Recent Advances in Carbon Dots with Near-infrared Absorption/Emission

LIU Yupeng, YANG Junxiang, HAO Yiming, QU Songnan

PDF(4161 KB)
PDF(4161 KB)
Chem J Chin Univ ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (6) : 16-32. DOI: 10.7503/cjcu20240070
Review

Recent Advances in Carbon Dots with Near-infrared Absorption/Emission

Author information +
History +

Abstract

Carbon dots(CDs) are an emerging class of zero-dimensional carbon nano-optical materials that are as promising candidates for various applications. Compared with visible light, near-infrared light has deeper tissue penetration and lower scattering, giving it obvious advantages in fields such as biological imaging. Through the exploration of scientific researchers, the optical band gap of CDs has been continuously regulated and red-shifted from the initial blue-violet light to longer wavelengths. In recent years, CDs with near-infrared absorption/emission have been gradually reported. Based on a series of works by our research group on the near-infrared carbon dots, this review summarizes and reviews the latest progress in preparation strategies and applications of near-infrared carbon dots, and prospectively outlines the future development directions.

Key words

Carbon dots / Near-infrared absorption/emission / Bioimaging / Photothermal therapy / Photodynamic therapy

Cite this article

Download Citations
LIU Yupeng , YANG Junxiang , HAO Yiming , et al. Recent Advances in Carbon Dots with Near-infrared Absorption/Emission. Chemical Journal of Chinese Universities. 2025, 46(6): 16-32 https://doi.org/10.7503/cjcu20240070

References

1
Ðorđević L., Arcudi F., Cacioppo M., Prato M., Nat. Nanotechnol., 202217(2), 112—130
2
Xu X., Ray R., Gu Y., Ploehn H. J., Gearheart L., Raker K., Scrivens W. A., J. Am. Chem. Soc., 2004126(40), 12736—12737
3
Sun Y. P., Zhou B., Lin Y., Wang W., Fernando K. A. S., Pathak P., Meziani M. J., Harruff B. A., Wang X., Wang H., Luo P. G., Yang H., Kose M. E., Chen B., Veca L. M., Xie S. Y., J. Am. Chem. Soc., 2006128(24), 7756—7757
4
Ai L., Shi R., Yang J., Zhang K., Zhang T., Lu S., Small 202117(48), 2007523
5
Xia C., Zhu S., Feng T., Yang M., Yang B., Adv. Sci., 20196(23), 1901316
6
Tao S. Y., Xia C. L., Yang B., Chem. J. Chinese Universities202344(10), 20230241
陶淞源, 夏春雷, 杨柏. 高等学校化学学报, 202344(10), 20230241
7
Liu J., Li R., Yang B., ACS Cent. Sci., 20206(12), 2179—2195
8
Li L., Wu G., Yang G., Peng J., Zhao J., Zhu J. J., Nanoscale 20135(10), 4015—4039
9
Zhao Q. L., Zhang Z. L., Huang B. H., Peng J., Zhang M., Pang D. W., Chem. Commun., 2008(41), 5116—5118
10
Pan D., Zhang J., Li Z., Wu M., Adv. Mater., 201022(6), 734—738
11
Shen J., Zhu Y., Chen C., Yang X., Li C., Chem. Commun., 201147(9), 2580—2582
12
Sun H. Z., Yang G. D., Yang B., Chem. J. Chinese Universities202142(2), 349—365
孙海珠, 杨国夺, 杨柏. 高等学校化学学报, 202142(2), 349—365
13
Qu S., Wang X., Lu Q., Liu X., Wang L., Angew. Chem. Int. Ed., 201251(49), 12215—12218
14
Tian Z., Zhang X., Li D., Zhou D., Jing P., Shen D., Qu S., Zboril R., Rogach A. L., Adv. Opt. Mater., 20175(19), 1700416
15
Jiang K., Sun S., Zhang L., Lu Y., Wu A., Cai C., Lin H., Angew. Chem. Int. Ed., 201554(18), 5360—5363
16
Ding H., Yu S. B., Wei J. S., Xiong H. M., ACS Nano 201610(1), 484—491
17
Ding H., Wei J. S., Zhang P., Zhou Z. Y., Gao Q. Y., Xiong H. M., Small 201814(22), 1800612
18
Liu J., Geng Y., Li D., Yao H., Huo Z., Li Y., Zhang K., Zhu S., Wei H., Xu W., Jiang J., Yang B., Adv. Mater., 202032(17), 1906641
19
Wareing T. C., Gentile P., Phan A. N., ACS Nano 202115(10), 15471—15501
20
Liu J., Kong T., Xiong H. M., Adv. Mater., 202234(16), 2200152
21
Fang M., Wang B., Qu X., Li S., Huang J., Li J., Lu S., Zhou N., Chin. Chem. Lett., 202435(1), 108423
22
Bourlinos A. B., Stassinopoulos A., Anglos D., Zboril R., Karakassides M., Giannelis E. P., Small 20084(4), 455—458
23
Zhu S., Meng Q., Wang L., Zhang J., Song Y., Jin H., Zhang K., Sun H., Wang H., Yang B., Angew. Chem. Int. Ed., 201352(14), 3953—3957
24
Liu J., Li D., Zhang K., Yang M., Sun H., Yang B., Small 201814(15), 1703919
25
Fu F. M., Xu M. R., Liang Z. S., Huang S. R., Li H., Zhang H. R., Li W., Zheng M. T., Lei B. F., Chem. J. Chinese Universities202344(2), 20220464
符芳媚, 徐梦如, 梁梓珊, 黄斯锐, 李晖, 张浩然, 李唯, 郑明涛, 雷炳富. 高等学校化学学报, 202344(2), 20220464
26
Hong G., Antaris A. L., Dai H., Nature Biomedical Engineering 20171(1), 0010
27
He H., Wang Z., Cheng T., Liu X., Wang X., Wang J., Ren H., Sun Y., Song Y., Yang J., Xia Y., Wang S., Zhang X., Huang F., ACS Appl. Mater. Interfaces 20168(42), 28529—28537
28
Lan M., Zhao S., Zhang Z., Yan L., Guo L., Niu G., Zhang J., Zhao J., Zhang H., Wang P., Zhu G., Lee C. S., Zhang W., Nano Res., 201710(9), 3113—3123
29
Lu S., Sui L., Liu J., Zhu S., Chen A., Jin M., Yang B., Adv. Mater., 201729(15), 1603443
30
Han T., Wang Y., Ma S., Li M., Zhu N., Tao S., Xu J., Sun B., Jia Y., Zhang Y., Zhu S., Yang B., Adv. Sci., 20229(30), 2203474
31
Ding H., Zhou X., Qin B., Zhou Z., Zhao Y., J. Lumin., 2019211, 298—304
32
Li Y., Bai G., Zeng S., Hao J., ACS Appl. Mater. Interfaces 201911(5), 4737—4744
33
Li D., Jing P., Sun L., An Y., Shan X., Lu X., Zhou D., Han D., Shen D., Zhai Y., Qu S., Zbořil R., Rogach A. L., Adv. Mater., 201830(13), 1705913
34
Bao X., Yuan Y., Chen J., Zhang B., Li D., Zhou D., Jing P., Xu G., Wang Y., Holá K., Shen D., Wu C., Song L., Liu C., Zbořil R., Qu S., Light Sci. Appl., 20187(1), 91
35
Li D., Liang C., Ushakova E. V., Sun M., Huang X., Zhang X., Jing P., Yoo S. J., Kim J. G., Liu E., Zhang W., Jing L., Xing G., Zheng W., Tang Z., Qu S., Rogach A. L., Small 201915(50), 1905050
36
Liu Y., Lei J. H., Wang G., Zhang Z., Wu J., Zhang B., Zhang H., Liu E., Wang L., Liu T. M., Xing G., Ouyang D., Deng C. X., Tang Z., Qu S., Adv. Sci., 20229(23), 2202283
37
Zhang T., Cheng Q., Lei J. H., Wang B., Chang Y., Liu Y., Xing G., Deng C., Tang Z., Qu S., Adv. Mater., 202335(35), 2302705
38
Sk M. A., Ananthanarayanan A., Huang L., Lim K. H., Chen P., J. Mater. Chem. C 20142(34), 6954—6960
39
Xu B., Li J., Zhang J., Ning H., Fang X., Shen J., Zhou H., Jiang T., Gao Z., Meng X., Wang Z., Adv. Sci., 202310(4), 2205788
40
Ru Y., Sui L., Song H., Liu X., Tang Z., Zang S. Q., Yang B., Lu S., Angew. Chem. Int. Ed., 202160(25), 14091—14099
41
Li D., Ushakova E. V., Rogach A. L., Qu S., Small 202117(43), 2102325
42
Yan F., Zhang H., Yu N., Sun Z., Chen L., Sensors and Actuators BChemical 2021329, 129263
43
Wang Z., Yuan F., Li X., Li Y., Zhong H., Fan L., Yang S., Adv. Mater., 201729(37), 1702910
44
Wang B., Wei Z., Sui L., Yu J., Zhang B., Wang X., Feng S., Song H., Yong X., Tian Y., Yang B., Lu S., Light Sci. Appl., 202211(1), 172
45
Ji C., Han Q., Zhou Y., Wu J., Shi W., Gao L., Leblanc R. M., Peng Z., Carbon 2022192, 198—208
46
Jiang L., Ding H., Xu M., Hu X., Li S., Zhang M., Zhang Q., Wang Q., Lu S., Tian Y., Bi H., Small 202016(19), 2000680
47
Wang B., Yu J., Sui L., Zhu S., Tang Z., Yang B., Lu S., Adv. Sci., 20218(1), 2001453
48
Sarkar S., Das K., Ghosh M., Das P. K., RSC Advances 20155(81), 65913—65921
49
Tian B., Liu S., Feng L., Liu S., Gai S., Dai Y., Xie L., Liu B., Yang P., Zhao Y., Adv. Funct. Mater., 202131(26), 2100549
50
Ci Q., Wang Y., Wu B., Coy E., Li J. j., Jiang D., Zhang P., Wang G., Adv. Sci., 202310(7), 2206271
51
Jia Q., Ge J., Liu W., Zheng X., Chen S., Wen Y., Zhang H., Wang P., Adv. Mater., 201830(13), 1706090
52
Wang H., Mu Q., Wang K., Revia R. A., Yen C., Gu X., Tian B., Liu J., Zhang M., Applied Materials Today 201914, 108—117
53
Li X., Fu Y., Zhao S., Xiao J., Lan M., Wang B., Zhang K., Song X., Zeng L., Chem. Eng. J., 2022430, 133101
54
Guo X. L., Ding Z. Y., Deng S. M., Wen C. C., Shen X. C., Jiang B. P., Liang H., Carbon 2018134, 519—530
55
Zhang M., Zhai X., Sun M., Ma T., Huang Y., Huang B., Du Y., Yan C., Chem. Soc. Rev., 202049(24), 9220—9248
56
Zhu Q., Zhang L., Van Vliet K., Miserez A., Holten⁃Andersen N., ACS Appl. Mater. Interfaces 201810(12), 10409—10418
57
Wu F., Su H., Zhu X., Wang K., Zhang Z., Wong W. K., J. Mater. Chem. B 20164(38), 6366—6372
58
Liu J., Ge X., Sun L., Wei R., Liu J., Shi L., RSC Advances 20166(53), 47427—47433
59
Ding H., Li X. H., Chen X. B., Wei J. S., Li X. B., Xiong H. M., J. Appl. Phys., 2020127(23), 231101
60
Qu S., Zhou D., Li D., Ji W., Jing P., Han D., Liu L., Zeng H., Shen D., Adv. Mater., 201628(18), 3516—3521
61
Zheng M., Li Y., Liu S., Wang W., Xie Z., Jing X., ACS Appl. Mater. Interfaces 20168(36), 23533—23541
62
Liu W., Gu H., Liu W., Lv C., Du J., Fan J., Peng X., Chem. Eng. J., 2022450, 137384
63
Geng B., Hu J., Li Y., Feng S., Pan D., Feng L., Shen L., Nat. Commun., 202213(1), 5735
64
Jiang Y., Tan Z., Zhao T., Wu J., Li Y., Jia Y., Peng Z., Nanoscale 202315(4), 1925—1936
65
Jana D., Wang D., Rajendran P., Bindra A. K., Guo Y., Liu J., Pramanik M., Zhao Y., JACS Au 20211(12), 2328—2338
66
Stepanidenko E. A., Skurlov I. D., Khavlyuk P. D., Onishchuk D. A., Koroleva A. V., Zhizhin E. V., Arefina I. A., Kurdyukov D. A., Eurov D. A., Golubev V. G., Baranov A. V., Fedorov A. V., Ushakova E. V., Rogach A. L., Nanomaterials 202212(3), 543
67
Huang D., Zhou H., Wu Y., Wang T., Sun L., Gao P., Sun Y., Huang H., Zhou G., Hu J., Carbon 2019142, 673—684
68
Wang Y., Li X., Zhao S., Wang B., Song X., Xiao J., Lan M., Coord. Chem. Rev., 2022470, 214703
69
Jia Q., Ge J., Liu W., Guo L., Zheng X., Chen S., Chen M., Liu S., Zhang L., Wang M., Zhang H., Wang P., Adv. Healthc. Mater., 20176(12), 1601419
70
Ge J., Lan M., Zhou B., Liu W., Guo L., Wang H., Jia Q., Niu G., Huang X., Zhou H., Meng X., Wang P., Lee C. S., Zhang W., Han X., Nat. Commun., 20145(1), 4596
71
Li D., Han D., Qu S. N., Liu L., Jing P. T., Zhou D., Ji W. Y., Wang X. Y., Zhang T. F., Shen D. Z., Light Sci. Appl., 20165(7), e16120
72
Li D., Qu Y., Zhang X., Zheng W., Rogach A. L., Qu S., Chem. Eng. J., 2023454, 140069
73
Liang T., Liu E., Li M., Ushakova E. V., Kershaw S. V., Rogach A. L., Tang Z., Qu S., ACS Nano 202115(1), 1579—1586
74
Bu X., Wang H., Zhang F., Li Q., Zhu J., Ding J., Sun J., Liu Y., Jiang T., ACS Appl. Nano Mater., 20225(8), 11447—11457
75
Sar D., Ostadhossein F., Moitra P., Alafeef M., Pan D., Adv. Sci., 20229(22), 2202414
76
Li S., Su W., Wu H., Yuan T., Yuan C., Liu J., Deng G., Gao X., Chen Z., Bao Y., Yuan F., Zhou S., Tan H., Li Y., Li X., Fan L., Zhu J., Chen A. T., Liu F., Zhou Y., Li M., Zhai X., Zhou J., Nature Biomedical Engineering 20204(7), 704—716
77
Cheng H. B., Li Y., Tang B. Z., Yoon J., Chem. Soc. Rev., 202049(1), 21—31
78
Zhao W. B., Chen D. D., Liu K. K., Wang Y., Zhou R., Song S. Y., Li F. K., Sui L. Z., Lou Q., Hou L., Shan C. X., Chem. Eng. J., 2023452, 139231
79
Geng B., Yang D., Pan D., Wang L., Zheng F., Shen W., Zhang C., Li X., Carbon 2018134, 153—162
80
Geng B., Shen W., Fang F., Qin H., Li P., Wang X., Li X., Pan D., Shen L., Carbon 2020162, 220—233
81
Zhang Y., Jia Q., Nan F., Wang J., Liang K., Li J., Xue X., Ren H., Liu W., Ge J., Wang P., Biomaterials 2023293, 121953
82
Zhang H., Cheng Q., Lei J. H., Hao T., Deng C. X., Tang Z., Qu S., J. Colloid Interface Sci., 2023644, 107—115
83
Wang K., Qu L., Yang C., Small 202319(31), 2206429
84
Li Q., Cheng D., Gu H., Yang D., Li Y., Meng S., Zhao Y., Tang Z., Zhang Y., Tan J., Qu S., Chem. Eng. J., 2023462, 142339

Funding

the Science and Technology Development Fund of Macau Special Administration Region, China(0128/2020/A3)
the Shenzhen-Hong Kong-Macao Science and Technology Innovation Project, China(category C)(SGDX20210823103803021)

Comments

PDF(4161 KB)

Accesses

Citation

Detail

Sections
Recommended

/