Ny metode udviklet til phosphorescerende flerfarvede kulstofprikker

Et forskerhold har udtænkt en ny metode til at fremstille karboniserede polymernanodotter, der er i stand til at udsende multi-farve ultra-lang stuetemperatur-phosphorescens (RTP) fra blå til grøn.

"Disse materialer udviser potentielle anvendelser inden for bekæmpelse af forfalskning og informationskryptering," sagde Zhang Qipeng, medlem af teamet.

Forskningsresultaterne er blevet offentliggjort i Advanced Science , og undersøgelsen blev ledet af Jiang Changlong fra Hefei Institutes of Physical Science ved Chinese Academy of Sciences

RTP-materialer lyser, selv efter at lyskilden er fjernet, hvilket gør dem værdifulde til forskellige formål som sikkerhedsfunktioner, databeskyttelse, skærme og medicinsk billedbehandling. Carbon dots (CD'er) er en slags RTP-materiale kendt for at være let at lave, stabilt under lys og sikkert. Men at lave lyse og langtidsholdbare RTP-materialer med cd'er er svært på grund af ikke-strålingstab af energi.

Det er også svært at få forskellige phosphorescerende farver fra materialer med enkelt kulstofprikker, hvilket begrænser deres anvendelse. Derfor er udviklingen af ​​flerfarvede, langlivede og høje kvanteudbytte RTP kulstofprikker materialer bydende nødvendigt.

Metoden udviklet i denne forskning er at syntetisere karboniserede polymer nanodots ved hjælp af ortho-phenylendiamin (oPD) og polyacrylsyre (PAA) hydrotermisk syntese. Forskere blandede nogle kemikalier kaldet ortho-phenylendiamin (oPD) og polyacrylsyre (PAA) sammen i varmt vand for at lave disse prikker. Derefter bagte de disse prikker med boroxid (B₂ O₃ ) for at få dem til at lyse i lang tid, fra blå til grøn.

Tilføjelse af oPD fik disse cd'er til at lyse i forskellige phosphorescerende farver på grund af dopingen af ​​nitrogenelementet. PAA, som er en lang kæde af molekyler, fik disse CD'er til at fungere som andre karboniserede polymernanodotter lavet af polymerer. De langkædede tværbindingsstrukturer af disse polymerer fikserer de luminescerende grupper inde i karboniserede polymerprikker gennem kovalente bindinger og hydrogenbindinger, hvilket reducerer ikke-strålingstab og øger derved phosphorescensen af ​​CD'er.

Boroxidet, der er som en hård skal omkring CD'erne, hjalp også med at holde den fosforescerende energi fra ikke-strålingstab. Den synergistiske effekt af tværbundne polymerstrukturer inde i kulstofprikker og deres stive skaller gør det muligt for disse kulstofprikker at udvise fremragende fosforescens med en synlig varighed på op til 49 sekunder og et maksimalt fosforescenskvanteudbytte på 19,5 %.

De viser også bemærkelsesværdig modstand mod fotoblegning. Som et resultat heraf lover disse kulstofprik-materialer meget til applikationer inden for anti-falskmøntneri og informationskryptering.

Denne forskning forbedrer ikke kun vores forståelse af RTP-materialer, men baner også vejen for at skabe alsidige og højtydende materialer til sikkerhed og databeskyttelse, ifølge holdet.

Flere oplysninger: Qipeng Zhang et al., Multiemitting Ultralong Phosphorescent Carbonized Polymer Dots via Synergistic Enhancement Structure Design, Advanced Science (2024). DOI:10.1002/advs.202400781

Journaloplysninger: Avanceret videnskab

Leveret af Chinese Academy of Sciences