Advanced Functional Materials:高效光热转换异质纳米结构

具有优异光热效应的贵金属纳米材料(如金纳米棒等)由于其高效的等离激元共振吸收特性、易于调控的光谱响应和高稳定性一直受到广泛关注。此外,拓扑绝缘体材料硒化铋(Bi2Se3)也被发现具有良好的光热效应,基于硒化铋构建的具有II型能带结构的半导体量子点可以有效分离电子空穴对,抑制光生载流子辐射复合,进一步促进光热转换。将等离激元纳米材料和II型半导体量子点相结合将会是构建高效光热转换材料的有意义探索。

最近,武汉大学物理科学与技术学院王取泉周利刘威课题组合作,报道了一种具有高效光热转换效率的Bi2Se3/CdSe-Au异质纳米棒结构,并展示了其体外和活体光热肿瘤治疗性能。

研究人员发展了一种可控的金属-半导体异质纳米结构生长工艺,将具有II型能带结构的Bi2Se3/CdSe半导体量子点生长在金纳米棒的等离激元热点位置上,形成了具有火柴和刷子形状的非对称Bi2Se3/CdSe-Au异质纳米棒结构。该生长工艺的关键是通过引入银浸润层来克服金属材料与半导体材料之间晶格失配,并促成非对称形貌的形成。在这个过程中,研究人员发现阳离子置换反应和Ag离子释出效应对于II型Bi2Se3/CdSe量子点的生长至关重要。由于II型半导体量子点与等离激元热点在空间上的耦合,该异质纳米结构的光热转换效率得到了极大增强。光热治疗是一种低成本、低侵入性和低副作用的肿瘤治疗方法,具有很大的临床应用潜力,研究人员通过调节Bi2Se3/CdSe-Au异质纳米棒的长径比将其光谱响应调控到近红外生物窗口,在808 nm近红外激光的照射下,该异质纳米结构展现出优异的体外和活体光热治疗效果。

研究工作得到了科技部重点研发计划和国家自然科学基金的支持。

论文信息:

Controlled Growth of Hierarchical Bi2Se3/CdSe-Au Nanorods with Optimized Photothermal Conversion and Demonstrations in Photothermal Therapy

Xiao-Dan Liu, Bei Chen, Gang-Gang Wang, Song Ma, Li Cheng, Wei Liu*, Li Zhou*, Qu-Quan Wang*

Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.202104424

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202104424