近日，我所化学动力学研究室光电材料动力学研究组（1121组）吴凯丰研究员与杜骏研究员团队在红外量子点的设计合成与光化学研究中取得新进展。团队与澳大利亚悉尼新南威尔士大学Cyrille Boyer教授合作，实现了基于低毒性铜铟硒（CuInSe2）量子点的活性聚合反应，并将激发光源拓展至1050 nm短波近红外（SWIR）波段。
光诱导电子/能量转移可逆加成-断裂链转移（PET-RAFT）聚合技术是一种可以通过光照精确控制高分子链生长的可逆失活自由基聚合方法。SWIR光驱动的PET-RAFT聚合因其良好的反应选择性和生物组织穿透性，在3D打印和透皮聚合等领域展现出广阔应用前景。现有PET-RAFT体系多采用非线性光学策略（如双光子吸收和光子上转换）实现光催化剂对近红外光子的利用，通常需要借助高强度的激光激发，限制了其实际应用。因此，亟待开发能直接高效利用SWIR光子实现 PET-RAFT聚合反应的光催化剂，其中量子点材料因其可调的氧化还原电位与吸光范围，近年来已被广泛作为高性能光催化剂用于有机光化学反应。
吴凯丰与杜骏团队近年来对低毒性的近红外CuInSe2量子点开展了深入系统的光物理与光化学研究：实现了量子点-分子杂化体系的近红外热延迟发光（Angew. Chem. Int. Ed.，2022）；发展了一种基于低毒性量子点的近红外光子上转换路径，为高效快速太阳光合成提供了新方案（Nat. Photonics，2023），为量子点近红外光催化有机光化学反应研究奠定了基础。
在本工作中，研究团队通过溶液化学调控方法，合成了一系列吸收起始波长覆盖可见光区至SWIR（1100 nm）的CuInSe2量子点，并构建了CuInSe2-CDTPA（4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸）杂化光催化剂用于PET-RAFT聚合反应。实验表明，在1050 nm激发光照射下，该体系可保持良好的活性聚合特征，并可穿透3 mm生物组织实现高效活性聚合反应。该研究还揭示了CuInSe2量子点中长寿命浅缺陷态局域电子在有机光化学反应中的动力学新机制，为发展高效SWIR光驱动PET-RAFT 聚合催化剂提供了理论依据。
相关成果以“Efficient Photoinduced Living Polymerization Driven by Shortwave Infrared CuInSe2/CuInS2 Quantum Dots”为题，于近日发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。该工作的第一作者是我所1121组博士研究生吕永顺。上述工作得到了国家自然科学基金、中国科学院B类先导专项“基于极紫外光源的化学反应过渡态精准探测”、中央高校基本科研业务费专项资金、科学探索奖新基石基金会、辽宁滨海实验室、辽宁省自然科学基金等项目的资助。（文/图 吕永顺）
