Dopant‐Driven Metal Ion Response in Carbon Dots: The Role of Excitation Wavelength in Selective Sensing and Potential Design of an Eco‐Friendly ATP Sensor

掺杂剂 材料科学 环境友好型 光电子学 激发 波长 金属 激发波长 碳纤维 离子 纳米技术 兴奋剂 化学 电气工程 复合材料 工程类 冶金 有机化学 复合数 生物 生态学
作者
Nida Ük,Nil Ürküt,İbrahim Yağız Coşkun,Ahmet Gamlı,Esra Okur,Caner Ünlü
出处
期刊:ChemistrySelect [Wiley]
卷期号:10 (29)
标识
DOI:10.1002/slct.202503519
摘要

Abstract In this study, nitrogen‐ and boron‐doped carbon dots (CDs) were synthesized via a microwave‐assisted method and evaluated for metal ion sensing and ATP detection. The work investigated how surface and core states influence photophysical behavior and selective quenching. FTIR confirmed distinct carboxyl, amine, and hydroxyl surface functionalities for each CD variant. Spectroscopic analysis revealed excitation‐dependent emissions, linking specific radiative transitions to functional groups and core states. Notably, Cu 2 ⁺ quenched 80% of fluorescence primarily at shorter excitation wavelengths (300 nm), indicating strong surface‐state interactions, while Ag⁺ induced 65% quenching at longer wavelengths (450 nm) through core‐state interactions. Boron‐doped CDs displayed at least a 20‐fold fluorescence enhancement upon exposure to Mg 2 ⁺, Zn 2 ⁺, and Cd 2 ⁺ at 300 nm, attributed to surface passivation. In ATP sensing assays, the CDs’ high sensitivity to Cu 2 ⁺ and ATP's affinity for copper ions enabled detection via absorption and fluorescence spectroscopy. These results demonstrate that tuning excitation wavelength modulates sensor selectivity, showing doped CDs as cost‐effective, eco‐friendly platforms for wavelength‐specific ion and biomolecule detection. The combined quenching and enhancement behaviors emphasize the critical role of surface and core state engineering in achieving wavelength‐specific responses. This study provides a foundation for developing low‐cost, environmentally friendly sensors based on doped CDs with tunable selectivity.
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