碳量子点（Carbon Quantum Dots，CQDs）是一类尺寸小于10 nm的零维碳基纳米材料，碳量子点主要由碳核（sp²/sp³杂化）和表面官能团（如羟基、羧基、氨基等）组成，表面官能团赋予其良好的水溶性和生物相容性。其尺寸通常在1-10 nm之间，形貌多为类球形或准球形。

碳量子点特性

光学性能：
碳量子点具有光致发光特性，发光波长可通过调节尺寸、表面官能团或掺杂元素实现调控。其荧光发射范围覆盖可见光至近红外区，且光稳定性高、抗光漂白能力强。

电学与化学性能：
碳量子点具有良好的电子传导能力和化学活性，表面官能团可与其他分子或离子发生相互作用，适用于传感、催化等应用。

碳量子点定制服务可根据客户需求调整其大小、形状、表面性质及发光特性，以满足生物成像、药物递送、光电器件等特定应用需求。以下为定制过程中的关键要点：

定制方向

尺寸与形状：通过调整反应条件（如温度、时间、前驱体浓度），可控制碳量子点的尺寸和形貌。例如，水热法可通过改变反应温度和时间来调控量子尺寸。

表面修饰-官能团修饰：碳量子点表面可以修饰各种官能团，如羟基（-OH）、氨基（-NH₂）、羧基（-COOH）等。这些官能团可以改善碳量子点的水溶性和生物相容性，使其更适合生物医学应用。

表面修饰-聚合物修饰：例如聚乙二醇（PEG）修饰的碳量子点（CQD-PEG），具有生物相容性和抗蛋白吸附特性，能够延长其在体内的循环时间，减少免疫反应。

表面修饰-生物分子修饰：可以将生物靶向性小分子（如叶酸、RGD肽）、抗体、糖类小分子等偶联到碳量子点表面，构建靶向纳米探针。

表面性质：通过掺杂（如氮、硫、硼）或表面修饰（如接枝氨基、羧基等官能团），可赋予碳量子点特定的化学性质和生物相容性。例如，氮掺杂可提高荧光量子产率，氨基修饰可增强靶向性。

发光特性：通过调控碳量子点的尺寸、表面官能团或掺杂元素，可实现发光波长的调控，覆盖可见光至近红外区域。例如，通过改变溶剂极性或表面官能团，可得到不同颜色的荧光发射。

载药定制：碳量子点可以通过表面修饰或功能化，实现与药物的结合或负载。例如，将油溶性或水溶性药物分子负载到碳量子点表面，用于药物递送。定制服务可能包括药物的负载量和释放特性的调整。

定制技术

自下而上法：

水热法：将含碳前驱体（如柠檬酸、葡萄糖）分散在溶液中，在高温高压下反应，生成碳量子点。该方法操作简单，适合大规模制备。

微波法：利用微波快速加热前驱体，合成碳量子点。该方法成本低、效率高，适合快速制备。

热解法：通过高温分解有机碳源（如柠檬酸和聚乙烯亚胺的混合物）制备碳量子点。可通过控制热解温度和时间来调控产物性质。

自上而下法：

电弧放电法：通过电弧放电将大尺寸碳材料（如石墨）分解为碳量子点。该方法能量集中，但产物纯化难度较大。

激光烧蚀法：用激光照射碳粉悬浮液，生成碳量子点。该方法可得到粒径小、纯度高的产物，但设备要求较高。

应用需求匹配

生物成像：定制具有近红外发射的碳量子点，用于深层组织成像，减少生物自荧光干扰。

药物递送：通过表面修饰（如接枝靶向分子），实现药物的准确递送，并通过荧光成像实时监测药物分布和释放情况。

光电器件：定制具有高荧光量子产率和良好电荷传输性能的碳量子点，用于制备高效发光二极管（LED）或太阳能电池。