Modulation til sonoluminescens opnået i nærvær af kulstofnano-prikker i vand

Forskere ledet af prof. Xu Wen fra Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) under det kinesiske videnskabsakademi, sammen med deres samarbejdspartnere fra Chongqing Medical University, for nylig undersøgt indflydelsen af ​​carbon nanodots (CND'er) på sonoluminescenseffekt, og de fandt ud af, at farven på sonoluminescens drevet af intens ultralyd kunne ændres fra ultraviolet-blå i vand til orange ved tilstedeværelsen af ​​CND'er i vand.

"Det viser en lys orange farve, " sagde prof. Xu, hvem ledede holdet, "og det kan endda ses med blotte øjne."

Under påvirkning af den fokuserede intense ultralyd, hvis det negative akustiske tryk er større end kavitationstærsklen for en væske, kavitationen finder sted, og boblerne kan induceres i væsken. Disse bobler gennemgår langsom ekspansion og hurtigt kollaps. I det øjeblik, hvor boblen kollapser, lysglimt kan genereres og observeres, som er kendt som sonoluminescens. Ud over, Hydroxylradikaler spiller en vigtig rolle i sonoluminescenseffekten i vand.

I dette arbejde, moduleringen var så stærk, at farven på sonoluminescens kunne ændres betydeligt. Forskerne målte sonoluminescensspektre og pulser i vand såvel som i CND vandig opløsning, og undersøgte ændringerne i CND'er efter sonoluminescenseksperiment.

"Takket være koblingen af ​​de C-baserede bindinger på CND'er med frie hydroxylradikaler genereret under kavitations- og sonoluminescensprocesserne, vi havde moduleringen, " sagde Xu, "disse resultater giver eksperimentelt bevis for forståelsen af ​​mekanismen bag sonoluminescenseffekten."

På den anden side, ultralydsbehandling er en almindelig teknik, der anvendes til syntese af kulstof nanomaterialer. Denne gang, forskerne fandt ud af, at den intense ultralyd medførte både fysiske og kemiske effekter på CND'er.

Fysisk, intens ultralyd kunne reducere størrelsen og resultere i en bedre krystallisation af kulstofkernen sammen med en mere ensartet spredning af CND'er. Kemisk, Hydroxylradikal genereret af kavitationen og sonoluminescensen kunne føre til kædelignende oxidationsreaktioner med de funktionelle grupper på CND'er for at danne flere carboxylgrupper. Disse resultater er nyttige til at designe, syntetisere og modulere de fluorescerende kulstofprikker.