Hans Ågren Small内封面:掺杂元素间的能量转移助力碳量子点新应用

碳量子点是以粒径小于10纳米的碳质骨架和表面基团构成的纳米材料,其具有毒性小,生物相容性好,发射波长可调等突出优势,在过去的十几年中受到了人们的广泛关注。然而元素的单一性限制了其功能化,因此衍生出各类碳量子点的修饰和复合物制备方法,其中元素掺杂是实现碳量子点功能化的主要途径之一。相比于非金属元素的掺杂,金属杂原子外有更多的未占据轨道,也有更多的机会失去电子,从而使掺杂CQDs的物理化学性质更大程度上发生变化。引入金属杂原子可以显著调节电荷密度和电荷跃迁机制,有利于进一步探索金属掺杂碳量子点的新应用。

最近,杭州师范大学高凌锋副教授与深圳大学张晗教授、乌普萨拉大学Hans Ågren教授合作报道了过渡金属掺杂碳量子点的简便方案,并系统研究了基于元素掺杂碳量子点的光电响应行为。研究表明,掺杂元素的种类以及含量都可以通过改变水热反应的前驱体和配比来精确调控。一方面,过渡金属元素的引入能够提高整体材料对光的吸收。另一方面,均匀分布的掺杂元素也为内部能量转移构建了有效通道,从而大大提高了碳量子点的光电响应性能。此外,由于碳量子点的宽发射光谱与掺杂镧系金属的窄吸收光谱的重叠,构建的光电探测器件展现出窄波段响应的特征,为窄带响应探测器的构建提供了新的思路。

相关工作近期发表于《Small》,并被选为今年第52期内封面(预计将于12月29日发布)。论文的共同第一作者为杭州师范大学高凌锋副教授和南京中医药大学王路得讲师,杭州师范大学高凌锋副教授、深圳大学张晗教授以及乌普萨拉大学Hans Ågren教授为共同通讯作者。

上述研究工作得到了国家自然科学基金项目(61875138, 62005177, 82001967)和河南省优秀海外科学家研究中心项目(GZS2020011)的支持。

通讯作者简介

高凌锋:杭州师范大学材料与化学化工学院副教授,主要研究方向为新型低维纳米材料制备及其光电性质。至今发表SCI论文40余篇,其中第一/通讯作者论文22篇。

http://fmaterials.hznu.edu.cn/c/2021-09-13/2588304.shtml

张晗:深圳大学特聘教授、深圳市黑磷工程实验室主任、博士生导师。美国光学学会会士、基金委“优青”、科睿唯安“高被引科学家(2018-2021)”、广东省科技领军人才等。长期从事低维材料光电器件相关研究,以通讯作者发表中科院一区论文超过100篇,论文总被引超过49,000次,H-index指数126。

Hans Ågren:乌普萨拉大学首席教授,在瑞典四所大学和瑞典以外17所大学担任客座教授,包括哈工大长江学者讲座教授,河南大学讲座教授,上海科大诺贝尔联合研究中心外国客座教授等。目前发表SCI论文百余篇,论文总被引超过40,000次,H-index指数92。

论文信息:

A Facile Approach for Elemental-Doped Carbon Quantum Dots and Their Application for Efficient Photodetectors

Lingfeng Gao*, Lude Wang, Artem V. Kuklin, Jie Gao, Shouchun Yin, Hans Ågren*, Han Zhang*

Small

DOI: 10.1002/smll.202105683

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202105683