抗自淬灭碳点粉末:固态荧光及双荧光形态的构建

TYN$RA(W9J2[](VC(9Y37DV        碳点是一种新型的零维碳纳米材料,其原料来源广泛、合成工艺简单环保,且具有独特的光电性能、良好的生物相容性和稳定性,在光电器件、生物成像、催化、传感和防伪等领域有巨大的应用潜力。目前,研究仍主要集中于碳点的水溶液体系和固体基质掺杂体系。这些体系都过于依赖分散介质的选择和使用,所以,探索出一种只由单一碳点组成的新体系,将会大大提高碳点在发光领域的竞争力。然而,碳点在固态时由于荧光共振能量转移(FRET),产生严重的荧光淬灭,基本不发光。这一现象使碳点在许多领域的应用受到限制。因此,开发出能有效抵抗自淬灭的具有良好发光性能的碳点固体粉末是一项具有重要意义的课题。

       华南农业大学材料与能源学院刘应亮教授课题组在碳点固体粉末荧光研究方面取得重要进展。该团队在合成过程中采用了聚乙烯醇为碳源,乙二胺等胺类为氮源。在水热作用下,前者不完全碳化,形成石墨化碳核表面包覆着聚合物链的独特结构,避免了在团聚态时因碳核之间的直接接触而发生的p-p堆叠淬灭作用。而后者作为氮源在高温高压下使碳点表面氨基官能化,有效地提高了碳点的量子效率;采用不同类型的胺类,可以获得到不同发射波长的碳点固体粉末。同时,该课题组根据该碳点粉末的固态荧光特性,在不同极性的有机溶剂中构建了一种基于单一碳点的新型双荧光形态,获得了白光。该发现有望推进碳点在光电器件特别是白光LED应用的进程。相关论文发表在Advanced Materials上(DOI: 10.1002/adma.201503380)。