One-Dimensional Fluorescent Silicon Nanorods Featuring Ultrahigh Photostability, Favorable Biocompatibility, and Excitation Wavelength-Dependent Emission Spectra

Journal of the American Chemical Society

Volumn 138, Issue 14, 2016, Pages 4824-4831

  Song, Bin ^a   Zhong, Yiling ^a   Wu, Sicong ^a   Chu, Binbin ^a   Su, Yuanyuan ^a   He, Yao ^a  

^a SOOCHOW UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOCOMPATIBILITY; EMISSION SPECTROSCOPY; FLUORESCENCE; NANORODS; QUENCHING; SEMICONDUCTOR QUANTUM DOTS; SILICON;

BIOLOGICAL IMAGING; EMISSION SPECTRUMS; EXCITATION WAVELENGTH; EXPERIMENT CONDITION; FLUORESCENCE QUENCHING; MICROWAVE SYNTHESIS; SILICON NANO STRUCTURES; WHITE LIGHT EMITTING DIODES;

LIGHT EMITTING DIODES;

CADMIUM DERIVATIVE; DODECYLAMINE; FLUORESCENT DYE; NANOROD; QUANTUM DOT; SELENIUM DERIVATIVE; SILICON DERIVATIVE; SILICON NANOROD; SULFUR DERIVATIVE; UNCLASSIFIED DRUG; ZINC DERIVATIVE;

ARTICLE; CAENORHABDITIS ELEGANS; CELL VIABILITY; CONTROLLED STUDY; CRYSTAL; DIODE; EXCITATION; EXCITATION WAVELENGTH DEPENDENT EMISSION; FEMALE; FLUORESCENCE; HELA CELL LINE; HUMAN; HUMAN CELL; MICROWAVE IRRADIATION; MOLECULAR STABILITY; NONHUMAN; PHOTOCHEMISTRY; PHOTOLUMINESCENCE; PHOTON CORRELATION SPECTROSCOPY; PHOTOSTABILITY; QUANTUM YIELD; ULTRAVIOLET IRRADIATION; WHITE LIGHT; X RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY; X RAY SPECTROMETRY;

EID: 84964663149     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.6b00479     Document Type: Article

References (78)

1. Dasgupta, N. P.; Liu, C.; Andrews, S.; Prinz, F. B.; Yang, P. D. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12932-12935 10.1021/ja405680p
2. Xie, P.; Xiong, Q. H.; Fang, Y.; Qing, Q.; Lieber, C. M. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 119-125 10.1038/nnano.2011.217
3. Wu, H.; Chan, G.; Choi, J. W.; Ryu, I.; Yao, Y.; McDowell, M. T.; Lee, S. W.; Jackson, A.; Yang, Y.; Hu, L. B.; Cui, Y. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 310-315 10.1038/nnano.2012.35
4. Howes, P. D.; Chandrawti, R.; Stevens, M. M. Science 2014, 346, 1247390 10.1126/science.1247390
5. Cheng, X. Y.; Lowe, S. B.; Reece, P. J.; Gooding, J. J. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 2680-2700 10.1039/c3cs60353a
6. McVey, B. F. P.; Tilley, R. D. Acc. Chem. Res. 2014, 47, 3045-3051 10.1021/ar500215v
7. Dasog, M.; Kehrle, J.; Rieger, B.; Veinot, J. G. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 2322-2339 10.1002/anie.201506065
8. Chiappini, C.; Rosa, D. E.; Martinez, J. O.; Liu, X.; Steele, J.; Stevens, M. M.; Tasciotti, E. Nat. Mater. 2015, 14, 532-539 10.1038/nmat4249
9. Qian, C.; Sun, W.; Wang, L.; Chen, C.; Liao, K.; Wang, W.; Jia, J.; Hatton, B. D.; Casillas, G.; Kurylowicz, M.; Yip, C. M.; Mastronardi, M. L.; Ozin, G. A. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 15849-15852 10.1021/ja5081037
10. Patolsky, F.; Timko, B. P.; Yu, G. H.; Fang, Y.; Greytak, A. B.; Zheng, G. F.; Lieber, C. M. Science 2006, 313, 1100-1104 10.1126/science.1128640
11. Qing, Q.; Jiang, Z.; Xu, L.; Gao, R. X.; Mai, L. Q.; Lieber, C. M. Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 142-147 10.1038/nnano.2013.273
12. Resasco, J.; Dasgupta, N. P.; Rosell, J. R.; Guo, J. H.; Yang, P. D. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 10521-10526 10.1021/ja505734s
13. Duan, X. F.; Huang, Y.; Agarwal, R.; Lieber, C. M. Nature 2003, 421, 241-245 10.1038/nature01353
14. Hochbaum, A. I.; Yang, P. D. Chem. Rev. 2010, 110, 527-546 10.1021/cr900075v
15. Cui, Y.; Wei, Q.; Park, H.; Lieber, C. M. Science 2001, 293, 1289-1292 10.1126/science.1062711
16. Li, B. R.; Hsieh, Y. J.; Chen, Y. X.; Chung, Y. T.; Pan, C. Y.; Chen, Y. T. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16034-16037 10.1021/ja408485m
17. Gao, C. B.; Zhang, Q.; Lu, Z. D.; Yin, Y. D. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19706-19709 10.1021/ja209647d
18. Liu, J.; Fu, T. M.; Cheng, Z. G.; Hong, G. S.; Zhou, T.; Jin, L. H.; Duvvuri, M.; Jiang, Z.; Kruskal, P.; Xie, C.; Suo, Z. G.; Fang, Y.; Lieber, C. M. Nat. Nanotechnol. 2015, 115, 629-636 10.1038/nnano.2015.115
19. Tian, B.; Liu, J.; Dvir, T.; Jin, L.; Tsui, J. H.; Qing, Q.; Suo, Z.; Langer, R.; Kohane, D. S.; Lieber, C. M. Nat. Mater. 2012, 11, 986-994 10.1038/nmat3404
20. Garnett, E. C.; Yang, P. D. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9224-9225 10.1021/ja8032907
21. Liu, C.; Gallagher, J. J.; Sakimoto, K. K.; Nichols, E. M.; Chang, C. J.; Chang, M. C. Y.; Yang, P. D. Nano Lett. 2015, 15, 3634-3639 10.1021/acs.nanolett.5b01254
22. Kim, W.; Ng, J. K.; Kunitake, M. E.; Conklin, B. R.; Yang, P. D. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7228-7229 10.1021/ja071456k
23. Priolo, F.; Gregorkiewicz, T.; Galli, M.; Krauss, T. F. Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 19-32 10.1038/nnano.2013.271
24. Chockla, A. M.; Harris, J. T.; Akhavan, V. A.; Bogart, T. D.; Holmberg, V. C.; Steinhagen, C.; Mullins, C. B.; Stevenson, K. J.; Korgel, B. A. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 20914-20921 10.1021/ja208232h
25. Miao, R.; Mu, L. X.; Zhang, H. Y.; She, G. W.; Zhou, B. J.; Xu, H. T.; Wang, P. F.; Shi, W. S. Nano Lett. 2014, 14, 3124-3129 10.1021/nl500276x
26. Xie, Z.; Henderson, E. J.; Dag, O.; Wang, W.; Lofgreen, J. E.; Kübel, C.; Scherer, T.; Brodersen, P. M.; Gu, Z. Z.; Ozin, G. A. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5094-5102 10.1021/ja111495x
27. Liu, X. H.; Fan, F.; Yang, H.; Zhang, S.; Huang, J. Y.; Zhu, T. ACS Nano 2013, 7, 1495-1503 10.1021/nn305282d
28. Peng, F.; Su, Y. Y.; Wei, X. P.; Lu, Y. M.; Zhou, Y. F.; Zhong, Y. L.; Lee, S. T.; He, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 1457-1461 10.1002/anie.201206737
29. Zheng, J. Y.; Yan, Y. L.; Wang, X. P.; Zhao, Y. S.; Huang, J. X.; Yao, J. N. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2880-2883 10.1021/ja209815f
30. Wu, K. F.; Du, Y. L.; Tang, H.; Chen, Z. Y.; Lian, T. Q. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10224-10230 10.1021/jacs.5b04564
31. Shabaev, A.; Hellberg, C. S.; Efros, A. L. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1242-1251 10.1021/ar300283j
32. Brus, L.; Szajowski, P.; Wilson, W.; Harris, T.; Schuppler, S.; Citrin, P. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 2915-2922 10.1021/ja00115a025
33. Wilson, W. L.; Szajowski, P.; Brus, L. Science 1993, 262, 1242-1244 10.1126/science.262.5137.1242
34. Wang, Q. Q.; Xu, B.; Sun, J.; Liu, H. Y.; Zhao, Z. S.; Yu, D. L.; Fan, C. Z.; He, J. L. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 9826-9829 10.1021/ja5035792
35. Heitsch, A. T.; Fanfair, D. D.; Tuan, H. Y.; Korgel, B. A. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5436-5437 10.1021/ja8011353
36. Heitsch, A. T.; Hessel, C. M.; Akhavan, V. A.; Korgel, B. A. Nano Lett. 2009, 9, 3042-3047 10.1021/nl901520t
37. Lu, X. T.; Hessel, C. M.; Yu, Y. X.; Bogart, T. D.; Korgel, B. A. Nano Lett. 2013, 13, 3101-3105 10.1021/nl401802h
38. Peng, F.; Su, Y. Y.; Zhong, Y. L.; Fan, C. H.; Lee, S. T.; He, Y. Acc. Chem. Res. 2014, 47, 612-623 10.1021/ar400221g
39. He, Y.; Zhong, Y. L.; Peng, F.; Wei, X. P.; Su, Y. Y.; Lu, Y. M.; Su, S.; Gu, W.; Liao, L. S.; Lee, S. T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14192-14195 10.1021/ja2048804
40. Zhong, Y. L.; Peng, F.; Bao, F.; Wang, S. Y.; Ji, X. Y.; Yang, L.; Su, Y. Y.; Lee, S. T.; He, Y. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8350-8356 10.1021/ja4026227
41. Wu, S. C.; Zhong, Y. L.; Zhou, Y. F.; Song, B.; Chu, B. B.; Ji, X. Y.; Wu, Y. Y.; Su, Y. Y.; He, Y. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 14726-14732 10.1021/jacs.5b08685
42. He, Y.; Kang, Z. H.; Li, Q. S.; Tsang, C. H. A.; Fan, C. H.; Lee, S. T. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 128-132 10.1002/anie.200802230
43. He, Y.; Su, Y. Y.; Yang, X. B.; Kang, Z. H.; Xu, T. T.; Zhang, R. Q.; Fan, C. H.; Lee, S. T. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4434-4438 10.1021/ja808827g
44. Wiedman, G.; Fuselier, T.; He, J.; Searson, P. C.; Hristova, K.; Wimley, W. C. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4724-4731 10.1021/ja500462s
45. López-Pelegrín, M.; Cerdà-Costa, N.; Cintas-Pedrola, A.; Herranz-Trillo, F.; Bernadó, P.; Peinado, J. R.; Arolas, J. L.; Gomis-Rüth, F. X. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 10624-10630 10.1002/anie.201405727
46. Sadat-Shojai, M.; Khorasani, M. T.; Ehsan, D. K.; Ahmad, J. Acta Biomater. 2013, 9, 7591-7621 10.1016/j.actbio.2013.04.012
47. Richman, M.; Wilk, S.; Chemerovski, M.; Wärmländer, S. K.; Wahlström, A.; Gräslund, A.; Rahimipour, S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 3474-3484 10.1021/ja310064v
48. Mostaghaci, B.; Loretz, B.; Haberkorn, R.; Kickelbick, G.; Lehr, C. M. Chem. Mater. 2013, 25, 3667-3674 10.1021/cm401886u
49. Sun, S.; Zeng, H. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 8204-8205 10.1021/ja026501x
50. Watzky, M. A.; Finke, R. G. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 10382-10400 10.1021/ja9705102
51. LaMer, V. K.; Dinegar, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1950, 72, 4847-4854 10.1021/ja01167a001
52. Purkait, T. K.; Iqbal, M.; Wahl, M. H.; Gottschling, K.; Gonzalez, C. M.; Islam, M. A.; Veinot, J. G. C. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 17914-17917 10.1021/ja510120e
53. Dasog, M.; Yang, Z. Y.; Regli, S.; Atkins, T. M.; Faramus, A.; Singh, M. P.; Muthuswamy, E.; Kauzlarich, S. M.; Tilley, R. D.; Veinot, J. G. C. ACS Nano 2013, 7, 2676-2685 10.1021/nn4000644
54. Cullis, A. G.; Canham, L. T. Nature 1991, 353, 335-338 10.1038/353335a0
55. Ma, J.; Qin, J. L. Cryst. Growth Des. 2015, 15, 1273-1279 10.1021/cg501659x
56. Qu, S. N.; Wang, X. Y.; Lu, Q. P.; Liu, X. Y.; Wang, L. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 12215-12218 10.1002/anie.201206791
57. Chen, C. L.; Rosi, N. L. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 1924-1942 10.1002/anie.200903572
58. Mi, P.; Dewi, N.; Yanagie, H.; Kokuryo, D.; Suzuki, M.; Sakurai, Y.; Li, Y.; Aoki, I.; Ono, K.; Takahashi, H.; Cabral, H.; Nishiyama, N.; Kataoka, K. ACS Nano 2015, 9, 5913-5921 10.1021/acsnano.5b00532
59. Weidner, T.; Dubey, M.; Breen, N. F.; Ash, J.; Baio, J. E.; Jaye, C.; Fischer, D. A.; Drobny, G. P.; Castner, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8750-8753 10.1021/ja301711w
60. Rim, H. P.; Min, K. H.; Lee, H. J.; Jeong, S. Y.; Lee, S. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 8853-8857 10.1002/anie.201101536
61. Yang, Z. Y.; Iqbal, M.; Dobbie, A. R.; Veinot, J. G. C. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 17595-17601 10.1021/ja409657y
62. Purkait, T. K.; Iqbal, M.; Wahl, M. H.; Gottschling, K.; Gonzalez, C. M.; Islam, M. A.; Veinot, J. G. C. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 17914-17917 10.1021/ja510120e
63. Godefroo, S.; Hayne, M.; Jivanescu, M.; Stesmans, A.; Zacharias, M.; Lebedev, O. I.; Van Tendeloo, G.; Moshchalkov, V. V. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 174-178 10.1038/nnano.2008.7
64. Wilcoxon, J. P.; Samara, G. A.; Provencio, P. N. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1999, 60, 2704 10.1103/PhysRevB.60.2704
65. Hessel, C. M.; Henderson, E. J.; Kelly, J. A.; Cavell, R. G.; Sham, T. K.; Veinot, J. G. C. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 14247-14254 10.1021/jp802095j
66. Penn, R. L.; Banfield, J. F. Science 1998, 281, 969-971 10.1126/science.281.5379.969
67. Yu, J. H.; Joo, J.; Park, H. M.; Baik, S. I.; Kim, Y. W.; Kim, S. C. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5662-5670 10.1021/ja044593f
68. Pacholski, C.; Kornowski, A.; Weller, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 1188-1191 10.1002/1521-3773(20020402)41:7<1188::AID-ANIE1188>3.0.CO;2-5
69. Wang, J.; Peng, F.; Lu, Y. M.; Zhong, Y. L.; Wang, S. Y.; Xu, M. F.; Ji, X. Y.; Su, Y. Y.; Liao, L. S.; He, Y. Adv. Opt. Mater. 2015, 3, 103-111 10.1002/adom.201400307
70. Ma, P. A.; Xiao, H. H.; Li, X. X.; Li, C. X.; Dai, Y. L.; Cheng, Z. Y.; Jing, X. B.; Lin, J. Adv. Mater. 2013, 25, 4898-4905 10.1002/adma.201301713
71. He, Y.; Zhong, Y. L.; Su, Y. Y.; Lu, Y. M.; Jiang, Z. Y.; Peng, F.; Xu, T. T.; Su, S.; Huang, Q.; Fan, C. H.; Lee, S. T. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 5695-5698 10.1002/anie.201004398
72. Godefroo, S.; Hayne, M.; Jivanescu, M.; Stesmans, A.; Zacharias, M.; Lebedev, O. I.; Tendeloo, G.; Moshchalkov, V. V. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 174-178 10.1038/nnano.2008.7
73. Ghosh, B.; Masuda, Y.; Wakayama, Y.; Imanaka, Y.; Inoue, J.; Hashi, K.; Deguchi, K.; Yamada, H.; Sakka, Y.; Ohki, S.; Shimizu, T.; Shirahata, N. Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 7151-7160 10.1002/adfm.201401795
74. Erdem, T.; Demir, H. V. Nat. Photonics 2011, 5, 126-126 10.1038/nphoton.2011.25
75. Park, W. B.; Singh, S. P.; Sohn, K. S. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 2363-2373 10.1021/ja409865c
76. Tsai, Y. T.; Chiang, C. Y.; Zhou, W. Z.; Lee, J. F.; Sheu, H. S.; Liu, R. S. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 8936-8939 10.1021/jacs.5b06080
77. Jang, E.; Jun, S.; Jang, H.; Lim, J.; Kim, B.; Kim, Y. Adv. Mater. 2010, 22, 3076-3080 10.1002/adma.201000525
78. Hou, L.; Zhang, Q.; Ling, L.; Li, C. X.; Chen, L.; Chen, S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10618-10621 10.1021/ja4047476