近日，我校生物医学工程学院郭东波团队联合上海交通大学、福州大学等团队，利用极化子工程突破能隙，首次实现碲化镉量子点在1730 nm处高效发射，系统研究其NIR-IIb/c区生物成像，该工作成功的将“极化子”这一凝聚态物理概念引入近红外荧光探针的设计中，不仅成功破解了能隙定律对长波长发射体的效率制约，更有望为下一代高效近红外发光材料和生物成像探针的开发，提供一种普适性的设计框架。该成果在疾病早期诊断、图像引导手术、诊疗一体化等领域均具有广阔的应用前景。

创新点1：突破能隙定律，首次实现碲化镉量子点在1730 nm处的高效发射

近红外二区b/c荧光成像（1500-2000 nm）具有组织穿透深、背景噪声低等显著优势，被视为下一代生物医学影像的核心技术。然而，长期以来，该领域面临一个根本性的物理瓶颈，即能隙定律。根据这一定律，荧光探针的发射波长越长，其发光效率呈指数级下降。这一波长与效率之间的刚性约束，严重限制了长波长探针的发展。

针对这一难题，研究团队提出并验证了一种“极化子工程”策略。通过在碲化镉（CdTe）量子点中精准掺入钕离子（Nd³⁺），成功诱导了三个协同效应。第一，缺陷构建与晶格畸变。第二，大量电荷注入。第三，显著的电子与声子耦合。这些效应的协同作用，在量子点晶格中形成了稳定的极化子，从而开辟了一条全新的辐射复合通道。

基于该策略，团队成功制备了发射波长位于1730 nm的量子点探针，其在水溶液中的光致发光量子产率（PLQY）达到11.34 ± 0.79%。这是目前CdTe量子点在该波段范围内报道的最高效率，直接证明了极化子工程能够从根本上规避能隙定律的限制。

创新点二：临床级成像验证：低功率、高分辨率

该探针在活体成像中展现出优异的临床转化潜力。在低功率激发（808 nm, 10 mW cm⁻²）条件下，该探针远低于生物安全阈值（≤20 mW cm⁻²），可实现对血管网络、肿瘤及淋巴转移的实时动态追踪。同时，该探针具备白光激活模式，可用于术中淋巴系统显影及淋巴结切除手术的实时导航。其成像空间分辨率优于10 μm，满足临床前精准成像需求。

该研究得到国家自然科学基金项目（52203160, 52362006, 32360238）、三亚崖州湾科技城菁英人才项目（SKJC-JYRC-2024-34, SKJC-JYRC-2024-33）、化学生物协同物质创制全国重点实验室开放基金项目（sklscbs202524）和福建省自然科学基金（2026J001256）的资助。海南大学郭东波副教授、福州大学张特森副教授、上海交通大学刘彦男教授和张川教授为论文的通讯作者，海南大学生物医学工程学院博士生徐琴为论文的第一作者。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.73829