使用碳点纳米粒子从单一光源发出的多个波长的光

时间：2022-05-26 13:25:05 来源：

双色发射碳点（CD）的光致发光变化取决于其浓度。蓝色和红色发射在不同的粒子间距离上显示出不同的贡献。

KAIST的研究人员已经合成了纳米粒子的集合，这些粒子称为碳点，能够从单个粒子发出多种波长的光。此外，研究小组发现，碳点的散布或每个点之间的粒子间距离会影响碳点发出的光的特性。这一发现将使研究人员能够了解如何控制这些碳点并创建对环境负责的新型显示器，照明和传感技术。

在过去的十五年中，对能够发光的纳米粒子（例如量子点）的研究一直是人们感兴趣的领域。这些颗粒或磷光体是由各种材料制成的纳米颗粒，这些材料能够通过利用材料的量子力学性能来发射特定波长的光。这提供了开发照明和显示解决方案以及仪器中更精确的检测和感测的新方法。

随着技术变得越来越小和越来越复杂，由于从点发出的颜色的纯度以及它们满足所需光学特性的可调性，荧光纳米粒子的使用在许多应用中已得到显着增加。

碳点（一种荧光纳米粒子）已引起研究人员的兴趣增加，他们希望替代非碳点，而碳点的构造需要对环境有毒的重金属。由于它们主要由碳组成，因此低毒性和极佳的固有光学性能可调节性极具吸引力。

碳点的另一个显着特征是它们能够从单个纳米粒子发出多个波长的光。可以在单个激发源下激发这种多波长发射，通过同时发射多个波长，可以从单个粒子简单而可靠地生成白光。

碳点还表现出浓度依赖性的光致发光。换句话说，单个碳点之间的距离影响碳点随后在激发源下发出的光。这些综合特性使碳点成为独特的来源，将导致极其精确的检测和感测。

但是，这种浓度依赖性还没有被完全理解。为了充分利用碳点的功能，必须首先发现控制看似可变的光学特性的机制。先前已经推论出碳点的浓度依赖性是由于氢键作用。

现在，由化学与生物分子工程学系的Do Hyun Kim教授领导的KAIST研究小组提出并证明，双色发射性是由于每个碳点之间的粒子间距离所致。该研究发表在第36期物理化学化学物理学

该论文的第一作者，博士候选人孝正佑（Hyo Jeong Yoo），以及金教授和研究员炳恩国（Byeong Eun Kwak），研究了当改变碳点之间的距离或浓度时，红色和蓝色的相对光强度如何变化。他们发现，随着浓度的调整，从碳点发出的光会发生转变。通过改变浓度，该团队能够控制颜色的相对强度，并同时发射它们以从单一光源产生白光（见图）。

“在以前的研究中，碳点的光致发光对不同粒子间距离的发射源的变化的浓度依赖性已经被忽略了。通过分析碳点的双色发射现象，我们相信这一结果可能为研究其光致发光机理提供新的视角。” Yoo解释说。

新分析的控制碳点光致发光的能力可能会在固态照明应用和传感的持续发展中大量使用。

参考：Hyo Jeong Yoo，Byeong Eun Kwak和Do Hyun Kim于2020年6月25日发表论文，粒子间距离是控制碳点双重发射特性的关键因素，物理化学，化学物理
。DOI：10.1039 / D0CP02120B

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