Surface-Modified Silicon Nanoparticles with Ultrabright Photoluminescence and Single-Exponential Decay for Nanoscale Fluorescence Lifetime Imaging of Temperature

光致发光 表面改性 荧光 纳米技术 纳米颗粒 化学 飞秒 光子计数 量子点 纳米尺度 光电子学 化学工程 材料科学 光子 光学 激光器 物理化学 物理 工程类
作者
Qi Li,Yao He,Jian Chang,Lei Wang,Hongzheng Chen,Yan‐Wen Tan,Haiyu Wang,Zhengzhong Shao
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:135 (40): 14924-14927 被引量:173
标识
DOI:10.1021/ja407508v
摘要

In this Communication, we report fabrication of ultrabright water-dispersible silicon nanoparticles (SiNPs) with quantum yields (QYs) up to 75% through a novelly designed chemical surface modification. A simple one-pot surface modification was developed that improves the photoluminescent QYs of SiNPs from 8% to 75% and meanwhile makes SiNPs water-dispersible. Time-correlated single photon counting and femtosecond time-resolved photoluminescence techniques demonstrate the emergence of a single and uncommonly highly emissive recombination channel across the entire NP ensemble induced by surface modification. The extended relatively long fluorescence lifetime (FLT), with a monoexponential decay, makes such surface-modified SiNPs suitable for applications involving lifetime measurements. Experimental results demonstrate that the surface-modified SiNPs can be utilized as an extraordinary nanothermometer through FLT imaging.
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