Квантовые точки(КТ) относятся к полупроводниковым наночастицам с размером меньше боровского радиуса экситона и проявляющими эффекты квантового ограничения. Из-за эффекта квантового ограничения излучение флуоресценции квантовых точек зависит от их диаметра и химического состава. Путем соединения с поверхностями полупроводников можно улучшить их оптические и фотохимические свойства. Традиционные квантовые точки в основном состоят из элементов тяжелых металлов. Хотя их превосходные характеристики широко используются в таких областях, как биологическая визуализация, электрохимия и преобразование энергии, элементы тяжелых металлов могут вызывать загрязнение окружающей среды и влиять на здоровье организмов.
Углеродные квантовые точки (CQD)обычно относятся к монодисперсным сферическим наноуглеродным материалам размером менее 10 нм, состоящим из углеродного ядра sp2/sp3 и внешних функциональных групп кислорода/азота. Он имеет превосходные характеристики, аналогичные традиционным полупроводниковым квантовым точкам, но может эффективно преодолевать такие недостатки, как высокая токсичность и плохая биосовместимость. Он имеет широкий спектр источников, его легко синтезировать и легко функционализировать, что делает его идеальным материалом-заменителем традиционных полупроводниковых квантовых точек.
Химическая структура
Углеродные квантовые точки обычно представляют собой сферические частицы диаметром менее 10 нм, состоящие из углеродных кластеров sp2/sp3 с аморфной или нанокристаллической структурой. Исследования показали, что структуру и физико-химические свойства углеродных квантовых точек можно избирательно изменять путем введения различных поверхностных дефектов, легирования гетероатомами и функциональными группами.
Оптические свойства углеродных квантовых точек
Углеродные квантовые точки обладают различными превосходными оптическими свойствами, такими как оптическое поглощение, фотолюминесценция, хемилюминесценция и электрохемилюминесценция. Эти оптические свойства являются основой для применения углеродных квантовых точек во многих областях.
Оптическое поглощение
Переход π — π* связи C=C позволяет углеродным квантовым точкам иметь сильное оптическое поглощение в ультрафиолетовой области и может распространяться в область видимого света. Некоторые углеродные квантовые точки также претерпят n-π*-переходы по связи C=O. Спектр поглощения можно регулировать введением функциональных групп и пассивацией поверхности.
Фотолюминесценция
Квантовые эффекты углеродных квантовых точек разного размера вызваны разными эмиссионными ловушками на поверхности, а эффективная пассивация поверхности является необходимым условием для того, чтобы углеродные квантовые точки имели сильную фотолюминесценцию. Различная пассивация поверхности позволяет достичь желаемых характеристик фотолюминесценции. Кроме того, фотолюминесценция углеродных квантовых точек также зависит от pH.
Апконверсионная люминесценция
Люминесценция с повышением конверсии (UCPL) относится к оптическому явлению, при котором вещество одновременно поглощает два или более фотонов, что указывает на то, что длина волны излучения меньше длины волны возбуждения (антистоксово излучение). Исследования показывают, что ап-конверсионная люминесценция возникает в результате перехода от высокоэнергетических π-орбиталей к σ. Орбитальная релаксация электронов может быть вызвана утечкой из вторичной дифракционной части монохроматора во флуоресцентном спектрометре.
Хемилюминесценция
Углеродные квантовые точки проявляют хемилюминесценцию (ХЛ) при сосуществовании с MnO4- или Ce4+. Причиной хемилюминесценции считается совпадение излучения электронов, образующихся при химическом восстановлении, и дырок, образующихся при термическом возбуждении.
Электрохемилюминесценция
Углеродные квантовые точки обладают свойствами электрохемилюминесценции (ECL). Под действием напряжения перенос электрона, генерируемый окислительно-восстановительным состоянием углеродных квантовых точек, аннигилирует, образуя возбужденное состояние, которое генерирует сигнал электрохемилюминесценции в процессе релаксации возвращения в основное состояние.
Электронный перевод
Возбужденные состояния и связанные с ними переходные явления углеродных квантовых точек связаны с эмиссией флуоресценции и окислительно-восстановительными процессами. Эффект фотоиндуцированного переноса электронов (ПЭТ) является основой преобразования энергии и каталитического применения углеродных квантовых точек. Исследования показали, что на эффективность переноса электронов углеродных квантовых точек в основном влияет легирование ядер углерода, функциональных групп и гетероатомов.
Биологическая эффективность
Углеродные квантовые точки обладают значительно более высокой биосовместимостью, чем другие наноматериалы. Исследования показали, что большинство квантовых точек чистого углерода и квантовых точек углерода с пассивированной поверхностью не обладают значительной цитотоксичностью. В некоторых случаях пассивация и функционализация поверхности могут привести к снижению биологической токсичности углеродных квантовых точек.
SAT NANO является поставщиком углеродных квантовых точек в Китае. Мы можем предложить синюю и зеленую флуоресценцию. Если у вас есть что-то интересное, свяжитесь с нами по адресу admin@satnano.com.
