Carbon dots (CD's) zijn nieuwe op koolstof gebaseerde fotoluminescentie (PL) nanomaterialen met een kern-schaalmotief. Vanwege hun fascinerende voordelen, zoals chemische inertie, hoge kwantumopbrengsten (QY's), hoge oplosbaarheid in water, thermische stabiliteit en uitstekende biocompatibiliteit, hebben cd's veel aandacht getrokken in verschillende onderzoekstoepassingen, zoals kankerdiagnose, fototherapie en opto-elektronische apparaten. De onderliggende PL-fenomenen van cd's blijven echter een mysterie vanwege de polydispersiteit van de producten en de moeilijkheid om hun atomaire structuren vast te stellen.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Light Science &Application , heeft een team van wetenschappers, onder leiding van professor Siyu Lu en Yuxi Tian van het College of Chemistry, Zhengzhou University, en School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University, China, en collega's een innovatieve benadering ontwikkeld om het vormingsproces te onderzoeken en fluorescentiemechanisme van op o-fenyleendiamine gebaseerde rode emissie-cd's.

Hiertoe ontwierpen ze zes rode emissie-cd's met verschillende bereidingsmethoden, en ze vertoonden allemaal dezelfde absorptie- en PL-spectra na zuivering. De karakterisering van hun structuren door een reeks tests toont aan dat ze vergelijkbare koolstofkernstructuren hebben, terwijl spectrale karakterisering de verschillende oppervlaktetoestanden van de CD's bevestigde. Bovendien bevestigde transiënte absorptie (TA) spectroscopie in combinatie met single-particle PL-spectroscopietechnologie dat de rode emissie afkomstig was van de overgang van verschillende vibratie-energieniveaus in hetzelfde PL-centrum.

Ten slotte bevestigden theoretische berekeningen in combinatie met thermogravimetrische analyse het vormingsproces van dergelijke cd's. Daarom stelt dit werk een systematische manier voor om het emissiemechanisme van CD's met rode emissie te analyseren, die kan worden gebruikt als een gids voor de analyse van de structuur en het mechanisme van andere soorten CD's.

De aanwezigheid van aromatische gebieden en sommige niet-geconjugeerde gebieden in CD's bewijst de hybride structuur, dat wil zeggen dat deze geconjugeerde en niet-geconjugeerde structuren zowel in de koolstofkern als in een polymeerschil voorkomen. Deze wetenschappers vatten samen dat er geen duidelijke grens is tussen de koolstofkern en de oppervlakteschil van cd's, maar de "dichtheid" van de twee delen is anders. Er zijn meer geconjugeerde structuren in de koolstofkern en meer polymeerketens in de schaal.

Verder bevestigden deze wetenschappers hun beweringen door gebruik te maken van meerdere karakteriseringen:

1. De vervalafhankelijke verschilspectroscopie toont dezelfde resultaten van vier monsters, wat bewijst dat de fotofysische processen hetzelfde zijn voor alle vier cd's. De pasresultaten van de cd's waren vergelijkbaar en de dragers gingen door hetzelfde ontspanningskanaal.
2. De single-particle PL-spectra toonden aan dat alle spectra van individuele CD's zeer consistent waren met het ensemble-spectrum, wat aangeeft dat de multimodale emissie van CD's uit zichzelf voortkwam, in plaats van de superpositie van meerdere lichtgevende soorten.
3. Temperatuurafhankelijke Raman-spectroscopie bewijst direct dat cd's een nieuwe soort zijn, anders dan kwantumdots en organische moleculen, die de eigenschappen van beide materialen bezitten.
4. Berekening van de dichtheidsfunctionaaltheorie laat zien dat in het hydrothermale proces oPD de neiging heeft om te aggregeren en vlakke structuren te vormen. Vervolgens assembleren de vlakke structuren zichzelf om bolvormige cd's te vormen.

"Dit artikel verduidelijkt het algemene PL-mechanisme en het vormingsproces van op oPD gebaseerde rode-emissie-cd's. Dit uniforme mechanisme biedt een nieuwe methode voor het analyseren van de structuur-eigenschapsrelatie van cd's en maakt zo de weg vrij voor het analyseren van andere soorten cd's, waardoor onaangeboorde kansen", zeggen de wetenschappers. + Verder verkennen

Veel kleuren uit een enkele stip