調(diào)的氧化還原電位與吸光范圍，近年來(lái)已被廣泛作為高性能光催化劑用于有機(jī)光化學(xué)反應(yīng)。

　　吳凱豐與杜駿團(tuán)隊(duì)近年來(lái)對(duì)低毒性的近紅外CuInSe2量子點(diǎn)開(kāi)展了深入系統(tǒng)的光物理與光化學(xué)研究：實(shí)現(xiàn)了量子點(diǎn)-分子雜化體系的近紅外熱延遲發(fā)光(Angew. Chem. Int. Ed.，2022)；發(fā)展了一種基于低毒性量子點(diǎn)的近紅外光子上轉(zhuǎn)換路徑，為高效快速太陽(yáng)光合成提供了新方案(Nat. Photonics，2023)，為量子點(diǎn)近紅外光催化有機(jī)光化學(xué)反應(yīng)研究奠定了基礎(chǔ)。

　　在本工作中，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)溶液化學(xué)調(diào)控方法，合成了一系列吸收起始波長(zhǎng)覆蓋可見(jiàn)光區(qū)至SWIR(1100 nm)的CuInSe2量子點(diǎn)，并構(gòu)建了CuInSe2-CDTPA(4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸)雜化光催化劑用于PET-RAFT聚合反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明，在1050 nm激發(fā)光照射下，該體系可保持良好的活性聚合特征，并可穿透3 mm生物組織實(shí)現(xiàn)高效活性聚合反應(yīng)。該研究還揭示了CuInSe2量子點(diǎn)中長(zhǎng)壽命淺缺陷態(tài)局域電子在有機(jī)光化學(xué)反應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)新機(jī)制，為發(fā)展高效SWIR光驅(qū)動(dòng)PET-RAFT 聚合催化劑提供了理論依據(jù)。

　　相關(guān)成果以“Efficient Photoinduced Living Polymerization Driven by Shortwave Infrared CuInSe2/CuInS2 Quantum Dots”為題，于近日發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》(Journal of the American Chemical Society)上。該工作的第一作者是我所1121組博士研究生呂永順。上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院B類(lèi)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)“基于極紫外光源的化學(xué)反應(yīng)過(guò)渡態(tài)精準(zhǔn)探測(cè)”、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金、科學(xué)探索獎(jiǎng)新基石基金會(huì)、遼寧濱海實(shí)驗(yàn)室、遼寧省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

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