基于CiteSpeace對碳量子點研究進展的可視化分析

閤雪晴 宋亞星 高美美 聶鈺湘 黃宏妙

摘? 要：通過中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫檢索2016—2022年碳量子點相關(guān)的中文文獻，使用CiteSpace軟件針對碳量子點研究進展進行可視化分析，對碳量子點相關(guān)論文的發(fā)文量、合作作者、合作機構(gòu)以及關(guān)鍵詞的突現(xiàn)、共現(xiàn)、聚類進行了研究。625篇中文文獻納入研究中，分析發(fā)現(xiàn)，作者馬紅燕的發(fā)文量最多，16篇；相關(guān)文章發(fā)表最多的機構(gòu)是延安大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院延安市分析技術(shù)與檢測重點實驗室，有16篇；文獻關(guān)鍵詞主要集中在碳量子點的熒光，表明碳量子點的熒光或為研究熱點。

關(guān)鍵詞：碳量子點；文獻計量學(xué)；應(yīng)用；可視化分析

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A? 文章編號：2096-4706（2023）02-0107-05

Visual Analysis of Research Progress of Carbon Quantum Dots Based on CiteSpace

XIA Xueqing， SONG Yaxing， GAO Meimei， NIE Yuxiang， HUANG Hongmiao

（College of Pharmacy， Guangxi University of Chinese Medicine， Nanning? 530200， China）

Abstract： The CNKI database is used to search Chinese literatures related to carbon quantum dots from 2016 to 2022， and CiteSpace software is used to conduct the visual analysis of the research progress of carbon quantum dots. The number of published papers， co-authors， cooperative institutions， and keywords emergence， co-occurrence and clustering are studied. The 625 Chinese literatures are included in the research， and it is found that the number of published papers of author Ma Hongyan is the most with 16. Yan 'an Key Laboratory of Analytical Technology and Detection， School of Chemistry and Chemical Engineering， Yan 'an University， has published the most relevant papers with 16.The keywords in the literature mainly focus on the fluorescence of carbon quantum dots， indicating that the fluorescence of carbon quantum dots may be a research hotspot.

Keywords： carbon quantum dot; bibliometrics; application; visual analysis

0? 引? 言

碳量子點是一種新型[1]的碳納米材料[2]，納米材料具有許多的優(yōu)良性質(zhì)，在很多應(yīng)用領(lǐng)域中具有很大的優(yōu)勢，將碳引入納米材料的應(yīng)用當中具有很大的價值，可減少碳資源的浪費，對于碳量子點的研究引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[3]，成為碳納米材料的研究熱點。研究發(fā)現(xiàn)，碳量子點不僅合成工藝簡單[4]，體積小[5]，表面易于修飾，還具有熒光性，光穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性，化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及良好生物相容性和優(yōu)異水溶性[6]及低毒性[7]的特點，因此，碳量子點被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和其他領(lǐng)域。碳量子點將來源廣的碳資源與性能優(yōu)良的納米材料結(jié)合起來，是納米材料領(lǐng)域里面的一個新突破，成為研究的熱點材料。關(guān)于碳量子點的制備，表征，特點及生物應(yīng)用[8]的研究具有很重要的意義。近年來，有大量關(guān)于研究碳量子點的相關(guān)論文發(fā)表，但是幾乎沒有關(guān)于碳量子點研究進展可視化分析研究的文獻。

CiteSpace軟件的可視化分析運用了文獻計量學(xué)，以碳量子點相關(guān)文獻為研究的資料，用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)的定量方法，對相關(guān)文獻的數(shù)量關(guān)系、分布規(guī)律及文獻之間的內(nèi)在聯(lián)系進行了研究，通過CiteSpace[9]軟件實現(xiàn)了對碳量子點研究進展相關(guān)文獻可視化分析。CiteSpace由美國德雷塞爾大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的華人學(xué)者陳超美博士開發(fā)，主要用于計量和分析科學(xué)文獻數(shù)據(jù)的信息可視化軟件[10]，該軟件可以分析繪制各種研究領(lǐng)域的信息全景，還可以識別某個領(lǐng)域中最關(guān)鍵的文獻以及研究熱點和發(fā)展方向，目前已在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[11]。在這個探索分析中，CiteSpace軟件對碳量子點研究的相關(guān)文獻的作者、機構(gòu)和關(guān)鍵詞進行了可視化分析，并繪制可視化分析得出的圖譜。運用CiteSpace軟件可以快速地整理出碳量子點研究的基礎(chǔ)及其發(fā)展演化，并且能夠分析碳量子點的研究熱點，還可以預(yù)測碳量子點技術(shù)未來的前沿方向。

1? 研究資料與研究方法

1.1? 數(shù)據(jù)資料

在CNKI[12]數(shù)據(jù)平臺上，設(shè)置主題為碳量子點，檢索2016年1月1日至2022年3月20日時間段中的相關(guān)文獻。由于早期關(guān)于碳量子點的探究處于摸索階段，相對而言，近期關(guān)于碳量子點的研究是比較豐富全面成熟的，尤其是近五年來，越來越多的學(xué)者對碳量子點開展了研究，另一方面，通過查詢，發(fā)現(xiàn)國外關(guān)于碳量子點的研究文獻是比較多的，但是可以看到許多研究的點與中國是有所重合的，并且這里主要想對中國國內(nèi)關(guān)于碳量子點研究現(xiàn)狀進行一個分析，所以排除了外文文獻，以及中國國內(nèi)早期關(guān)于碳量子點研究的文獻，將納入標準確定為近五年碳量子點的相關(guān)研究，共檢索出625篇相關(guān)文獻，以Refworks格式導(dǎo)出這625篇文獻，并在CiteSpace軟件中使用格式轉(zhuǎn)換功能對這625篇文獻進行格式轉(zhuǎn)換，以備可視化分析利用。

1.2? 研究方法

運用CiteSpace軟件對數(shù)搜集到的據(jù)進行可視化分析。設(shè)置情況：時間分段（time slicing）為2016-2022年，時間切片為1年；依次選擇分析的節(jié)點類型（node types）為作者（author）、機構(gòu)（institution）、關(guān)鍵詞（key-words）[13]。具體設(shè)定如下：節(jié)點為作者：閾值（top Nper slice）是30，無修剪（pru-ning）；節(jié)點為機構(gòu)：閾值（top Nper slice）是30，吳修剪（pruning）；節(jié)點為關(guān)鍵詞：閾值（top Nper slice）是30，修剪（pruning）為pathfinder+pruning sliced networks+pruning the merged network。設(shè)置完各個節(jié)點的參數(shù)以后，對各個節(jié)點依次進行可視化分析展示，碳量子點研究的各種相關(guān)知識圖譜生成以后，對各圖譜進行分析。其中，核心作者群與高頻關(guān)鍵詞和關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析圖譜中每一個節(jié)點就代表一位作者，作者之間連接的線段代表他們之間的合作關(guān)系，合作關(guān)系越緊密，線越短；作者發(fā)文量越大，節(jié)點的字體越大越深；在高頻關(guān)鍵詞和關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析圖譜中中心度在知識結(jié)構(gòu)的演變中扮演重要的角色，中心度大于0.1的節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中有重要的位置，反映該研究的熱點方向。關(guān)鍵詞聚類分析圖譜可以直觀的顯示出相關(guān)研究領(lǐng)域的研究熱點和方向，聚類圖譜的聚類模塊值modularity（Q）和聚類平均輪廓值silhouette（S）這兩個參數(shù)值指標，可以反映聚類圖譜的好壞，一般認為Q值和S值都大于0.4時合理，且Q越大越適合聚類，聚類模塊結(jié)構(gòu)顯著，S越大，表示聚集為一類的關(guān)鍵詞性質(zhì)越相似，聚類的可信度就越高。

2? 分析結(jié)果

2.1? 文獻基本情況

2.1.1? 文獻發(fā)表情況

圖1顯示的是2016年至2022年關(guān)于碳量子點的研究文獻在中國知網(wǎng)（CNKI）上的發(fā)文趨勢情況。由圖可以看出，關(guān)于碳量子點發(fā)文量的研究有三個階段。第一個階段是2016—2019年，在這4年內(nèi)，碳量子點相關(guān)研究的發(fā)文數(shù)量快速遞增，并于2019年發(fā)文量達到峰值，發(fā)表文章為130篇；第二個階段為2019—2021年發(fā)文量呈波動式下降趨勢；第三階段為2021—2022年，年發(fā)文量呈現(xiàn)下降趨勢，由于納入的相關(guān)文獻截止到2022年3月，所以2022年的發(fā)文數(shù)量比較少，文獻量相較于2021年有所減少。

2.1.2? 核心作者群

圖2展示的是關(guān)于作者群的CiteSpace可視化分析具體情況。統(tǒng)計了研究碳量子點的作者以及各位作者的發(fā)文數(shù)量，在共現(xiàn)圖譜中出現(xiàn)的作者共有182位，這些作者出現(xiàn)的頻次一共有450次，由圖可以直觀地看出，發(fā)文量最多的是馬紅艷、李滿秀、張越誠、任光明、孫雪花、楊亞玲、郝曉亮、田銳，他們關(guān)于碳量子點研究的發(fā)文量都大于5篇，如表1所示。

2.1.3? 研究機構(gòu)共現(xiàn)分析

對發(fā)文機構(gòu)的分析如圖3所示。延安大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院延安市分析技術(shù)與檢測重點實驗室為16篇，為發(fā)文量最高的研究機構(gòu)；忻州師范學(xué)院化學(xué)系次之，發(fā)文15篇；遼寧科技大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院位列第三，發(fā)文6篇；昆明理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院和太原理工大學(xué)新材料界面科學(xué)與工程教育部重點實驗室并列第四，發(fā)文5篇，如表2所示。

2.2? 研究熱點分析

2.2.1? 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

圖4顯示的是關(guān)于高頻關(guān)鍵詞和關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析都關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜。圖譜中的共現(xiàn)關(guān)鍵詞有146個，頻次一共是1 161，有18個關(guān)鍵詞在關(guān)于碳量子點研究領(lǐng)域的發(fā)文量大于10篇，如表3所示，碳量子點、熒光[14]、熒光探針、熒光猝滅[15]、光催化[16]是頻次排在前5的關(guān)鍵詞。在分析圖譜中顯示，具有較高中心性的關(guān)鍵詞依次為碳量子點（0.94）、熒光探針（0.46）、熒光（0.32）、熒光猝滅（0.28）、氮摻雜碳量子點（0.18）?？梢娞剂孔狱c研究熱點主要集中在碳量子點、熒光、熒光探針、熒光猝滅、雜原子摻雜[17]等領(lǐng)域。

2.2.2? 關(guān)鍵詞聚類分析

146個主要中文關(guān)鍵詞的自動聚類情況如圖5所示，得到了碳量子點研究中文文獻關(guān)鍵詞的聚類網(wǎng)絡(luò)，共有9個聚類模塊，圖譜的Q值為0.616，聚類非常顯著；S值為0.612 3，聚類信度較高，各聚類模塊中含有的關(guān)鍵詞歸納情況以及各研究主題的總結(jié)情況如表4所示。關(guān)鍵詞聚類圖譜顯示了多個聚類的重疊，這表示該部分聚類結(jié)構(gòu)明顯，聚類效果比較好。由圖5可見#2、#3、#5均為碳量子點的應(yīng)用研究，#6、#7均為碳量子點作用機制的探究。

2.2.3? 關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析

圖6顯示了由CiteSpace軟件探測碳量子點相關(guān)文獻關(guān)鍵詞得到的25個突現(xiàn)詞，其中光催化劑、Cu2+、制備、可見光、生物成像[18]、應(yīng)用、光致發(fā)光性能[19]、熒光特性、熒光猝滅法、生物質(zhì)焦油是突現(xiàn)度排在前10的關(guān)鍵詞。

3? 討論與展望

近年來，關(guān)于碳量子點的研究日益豐富，各研究者從不同的方面對碳量子點進行探究并總結(jié)發(fā)文。本研究對中藥碳量子點近5年的研究進行文獻計量及可視化分析，梳理了碳量子點研究領(lǐng)域的知識結(jié)構(gòu)及發(fā)展歷程，挖掘研究熱點和前沿，可為碳量子點后續(xù)研究方向提供參考依據(jù)，以促進對它深入研究，更好地發(fā)揮它的應(yīng)用價值。該領(lǐng)域的研究存在以下特點。

3.1? 文獻基本情況討論

學(xué)術(shù)領(lǐng)域中文獻的數(shù)量是反映該領(lǐng)域發(fā)展規(guī)律的重要指標，年發(fā)文量是可以體現(xiàn)學(xué)科或主題發(fā)展趨勢的重要內(nèi)容，了解年發(fā)文量有利于研究者對該學(xué)科或主題進行回顧性分析和未來展望。CiteSpace軟件分析顯示2016—2022年關(guān)于碳量子點研究的發(fā)文量總體看來是穩(wěn)定增長的，發(fā)文量最高的年份有130篇，由此可以看出學(xué)者們在不斷地挖掘關(guān)于碳量子點的應(yīng)用價值。接著依次對核心作者群、研究機構(gòu)進行了分析。對核心作者群進行分析，不同的線條顏色表示了不同年份的作者發(fā)文情況，深藍色線條網(wǎng)絡(luò)部分顯示的是2016年發(fā)文的作者，湖藍色、翠綠色、綠色、嫩綠色、黃色線條網(wǎng)絡(luò)部分分別顯示的是2017、2018、2019、2020、2021年發(fā)文的作者，各顏色線條網(wǎng)絡(luò)顯示同年份發(fā)文作者之間的合作聯(lián)系比較密切，但不同年分的發(fā)文作者之間聯(lián)系不大，說明不同階段對碳量子點的研究側(cè)重點不一，而每個階段的研究者之間對于對方研究方面的討論合作不多，未來關(guān)于碳量子點的研究，可以嘗試與之前對碳量子點的各方面研究的學(xué)者進行探討合作學(xué)習(xí)。關(guān)于研究機構(gòu)的分析，可以看到關(guān)于碳量子點的研究機構(gòu)還是比較多的，尤其是各類學(xué)校，這個情況說明了目前碳量子點研究領(lǐng)域的主力是各醫(yī)學(xué)類高校，并且這些高校已經(jīng)有了一些學(xué)術(shù)成果，但各機構(gòu)之間的合作比較少，而且各機構(gòu)對于碳量子點的研究側(cè)重點也不盡相同，未來要是可以在不同機構(gòu)取得一定的合作，那么不同機構(gòu)對碳量子點的研究優(yōu)勢可能會發(fā)揮更大的作用。

3.2? 研究熱點討論

關(guān)鍵詞可以直觀地反映出研究的重點，是文章主題的高度概括和濃縮。本研究中，由關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析可得熒光、熒光探針是目前關(guān)于碳量子點研究的熱點。碳量子點、熒光[20]、熒光探針[21]、熒光猝滅、光催化等是本研究中的高頻關(guān)鍵詞。頻次較高的關(guān)鍵詞還有生物成像、制備、檢測等。此外聚類分析顯示碳量子點的應(yīng)用和制備是主要的研究方面。突現(xiàn)詞是指在短時間內(nèi)出現(xiàn)頻率驟增的關(guān)鍵詞，突現(xiàn)率則是指在短時間內(nèi)出現(xiàn)頻率驟增的強度，突現(xiàn)詞和突現(xiàn)率可以變現(xiàn)研究前沿的發(fā)展趨勢，關(guān)鍵詞突現(xiàn)能進一步揭示碳量子點研究的前沿變化及熱點轉(zhuǎn)移，還可以直觀地展示研究前沿之間的演進路徑和交互關(guān)系，統(tǒng)計顯示近年國內(nèi)學(xué)者主要側(cè)重碳量子點的制備、表征、特點及其應(yīng)用研究，提示碳量子點結(jié)合技術(shù)，預(yù)測靶向治療可能是未來研究的重點。本文基于CiteSpace對CNKI中文數(shù)據(jù)庫中碳量子點領(lǐng)域相關(guān)文獻進行了可視化分析，雖然統(tǒng)計的結(jié)果可能存在一定的主觀性，且可視化圖像一般為二維圖像，想要了解更完整的信息有待更深入的研究，但CiteSpace隨著科技的不斷發(fā)展和信息技術(shù)的不斷完善會不斷向前發(fā)展，而關(guān)于碳量子點的研究分析會越來越精細，關(guān)于它的研究方向及熱點會越來越清晰。

3.3? 展望

關(guān)于碳量子點的研究及分析，可以看到碳量子點具有許多傳統(tǒng)醫(yī)藥材料所不具備的優(yōu)點，比如它的制備簡潔易得，還有它本身所具有的熒光性、低毒性、高生物相容性等特點，可以嘗試與傳統(tǒng)藥物結(jié)合，尤其是與傳統(tǒng)的中醫(yī)藥的結(jié)合，可以更有效更好的發(fā)揮它的作用，尤其是它在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的價值，比如生物成像、藥物[22]及其他成分或離子的檢測、藥物負載[23]，甚至可以挖掘它本身的抗菌[24]抗炎[25]抗腫瘤[26]活性作用。而這個CiteSpace 5.6.R5軟件就對碳量子點未來的研究趨勢起到了非常重要的作用。

4? 結(jié)? 論

本文運用了CiteSpace軟件的文獻計量學(xué)方法，對中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中關(guān)于碳量子點這一主題研究的相關(guān)文獻進行了系統(tǒng)分析，通過知識圖譜的形式展現(xiàn)了關(guān)于碳量子點領(lǐng)域核心作者、機構(gòu)合作以及研究熱點概況，得出基于碳量子點熒光及醫(yī)學(xué)應(yīng)用可作為未來研究的重點，并對其在生物醫(yī)學(xué)上的研究進行了展望。對碳量子點的應(yīng)用價值進行更全面系統(tǒng)地挖掘，對于碳量子點關(guān)于疾病的治療具有重要的指導(dǎo)意義。

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作者簡介：閤雪晴（1997.12—），女，漢族，湖北隨州人，碩士研究生在讀，研究方向：中藥化學(xué)成分研究與應(yīng)用；通訊作者：黃宏妙（1980.10—），女，廣西博白人，教授，博士，研究方向：中藥化學(xué)成分及中藥納米制劑研究。

收稿日期：2022-09-19

基金項目：廣西區(qū)自然基金面上項目（2019

GXNSFAA185053）；廣西中醫(yī)藥大學(xué)科研課題面上項目（2019MS004，2019MS004）；廣西中醫(yī)藥大學(xué)一流學(xué)科建設(shè)開放課題（2019XK130）；廣西研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地（桂學(xué)位〔2021〕6號）