雙光子熒光成像技術具有近紅外激發、避免光毒作用和光漂白、自發熒光干擾弱及較深的組織穿透深度等優點，在生物醫藥領域研究中受到極大關注。開發具有高雙光子吸收截面、生物相溶性好的材料作為雙光子熒光探針，是活細胞和深層組織成像研究領域的關鍵和熱點。
       國家納米科學中心宮建茹研究組以氧化石墨烯為前驅體，N,N-二甲基甲酰胺作氮源，合成了氮摻雜的石墨烯量子點(N-GQD)。該N-GQD納米材料在近紅外飛秒激光激發下發出很強的熒光，雙光子吸收截面高達48000GM，遠遠超過了有機染料分子，為碳材料中所報道的最高值，與半導體量子點材料相當。N-GQD顯著的量子效應、剛性的π-π共軛結構都使其具有較強的雙光子吸收。同時，摻雜的氮以烷基氨的形式鍵聯到N-GQD的芳香環上，烷基氨的強供電子效應使N-GQD的雙光子吸收進一步增強。N-GQD在組織模型中的雙光子成像研究表明其組織穿透深度可達到1800微米，突破了傳統雙光子熒光成像深度的極限。此外，N-GQD在水、磷酸鹽緩沖液和細胞培養基中具有良好的分散性，幾乎沒有細胞毒性，不易發生光漂白，顯示了其在長時間活體生物組織成像及相關應用，如生物組織結構的觀察、疾病的診斷等中的潛在應用價值。以上工作發表在Nano Lett.(2013, 13, 2436-2441)。

       該組最近的相關系列研究成果已發表在Adv. Mater.(2013, DOI: 10.1002/adma.201301207)，Nano Lett.(2012, 12, 4584)，J. Am. Chem. Soc. (2011, 133, 10878)。

      上述研究工作得到中國科學院、國家自然科學基金委及科技部的大力支持。