Electron-phonon-koblingsassisteret universel rød luminescens af o-phenylendiamin-baserede carbonprikker

Carbon dots (CD'er) er nye kulstofbaserede fotoluminescens (PL) nanomaterialer med et kerne-skal-motiv. På grund af deres fascinerende fordele, såsom kemisk inertitet, høje kvanteudbytter (QY'er), høj vandopløselighed, termisk stabilitet og fremragende biokompatibilitet, har CD'er tiltrukket sig omfattende opmærksomhed i forskellige forskningsapplikationer, såsom cancerdiagnose, fototerapi og optoelektroniske enheder. Imidlertid forbliver de underliggende PL-fænomener ved CD'er et mysterium på grund af produkternes polydispersitet og vanskeligheden ved at fastslå deres atomare strukturer.

I et nyt papir offentliggjort i Light Science &Application , et team af videnskabsmænd, ledet af professor Siyu Lu og Yuxi Tian fra College of Chemistry, Zhengzhou University og School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University, Kina, og kolleger har udviklet en innovativ tilgang til at undersøge dannelsesprocessen og fluorescensmekanisme af o-phenylendiamin-baserede røde emissions-CD'er.

Til dette formål designede de seks røde emissions-CD'er ved hjælp af forskellige forberedelsesmetoder, og alle udviste de samme absorptions- og PL-spektre efter oprensning. Karakteriseringen af ​​deres strukturer ved en række test viser, at de har lignende kulstofkernestrukturer, mens spektral karakterisering bekræftede de forskellige overfladetilstande af CD'erne. Endvidere bekræftede transient absorption (TA) spektroskopi kombineret med enkelt-partikel PL spektroskopi teknologi, at den røde emission stammede fra overgangen af ​​forskellige vibrationsenerginiveauer i det samme PL center.

Endelig bekræftede teoretiske beregninger kombineret med termogravimetrisk analyse dannelsesprocessen af ​​sådanne CD'er. Derfor foreslår dette arbejde en systematisk måde at analysere emissionsmekanismen for røde emissions-CD'er, som kan bruges som en guide til analyse af strukturen og mekanismen af ​​andre typer CD'er.

Tilstedeværelsen af ​​aromatiske områder og nogle ikke-konjugerede områder i CD'er beviser hybridstrukturen, det vil sige, at disse konjugerede og ikke-konjugerede strukturer eksisterer i både carbonkernen og en polymerskal. Disse videnskabsmænd opsummerer, at der ikke er nogen klar grænse mellem carbonkernen og overfladeskallen på CD'er, men "densiteten" af de to dele er forskellig. Der er flere konjugerede strukturer i kulstofkernen og flere polymerkæder i skallen.

Yderligere bekræftede disse videnskabsmænd deres påstande ved at bruge flere karakteriseringer:

1. Den henfaldsafhængige forskelsspektroskopi viser de samme resultater af fire prøver, hvilket beviser, at de fotofysiske processer er de samme for alle fire CD'er. Tilpasningsresultaterne af CD'erne var ens, og bærerne gik gennem den samme afslapningskanal.
2. Enkeltpartikel PL-spektrene viste, at alle spektre af individuelle CD'er var meget konsistente med ensemblespektret, hvilket indikerer, at den multimodale emission af CD'er stammede fra sig selv, snarere end superpositionen af ​​flere selvlysende arter.
3. Temperaturafhængig Raman-spektroskopi beviser direkte, at CD'er er en ny art, forskellig fra kvanteprikker og organiske molekyler, som besidder egenskaberne af begge disse materialer.
4. Beregning af densitetsfunktionsteori viser i den hydrotermiske proces, at oPD har en tendens til at aggregere og danne plane strukturer. Derefter samler de plane strukturer sig selv til sfæriske cd'er.

"Denne artikel præciserer den generelle PL-mekanisme og dannelsesproces for oPD-baserede røde emissions-cd'er. Denne forenede mekanisme giver en ny metode til at analysere struktur-egenskabsforholdet for cd'er og baner således vejen for at analysere andre typer cd'er og derved afdække uudnyttede muligheder," siger forskerne. + Udforsk yderligere

Mange farver fra en enkelt prik