Tailoring the Heterostructure of Colloidal Quantum Dots for Ratiometric Optical Nanothermometry.
dual-emission quantum dots (QDs)
heterostructures
nanothermometry
thermal sensitivity
thermal sensors
Journal
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
ISSN: 1613-6829
Titre abrégé: Small
Pays: Germany
ID NLM: 101235338
Informations de publication
Date de publication:
07 2020
07 2020
Historique:
received:
08
02
2020
revised:
15
04
2020
pubmed:
30
5
2020
medline:
30
5
2020
entrez:
30
5
2020
Statut:
ppublish
Résumé
Colloidal quantum dots (QDs) are a fascinating class of semiconducting nanocrystals, thanks to their optical properties tunable through size and composition, and simple synthesis methods. Recently, colloidal double-emission QDs have been successfully applied as competitive optical temperature sensors, since they exhibit structure-tunable double emission, temperature-dependent photoluminescence, high quantum yield, and excellent photostability. Until now, QDs have been used as nanothermometers for in vivo biological thermal imaging, and thermal mapping in complex environments at the sub-microscale to nanoscale range. In this Review, recent progress for QD-based nanothermometers is highlighted and perspectives for future work are described.
Identifiants
pubmed: 32468691
doi: 10.1002/smll.202000804
doi:
Types de publication
Journal Article
Review
Research Support, Non-U.S. Gov't
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2000804Informations de copyright
© 2020 The Authors. Published by WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
Références
C. D. S. Brites, P. P. Lima, N. J. O. Silva, A. Millan, V. S. Amaral, F. Palacio, L. D. Carlos, Nanoscale 2012, 4, 4799.
A. Bozolan, R. M. Gerosa, C. J. S. de Matos, M. A. Romero, IEEE Sens. J. 2012, 12, 195.
S. Cao, J. J. Zheng, J. L. Zhao, Z. B. Yang, M. H. Shang, C. M. Li, W. Y. Yang, X. S. Fang, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 7224.
A. Carattino, M. Caldarola, M. Orrit, Nano Lett. 2018, 18, 874.
E. N. Ceron, D. H. Ortgies, B. del Rosal, F. Ren, A. Benayas, F. Vetrone, D. Ma, F. Sanz-Rodriguez, J. G. Sole, D. Jaque, E. M. Rodriguez, Adv. Mater. 2015, 27, 4781.
Y. J. Cui, R. J. Song, J. C. Yu, M. Liu, Z. Q. Wang, C. D. Wu, Y. Yang, Z. Y. Wang, B. L. Chen, G. D. Qian, Adv. Mater. 2015, 27, 1420.
B. del Rosal, E. Ximendes, U. Rocha, D. Jaque, Adv. Opt. Mater. 2017, 5, 1600508.
E. Hemmer, M. Quintanilla, F. Legare, F. Vetrone, Chem. Mater. 2015, 27, 235.
M. Mecklenburg, W. A. Hubbard, E. R. White, R. Dhall, S. B. Cronin, S. Aloni, B. C. Regan, Science 2015, 347, 629.
T. Bai, N. Gu, Small 2016, 12, 4590.
D. Jaque, F. Vetrone, Nanoscale 2012, 4, 4301.
X. Huang, J. Song, B. C. Yung, X. Huang, Y. Xiong, X. Chen, Chem. Soc. Rev. 2018, 47, 2873.
J. K. Zaręba, M. NykJan, J. M. Samoć, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 10435.
L. Jethi, M. M. Krause, P. Kambhampati, J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 718.
X. B. Jiang, B. Li, X. L. Qu, H. Yang, H. Z. Liu, J. Mater. Chem. B 2017, 5, 8983.
S. Kalytchuk, O. Zhovtiuk, S. V. Kershaw, R. Zboril, A. L. Rogach, Small 2016, 12, 466.
H. L. Liu, Y. Y. Fan, J. H. Wang, Z. S. Song, H. Shi, R. C. Han, Y. L. Sha, Y. Q. Jiang, Sci. Rep. 2015, 5, 8.
E. J. McLaurin, L. R. Bradshaw, D. R. Gamelin, Chem. Mater. 2013, 25, 1283.
Y. Park, C. Koo, H. Y. Chen, A. Han, D. H. Son, Nanoscale 2013, 5, 4944.
M. Quintanilla, L. M. Liz-Marzan, Nano Today 2018, 19, 126.
D. Ruiz, B. del Rosal, M. Acebron, C. Palencia, C. Sun, J. Cabanillas-Gonzalez, M. Lopez-Haro, A. B. Hungria, D. Jaque, B. H. Juarez, Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1604629.
O. A. Savchuk, J. J. Carvajal, J. Massons, C. Cascales, M. Aguilo, F. Diaz, Sens. Actuators, A 2016, 250, 87.
G. W. Walker, V. C. Sundar, C. M. Rudzinski, A. W. Wun, M. G. Bawendi, D. G. Nocera, Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 3555.
C. X. Wang, H. H. Lin, Z. Z. Xu, Y. J. Huang, M. G. Humphrey, C. Zhang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 6621.
X. D. Wang, O. S. Wolfbeis, R. J. Meier, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 7834.
J. I. Wong, N. Mishra, G. Xing, M. Li, S. Chakrabortty, T. C. Sum, Y. Shi, Y. Chan, H. Y. Yang, ACS Nano 2014, 8, 2873.
R. Xu, C. Liao, Y. Xu, C. Zhang, M. Xiao, L. Zhang, C. Lu, Y. Cui, J. Zhang, Nanoscale 2017, 9, 18281.
X. J. Yin, W. Y. Wang, Y. Q. Yu, Y. F. Geng, X. J. Li, IEEE Sens. J. 2015, 15, 2810.
K. Y. Zhang, Q. Yu, H. J. Wei, S. J. Liu, Q. Zhao, W. Huang, Chem. Rev. 2018, 118, 1770.
J. Zhou, K. Mishra, V. Bhagat, A. Joy, M. L. Becker, Polym. Chem. 2015, 6, 2813.
A. E. Albers, E. M. Chan, P. M. McBride, C. M. Ajo-Franklin, B. E. Cohen, B. A. Helms, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9565.
R. Beaulac, P. I. Archer, S. T. Ochsenbein, D. R. Gamelin, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 3873.
S. Brovelli, W. K. Bae, C. Galland, U. Giovanella, F. Meinardi, V. I. Klimov, Nano Lett. 2014, 14, 486.
F. Bruni, J. Pedrini, C. Bossio, B. Santiago-Gonzalez, F. Meinardi, W. K. Bae, V. I. Klimov, G. Lanzani, S. Brovelli, Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1605533.
S. Cao, J. Zheng, J. Zhao, Z. Yang, M. Shang, C. Li, W. Yang, X. Fang, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 7224.
S. Kalytchuk, K. Polakova, Y. Wang, J. P. Froning, K. Cepe, A. L. Rogach, R. Zboril, ACS Nano 2017, 11, 1432.
G. Kucsko, P. C. Maurer, N. Y. Yao, M. Kubo, H. J. Noh, P. K. Lo, H. Park, M. D. Lukin, Nature 2013, 500, 54.
S. Li, K. Zhang, J.-M. Yang, L. Lin, H. Yang, Nano Lett. 2007, 7, 3102.
G. Wang, J. Ji, X. Xu, J. Mater. Chem. C 2014, 2, 1977.
N. Xie, J. Huang, X. Yang, X. He, J. Liu, J. Huang, H. Fang, K. Wang, Anal. Chem. 2017, 89, 12115.
C. Zou, M. F. Foda, X. Tan, K. Shao, L. Wu, Z. Lu, H. S. Bahlol, H. Han, Anal. Chem. 2016, 88, 7395.
J. Qiao, C. Chen, L. Qi, M. Liu, P. Dong, Q. Jiang, X. Yang, X. Mu, L. Mao, J. Mater. Chem. B 2014, 2, 7544.
P. I. Archer, S. A. Santangelo, D. R. Gamelin, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9808.
Y. Pan, X. Xie, Q. Huang, C. Gao, Y. Wang, L. Wang, B. Yang, H. Su, L. Huang, W. Huang, Adv. Mater. 2018, 30, 1705256.
S. Brovelli, W. K. Bae, F. Meinardi, B. S. Gonzalez, M. Lorenzon, C. Galland, V. I. Klimov, Nano Lett. 2014, 14, 3855.
N. Razgoniaeva, M. Yang, C. Colegrove, N. Kholmicheva, P. Moroz, H. Eckard, A. Vore, M. Zamkov, Chem. Mater. 2017, 29, 7852.
D. Battaglia, B. Blackman, X. G. Peng, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 10889.
C. H. Hsia, A. Wuttig, H. Yang, ACS Nano 2011, 5, 9511.
Y. Zhou, H. G. Zhao, D. Ma, F. Rosei, Chem. Soc. Rev. 2018, 47, 5866.
Y. Zhou, D. Benetti, X. Tong, L. Jin, Z. M. Wang, D. Ma, H. Zhao, F. Rosei, Nano Energy 2018, 44, 378.
R. Beaulac, P. I. Archer, X. Liu, S. Lee, G. M. Salley, M. Dobrowolska, J. K. Furdyna, D. R. Gamelin, Nano Lett. 2008, 8, 1197.
A. Hundt, J. Puls, F. Henneberger, Phys. Rev. B 2004, 69, 121309(R).
R. Beaulac, P. I. Archer, J. van Rijssel, A. Meijerink, D. R. Gamelin, Nano Lett. 2008, 8, 2949.
P. I. Archer, S. A. Santangelo, D. R. Gamelin, Nano Lett. 2007, 7, 1037.
L. M. Maestro, C. Jacinto, U. R. Silva, F. Vetrone, J. A. Capobianco, D. Jaque, J. Garcia Sole, Small 2011, 7, 1774.
H. Zhao, A. Vomiero, F. Rosei, Small 2015, 11, 5741.
F. Navarro-Pardo, H. Zhao, Z. M. Wang, F. Rosei, Acc. Chem. Res. 2018, 51, 609.
H. Zhao, H. Liang, B. A. Gonfa, M. Chaker, T. Ozaki, P. Tijssen, F. Vidal, D. Ma, Nanoscale 2014, 6, 215.
L. Jin, G. Sirigu, X. Tong, A. Camellini, A. Parisini, G. Nicotra, C. Spinella, H. Zhao, S. Sun, V. Morandi, M. Zavelani-Rossi, F. Rosei, A. Vomiero, Nano Energy 2016, 30, 531.
H. G. Zhao, G. Sirigu, A. Parisini, A. Camellini, G. Nicotra, F. Rosei, V. Morandi, M. Zavelani-Rossi, A. Vomiero, Nanoscale 2016, 8, 4217.
G. Sirigu, A. Camellini, H. Zhao, L. Jin, F. Rosei, A. Vomiero, M. Zavelani-Rossi, Phys. Rev. B 2017, 96, 155303.
H. G. Zhao, F. Rosei, Chem 2017, 3, 229.
H. G. Zhao, M. Chaker, N. Wu, D. Ma, J. Mater. Chem. 2011, 21, 8898.
H. Zhao, D. Benetti, X. Tong, H. Zhang, Y. Zhou, G. Liu, D. Ma, S. Sun, Z. M. Wang, Y. Wang, F. Rosei, Nano Energy 2018, 50, 756.
H. Zhao, H. Zhang, G. Liu, X. Tong, J. Liu, G. S. Selopal, Y. Wang, Z. M. Wang, S. Sun, F. Rosei, Appl. Catal., B 2019, 250, 234.
R. Adhikari, K. Basu, Y. Zhou, F. Vetrone, D. Ma, S. Sun, F. Vidal, H. Zhao, F. Rosei, J. Mater. Chem. A 2018, 6, 6822.
G. Liu, R. Mazzaro, Y. Wang, H. Zhao, A. Vomiero, Nano Energy 2019, 60, 119.
G. Liu, H. Zhao, F. Diao, Z. Ling, Y. Wang, J. Mater. Chem. C 2018, 6, 10059.
G. S. Selopal, M. Mohammadnezhad, F. Navarro-Pardo, F. Vidal, H. Zhao, Z. M. Wang, F. Rosei, Nanoscale Horiz. 2019, 4, 404.
G. S. Selopal, H. Zhao, G. Liu, H. Zhang, X. Tong, K. Wang, J. Tang, X. Sun, S. Sun, F. Vidal, Y. Wang, Z. M. Wang, F. Rosei, Nano Energy 2019, 55, 377.
H. Zhao, G. Liu, F. Vidal, Y. Wang, A. Vomiero, Nano Energy 2018, 53, 116.
A. Benayas, F. Q. Ren, E. Carrasco, V. Marzal, B. del Rosal, B. A. Gonfa, A. Juarranz, F. Sanz-Rodriguez, D. Jaque, J. Garcia-Sole, D. L. Ma, F. Vetrone, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 6650.
H.-H. Fang, D. M. Balazs, L. Protesescu, M. V. Kovalenko, M. A. Loi, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 17480.
B. del Rosal, E. Carrasco, F. Q. Ren, A. Benayas, F. Vetrone, F. Sanz-Rodriguez, D. L. Ma, A. Juarranz, D. Jaque, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 6060.
H. G. Zhao, H. Liang, F. Vidal, F. Rosei, A. Vomiero, D. Ma, J. Phys. Chem. C 2014, 118, 20585.
A. P. Alivisatos, Science 1996, 271, 933.
I. Moreels, K. Lambert, D. Smeets, D. De Muynck, T. Nollet, J. C. Martins, F. Vanhaecke, A. Vantomme, C. Delerue, G. Allan, Z. Hens, ACS Nano 2009, 3, 3023.
E. H. Sargent, Adv. Mater. 2005, 17, 515.
H. Zhao, D. Wang, T. Zhang, M. Chaker, D. Ma, Chem. Commun. 2010, 46, 5301.
A. J. Nozik, M. C. Beard, J. M. Luther, M. Law, R. J. Ellingson, J. C. Johnson, Chem. Rev. 2010, 110, 6873.
D. V. Talapin, J.-S. Lee, M. V. Kovalenko, E. V. Shevchenko, Chem. Rev. 2010, 110, 389.
M. G. Walter, E. L. Warren, J. R. McKone, S. W. Boettcher, Q. X. Mi, E. A. Santori, N. S. Lewis, Chem. Rev. 2010, 110, 6446.
J. B. Rivest, P. K. Jain, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 89.
W. van der Stam, A. C. Berends, F. T. Rabouw, T. Willhammar, X. X. Ke, J. D. Meeldijk, S. Bals, C. D. Donega, Chem. Mater. 2015, 27, 621.
H. Zhao, M. Chaker, D. Ma, J. Mater. Chem. 2011, 21, 17483.
B. O. Dabbousi, J. RodriguezViejo, F. V. Mikulec, J. R. Heine, H. Mattoussi, R. Ober, K. F. Jensen, M. G. Bawendi, J. Phys. Chem. B 1997, 101, 9463.
S. Kim, Y. T. Lim, E. G. Soltesz, A. M. De Grand, J. Lee, A. Nakayama, J. A. Parker, T. Mihaljevic, R. G. Laurence, D. M. Dor, L. H. Cohn, M. G. Bawendi, J. V. Frangioni, Nat. Biotechnol. 2004, 22, 93.
S. A. McDonald, G. Konstantatos, S. G. Zhang, P. W. Cyr, E. J. D. Klem, L. Levina, E. H. Sargent, Nat. Mater. 2005, 4, 138.
X. Michalet, F. F. Pinaud, L. A. Bentolila, J. M. Tsay, S. Doose, J. J. Li, G. Sundaresan, A. M. Wu, S. S. Gambhir, S. Weiss, Science 2005, 307, 538.
G. Liu, B. Sun, H. L. Li, Y. Wang, H. Zhao, J. Mater. Chem. A 2019, 7, 18529.
H. Zhao, J. Liu, F. Vidal, A. Vomiero, F. Rosei, Nanoscale 2018, 10, 17189.
C. Wang, D. Barba, G. S. Selopal, H. Zhao, J. Liu, H. Zhang, S. Sun, F. Rosei, Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1904501.
X. Tong, X. Kong, C. Wang, Y. Zhou, F. Navarro-Pardo, D. Barba, D. Ma, S. Sun, A. O. Govorov, H. Zhao, Z. M. Wang, F. Rosei, Adv. Sci. 2018, 5, 1800656.
G. S. Selopal, H. Zhao, X. Tong, D. Benetti, F. Navarro-Pardo, Y. Zhou, D. Barba, F. Vidal, Z. M. Wang, F. Rosei, Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1701468.
X. Tong, X.-T. Kong, Y. Zhou, F. Navarro-Pardo, G. S. Selopal, S. Sun, A. O. Govorov, H. Zhao, Z. M. Wang, F. Rosei, Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1701432.
A. Olkhovets, R. C. Hsu, A. Lipovskii, F. W. Wise, Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 3539.
V. A. Vlaskin, N. Janssen, J. van Rijssel, R. Beaulac, D. R. Gamelin, Nano Lett. 2010, 10, 3670.
A. A. Lutich, C. Mauser, E. Da Como, J. Huang, A. Vaneski, D. V. Talapin, A. L. Rogach, J. Feldmann, Nano Lett. 2010, 10, 4646.
C. L. Choi, H. Li, A. C. K. Olson, P. K. Jain, S. Sivasankar, A. P. Alivisatos, Nano Lett. 2011, 11, 2358.
E. Navarro Ceron, D. H. Ortgies, B. del Rosal, F. Ren, A. Benayas, F. Vetrone, D. Ma, F. Sanz-Rodriguez, J. Garcia Sole, D. Jaque, E. Martin Rodriguez, Adv. Mater. 2015, 27, 4781.
H. Zhao, D. Benetti, L. Jin, Y. Zhou, F. Rosei, A. Vomiero, Small 2016, 12, 5354.
O. Chen, H. Wei, A. Maurice, M. Bawendi, P. Reiss, MRS Bull. 2013, 38, 696.
O. Chen, J. Zhao, V. P. Chauhan, J. Cui, C. Wong, D. K. Harris, H. Wei, H.-S. Han, D. Fukumura, R. K. Jain, M. G. Bawendi, Nat. Mater. 2013, 12, 445.
Y. Chen, J. Vela, H. Htoon, J. L. Casson, D. J. Werder, D. A. Bussian, V. I. Klimov, J. A. Hollingsworth, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5026.
I. Coropceanu, M. G. Bawendi, Nano Lett. 2014, 14, 4097.
Y. Ghosh, B. D. Mangum, J. L. Casson, D. J. Williams, H. Htoon, J. A. Hollingsworth, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9634.
S. A. Ivanov, A. Piryatinski, J. Nanda, S. Tretiak, K. R. Zavadil, W. O. Wallace, D. Werder, V. I. Klimov, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11708.
B. Mahler, N. Lequeux, B. Dubertret, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 953.
H. Zang, H. Li, N. S. Makarov, K. A. Velizhanin, K. Wu, Y.-S. Park, V. I. Klimov, Nano Lett. 2017, 17, 1787.
J. Zhou, M. Zhu, R. Meng, H. Qin, X. Peng, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 16556.
G. Liu, R. Mazzaro, C. Sun, Y. Zhang, Y. Wang, H. G. Zhao, G. Han, A. Vomiero, Nano Energy 2020, 70, 104470.
J. M. Pietryga, D. J. Werder, D. J. Williams, J. L. Casson, R. D. Schaller, V. I. Klimov, J. A. Hollingsworth, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4879.
R. Begum, A. Chattopadhyay, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 126.
G. Huang, C. Wang, S. Xu, Z. Qi, C. Lu, Y. Cui, Nanotechnology 2016, 27, 185602.
S. Jana, B. B. Srivastava, N. Pradhan, J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 1747.
J. Zhang, J. Wang, T. Yan, Y. Peng, D. Xu, D. Deng, J. Mater. Chem. B 2017, 5, 8152.
J. B. Liu, H. Zhang, G. S. Selopal, S. Sun, H. G. Zhao, F. Rosei, ACS Photonics 2019, 6, 2479.
V. Pinchetti, F. Meinardi, A. Camellini, G. Sirigu, S. Christodoulou, W. K. Bae, F. De Donato, L. Manna, M. Zavelani-Rossi, I. Moreels, V. I. Klimov, S. Brovelli, ACS Nano 2016, 10, 6877.
K. Wang, X. Tong, Y. Zhou, H. Zhang, F. Navarro-Pardo, G. S. Selopal, G. Liu, J. Tang, Y. Wang, S. Sun, D. Ma, Z. M. Wang, F. Vidal, H. Zhao, X. Sun, F. Rosei, J. Mater. Chem. A 2019, 7, 14079.
C. Galland, S. Brovelli, W. K. Bae, L. A. Padilha, F. Meinardi, V. I. Klimov, Nano Lett. 2013, 13, 321.
C. M. Cirloganu, L. A. Padilha, Q. Lin, N. S. Makarov, K. A. Velizhanin, H. Luo, I. Robel, J. M. Pietryga, V. I. Klimov, Nat. Commun. 2014, 5, 4148.
W. K. Bae, L. A. Padilha, Y.-S. Park, H. McDaniel, I. Robel, J. M. Pietryga, V. I. Klimov, ACS Nano 2013, 7, 3411.
Q. Lin, N. S. Makarov, W.-K. Koh, K. A. Velizhanin, C. M. Cirloganu, H. Luo, V. I. Klimov, J. M. Pietryga, ACS Nano 2015, 9, 539.
L. Labrador-Paez, M. Pedroni, A. Speghini, J. Garcia-Sole, P. Haro-Gonzalez, D. Jaque, Nanoscale 2018, 10, 22319.
D. Jaque, B. del Rosal, E. M. Rodriguez, L. M. Maestro, P. Haro-Gonzalez, J. G. Sole, Nanomedicine 2014, 9, 1047.
L. M. Maestro, P. Haro-Gonzalez, M. C. Iglesias-de la Cruz, F. Sanz-Rodriguez, A. Juarranz, J. G. Sole, D. Jaque, Nanomedicine 2013, 8, 379.
J. R. Macairan, D. B. Jaunky, A. Piekny, R. Naccache, Nanoscale Adv. 2019, 1, 105.
J. M. Yang, H. Yang, L. Lin, ACS Nano 2011, 5, 5067.
E. Fanizza, H. G. Zhao, S. De Zio, N. Depalo, F. Rosei, A. Vomiero, M. L. Curri, M. Striccoli, Appl. Sci. 2020, 10, 2767.
Y. Li, P. Miao, W. Zhou, X. Gong, X. Zhao, J. Mater. Chem. A 2017, 5, 21452.