本专利发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种非碳电极、原料丰富、成本低、快速高效、自下而上的固态碳量子点的制备方法。碳量子点是一种新型碳纳米材料，具有原料丰富、性质稳定、毒性小、生物相容性好等诸多优势，在细胞成像、光电学、生化传感器等领域具有巨大的应用潜力。目前，已经有很多关于碳量子点方法制备的报道，主要分为自上而下和自下而上两大类，其中前者主要通过剥离技术从大尺寸的碳原材料剥落下碳纳米颗粒，包括激光剥离法、电弧放电法、电化学氧化法等，这一类方法操作简单、原料丰富，可大批量生产碳量子点，但一般需要较复杂的碳量子点分离纯化处理步骤；后者一般以有机分子（如：葡萄糖）为原材料，通过碳化的方式将这些分子转化为碳量子点，包括水热法、微波法等，这类方法合成的碳量子点形貌和尺寸容易控制、表面易修饰，但是一般需要选取合适的特定原料分子。而且，所有上述方法制备出的碳量子点一般为分散溶液的形式，与固态形式相比，溶液形式的碳量子点的储存和运输都不方便，为了得到固态碳量子点，一般需要冷冻干燥方式进行处理碳量子点溶液，这种处理方式耗时长，且需要专门的仪器设备。因此，探索一种兼具自上而下和自下而上两种方法优点、简单、高效地制备固体碳量子点的方法是非常有必要的。

采用可聚合的甲基丙烯酸月桂酯为溶剂，以热注射法制备钙钛矿量子点，直接与低聚物和引发剂混合，通过紫外光聚合原位制备高质量的量子点-高分子复合薄膜。与经典的十八烯体系纯化后制备的量子点-高分子复合薄膜相比，甲基丙烯酸月桂酯体系制备的薄膜具有更优异的光学性能，绝对荧光量子产率超过90%，超过了传统镉基量子点薄膜。该课题组采用高绝对荧光量子产率的绿光发射的复合薄膜和红色发射荧光粉（KSF）作为液晶背光中蓝光发光二极管（LED）的下转换荧光材料所制备的原型显示器件，在国际照明委员会（CIE）1931颜色空间中的色域覆盖率为115%，超过传统的镉基量子点显示器件10%以上，同时还具有优异的低蓝光健康护眼的特性。此外，该显示器件具有很好的耐高温高湿和耐强光老化性能。这些为发光量子点材料在新一代广色域显示器件中的应用奠定了基础。

一种纳米技术与生物医学的交叉领域的荧光光谱可调的量子点纳米复合粒子的制备 方法，在油包水型微乳体系中，将两种或两种以上荧光颜色可区分的量子点纳米粒子同 时包埋到二氧化硅纳米粒子中，形成一种粒度在１０～１００ｎｍ之间的荧光光谱可调 的量子点纳米复合粒子，通过改变不同荧光颜色的量子点的种类和比例，来调整量子点 纳米复合粒子的荧光峰的位置和强度。本发明可以方便地对任何荧光颜色的量子点进行 任意组合并能同时全部包埋到粒度均匀且小于１００ｎｍ的二氧化硅球形粒子中，可以 得到数量庞大的具有不同荧光特征的量子点纳米复合粒子。本发明所获得的量子点纳米 复合粒子，可以作为一种生物荧光探针应用于生物医学的多方面领域。 

本发明为一种常温条件下大批量制备疏水性碳量子点的方法，公开了一种可在室温、常压条件下，大规模制备疏水性碳量子点的方法。此方法以烷基吡啶盐为碳源和保护剂，在其溶液中加入强碱，常温常压条件下静置，即可生成具有绿色荧光的疏水性碳量子点。整个制备过程在室温及常压条件下完成，操作简单，成本低，且具有较高的产率，可用于大规模合成疏水性碳量子点。制备的碳量子点具有低毒、较强的荧光和较高的光稳定性，因此在制备荧光油漆、荧光涂料及荧光纤维生产等领域具有广泛的应用前景。

近日，国际学术期刊Small刊载了华中农业大学理学院梁建功教授课题组和动科动医学院肖少波教授课题组合作发表的题为“Glycyrrhizic‐Acid‐Based Carbon Dots with High Antiviral Activity by Multisite Inhibition Mechanisms”的研究论文，该研究合成了具有高生物相容性及高抗病毒活性的甘草酸碳点，并揭示了碳点的抗病毒机制。中草药在抗病毒领域具有广阔的应用前景，在最近爆发的新型冠状病毒肺炎的治疗过程中，中草药的参与度超过80%。然而，单一成分的中草药抗病毒效果往往不高，且存在一定的毒副作用，如何进一步提高中草药的抗病毒效果，降低其毒副作用，成为该领域需要解决的一个关键科学问题。甘草酸碳点抗病毒机制示意图该研究利用水热合成技术，成功将中草药甘草的活性成分——甘草酸转化为具有良好生物相容性及高的抗病毒活性的甘草酸碳点（Gly-CDs）。研究发现，Gly-CDs不仅可与病毒多靶点结合从而抑制病毒的入侵过程，还可通过刺激细胞天然免疫信号通路、抑制活性氧、调控细胞内宿主限制性因子等途径抑制病毒的复制过程，其对病毒的最大抑制效果可达5个滴度以上。Gly-CDs对猪繁殖与呼吸综合征病毒（动脉炎病毒科）、猪伪狂犬病毒（疱疹病毒科）及猪流行性腹泻病毒（冠状病毒科）均具有良好的抑制效果。华中农业大学理学院/资环学院博士研究生童婷为论文第一作者，梁建功教授、肖少波教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(31490602, 31772785)及国家重点研发计划(2016YFD0500105)等基金的资助。

传统的光学显微系统受到阿贝衍射极限原理的限制，无法分辨尺度小于~200nm的事物，为了突破衍射极限，超分辨荧光显微技术应运而生，在生物成像等领域得到广泛应用。根据成像采集过程，超分辨方法主要可分为两类。一种是单分子定位显微方法（SMLM），通过荧光分子的光开关特性，孤立每个发光分子进行单独定位。此类方法具有不受衍射极限限制的特点，可以得到10-40nm的超高分辨率，但由于分子激活漂白的循环步骤使得采集速度和成像时间较慢。另一种是如结构光照明等宽场成像的超分辨显微技术，可以通过获得相邻区域/荧光分子间一定程度的响应差异来实现分辨率的提升。宽场成像的方法具有较高的时间采集效率，但由于同时激发视野内的全部分子，使得其分辨能力往往在100nm以上。目前还缺乏一种方法在理论上可以有效的兼顾宽场成像的时间采集效率和单分子定位方法的空间分辨率，因此亟需提出一种基于宽场成像对荧光分子高效调制的技术方案。 超分辨方法其本质都是通过识别单个荧光分子的独立的发射特性获得该分子的空间定位。如果可以对宽场成像中衍射极限以内各个发光分子荧光发射差异实现主动控制，则有可能获得更好的超分辨显微结果。近期，物理学院介观物理国家重点实验室极端光学研究团队提出了基于量子相干控制原理主动调制分子荧光发射而获得超分辨荧光显微的方法（SNAC），在宽场成像下实现了分辨率的提升。课题组在ZnCdS量子点体系下获得衍射极限范围内各个量子点的差异化激发。通过设计多个整形脉冲，单个ZnCdS量子点的荧光差异性会得到增强。课题组通过周期性改变整形脉冲和傅立叶增强提取荧光响应的差异。同时，主动控制的图像采集方案可以有效的抑制系统中不随调制周期变化的泊松随机噪声和CMOS工艺导致的固定噪声，极大的提升了信噪比。接着，利用独立开发的混合周期（Combination-FFT）和多高斯拟合定位算法获得最终的超分辨重建结果。研究模拟了邻近双点荧光发射的超分辨定位，其结果可以很好的分辨出低至50nm的相邻荧光分子。对于密集标记的线性结构，SNAC的分辨能力同样有显著性的提高，获得了30nm左右的径向定位精度。在量子点标记的COS7细胞样品的维管结构区域清晰的观测到了维管的平行取向和姿态排布以及纤维交叉区域的95.3nm的邻近双峰，显示出了比已有多种宽场超分辨方法更好的重建结果。这个研究将脉冲整形作为新的控制维度引入荧光超分辨，并将宽场超分辨成像技术的分辨率提升到了与单分子定位方法接近的50nm的水平。

项目成果/简介:福州大学至诚学院孙磊教授为第一作者、物信学院陈恩果副教授为通讯作者、郭太良研究员为第三作者，在材料工程领域国际权威期刊《陶瓷国际》（英文刊名：《Ceramics International》）上发表的题为“Al2O3过渡层优化对ZnO量子点与CuO纳米线复合结构的场发射增强作用”（英文题为“Field emission enhancement of composite structure of ZnO quantum dots and CuO nanowires by Al2O3 transition layer optimization”）的论文。 本论文研究ZnO QDs 与传统一维氧化物CuO纳米线（CuO NWs）异质结构，以一维氧化物纳米棒为基体为 ZnO QDs 提供良好的定向电荷传输，同时 ZnO QDs 的表面改性又能改善基体的场发射性能，提出了详细的电势叠加效应和形成机制。鉴于 ZnO QDs 在 CuO NWs 表面呈现孤岛状分布且生长密度低，通过表面改性工程利用原子层沉积(ALD)工艺先在 CuO NWs 基体上沉积 Al2O3 薄膜，均匀的 Al2O3 薄膜为 ZnO QDs 的生长提供了良好的成核表面，同时可以降低基体表面的电子势垒高度。这种金属氧化物异质结构在很多应用中都具有重要的意义，特别是由于表面积大大增加，异质结密度提高，具有固有光捕获效应等优点。研究成果为改善单一纳米材料器件的场发射性能提供了有效途径，也为制备新型结构的场发射器件奠定理论基础。

福州大学至诚学院孙磊教授为第一作者、物信学院陈恩果副教授为通讯作者、郭太良研究员为第三作者，在材料工程领域国际权威期刊《陶瓷国际》（英文刊名：《Ceramics International》）上发表的题为“Al2O3过渡层优化对ZnO量子点与CuO纳米线复合结构的场发射增强作用”（英文题为“Field emission enhancement of composite structure of ZnO quantum dots and CuO nanowires by Al2O3 transition layer optimization”）的论文。 本论文研究ZnO QDs 与传统一维氧化物CuO纳米线（CuO NWs）异质结构，以一维氧化物纳米棒为基体为 ZnO QDs 提供良好的定向电荷传输，同时 ZnO QDs 的表面改性又能改善基体的场发射性能，提出了详细的电势叠加效应和形成机制。鉴于 ZnO QDs 在 CuO NWs 表面呈现孤岛状分布且生长密度低，通过表面改性工程利用原子层沉积(ALD)工艺先在 CuO NWs 基体上沉积 Al2O3 薄膜，均匀的 Al2O3 薄膜为 ZnO QDs 的生长提供了良好的成核表面，同时可以降低基体表面的电子势垒高度。这种金属氧化物异质结构在很多应用中都具有重要的意义，特别是由于表面积大大增加，异质结密度提高，具有固有光捕获效应等优点。研究成果为改善单一纳米材料器件的场发射性能提供了有效途径，也为制备新型结构的场发射器件奠定理论基础。

本发明公开了一种荧光硅纳米点（ＳｉＮＤｓ），它是由硅烷和孟加拉玫瑰红以水热法一步制备得到的。与现有技术相比，本发明所制备的ＳｉＮＤｓ具有超高的荧光量子产率（１００％），且能实现对哺乳动物细胞溶酶体的长时间特异成像。此外，该ＳｉＮＤｓ的溶酶体成像效果不受细胞清洗、固定和透化等影响，具有耐清洗、耐固定和耐透化的优点。同时，该ＳｉＮＤｓ还具有制备成本低、合成方法简单、水分散性好、荧光发射峰宽窄、光稳定性好、细胞相容性好、细胞光毒性低等优点，有望成为新型的溶酶体荧光探针。