Een recente studie, aangesloten bij UNIST heeft een nieuw type koolstof nanomaterialen ontwikkeld, in staat om vormen en kleuren te veranderen, afhankelijk van het type oplosmiddel dat wordt gebruikt. Dergelijke materialen hebben veel aandacht getrokken vanwege hun unieke optische eigenschappen en structuren.

In de studie, het gezamenlijke onderzoeksteam, onder leiding van professor Byung Soo Kim en professor Oh Hoon Kwon heeft een uniek ontwerp en synthese van hybride koolstofnanobladen (CNS's) gepresenteerd, die een sterk solvatochroom gedrag vertonen met een brede kleurafstembaarheid variërend van blauw tot oranje en zelfs tot wit in verschillende oplosmiddelen.

Dit unieke hybride CNS herbergt clusters van koolstofnanoringen op het oppervlak van grafeenoxide (GO) nanosheets als het product van de hydrothermische reactie van kleine moleculaire voorlopers in de aanwezigheid van GO-nanosheets. Bovendien, onder UV en zichtbaar licht excitatie, het hybride CNS vertoont een afstembare emissie die het brede scala aan kleuren omspant in een reeks oplosmiddelen met verschillende polariteiten.

Volgens het onderzoeksteam dit interessante spectroscopische gedrag blijkt afkomstig te zijn van waterstofbindingsinteracties tussen CNS en oplosmiddelen, die uiteindelijk de morfologische overgang van het CZS van 2D-vellen naar 3D verfrommelde morfologieën induceren, die de levensduur van emissieve staten beïnvloeden.

"De clusters van koolstofnanoringen op het oppervlak van GO-nanobladen hebben verschillende chemische reacties, afhankelijk van de eigenschappen van oplosmiddelen, " zegt Yuri Choi (gecombineerde MS/Ph.D. student Natuurwetenschappen), de eerste auteur van de studie. "Het spectroscopische gedrag van CNS blijkt afkomstig te zijn van waterstof (H)-bindingsinteracties tussen CNS en oplosmiddelen."

"Dit is een van de eerste onderzoeken die duidelijk aantoont dat de vorm van het CZS varieert afhankelijk van de oplosmiddelen, ", zegt professor Kim. "Door dit onderzoek, we hopen de fysieke eigenschappen van hybride materialen te verbeteren en de toepassingsgebieden uit te breiden."

In de studie, Professor Kwon en zijn team analyseerden de basisprincipes van fluorescerende lichtregeling voor CNS's, met behulp van tijdsopgeloste elektronische spectroscopie. In het protische oplosmiddel, de structuur van het CZS toonde aan dat oranje emissie werd aangetoond door het verlies van energie, veroorzaakt door het ontbreken van H-binding in een CZS. Anderzijds, het toonde de groene emissie als gevolg van minder energieverlies in het aprotische oplosmiddel.

Deze studie is ondersteund door de National Research Foundation of Korea (NRF) subsidie ​​en door het Institute of Basic Science, Korea. Het onderzoeksteam verwacht dat deze nieuwe zachte koolstofnanostructuur een nieuwe mogelijkheid kan bieden om de fotofysische eigenschappen van koolstofnanomaterialen aan te passen.