碳点是一种尺寸小于10纳米的分散的类球形荧光碳纳米颗粒。碳点的三个维度尺寸均在纳米尺度，包括晶格明显和无晶格两类，它的内部碳核一般由sp²杂化纳米晶碳或无定形碳组成，外层部分为sp³杂化。

发光碳点代表性荧光图

2004年，W.A.斯克里文斯^[注]等利用电泳纯化由电弧放电法制备单壁碳纳米管时，首次得到发光碳点。此后，人们又通过激光剥离碳源的方法制备了具备较好荧光性能的碳纳米粒子并称之为碳点，碳点的相关研究引起了科学家们的广泛关注。

制备碳点的方法可以概括为两大类：自上而下法和自下而上法。自上而下法是通过各种途径将大尺寸的碳源材料剥离成小尺寸的发光碳点。自上而下的方法中多用石墨、碳纳米管、碳纤维等为碳源材料，电弧放电法、激光刻蚀法、电化学氧化法、水热法都是自上而下的典型代表。自下而上的方法具体是指以小分子作为前体通过一系列的化学反应制备发光碳点，主要包括燃烧法、模板法、水热法、微波法、有机物热分解及其他一些方法。

报道的碳点种类繁多，不同制备方法所得到的碳点化学结构及表面态不尽相同，控制荧光的发光中心也各有差异。总的来说，对于碳点的发光机理主要有三种观点：分别为碳点表面的能量陷阱，sp²共轭结构，量子尺寸效应。多认为碳点的发光是多种因素共同作用的结果，其发光机理是相互联系的。

相对于传统的半导体量子点和有机染料，发光碳点不仅保持了碳材料无毒、生物相容性好等优点，而且拥有良好的化学惰性、发光范围可调、双光子吸收截面大、光稳定性好、无光闪烁、易于功能化、成本低廉、易大规模合成等优势。这些优势使发光碳点成为传统半导体量子点的理想替代者，已被广泛应用于生物成像、药物运输、生物细胞标记、传感器、光催化、太阳能电池以及发光元件等领域。另外，碳点在发光材料，如发光二极管（LED）器件、宏观结构材料和荧光油墨等方面均具有潜在的发展前景。

在制备方面，碳点的荧光量子产率与传统半导体量子点相比仍是偏低，这也是碳点应用受到限制的主要原因，因此如何进一步优化碳点制备方法以提高其荧光量子产率是现阶段科学工作者的首要任务。在荧光机理方面，虽然已有不同理论解释碳点的荧光，但各种理论仍存在很大争议，尚需更深入的研究和更可靠有力的理论的提出。此外，相比于其他碳纳米材料，发光碳点在很多领域的研究还未涉及。以上诸多问题制约着碳点发展和应用。