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科學家開發出新型碳點固體熒光傳感材料

文章來源：中國科學報更新時間：2024-07-25 10:20:16

本報訊（見習記者孫丹寧）近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員馮亮、副研究員王昱團隊在碳點固體熒光（SSE）傳感材料的可控制備與設計方面取得新進展。他們開發了一種氣流輔助的熔融態聚合法，并結合一步反相共沉淀法，制備出一系列波長可調控的自組裝SSE碳點（DICP-dots）。該成果解決了傳統SSE碳點存在的結構復雜、光學性質難調控的科學難題，為基于碳點的光化學傳感材料的可控設計與制備奠定了基礎。相關成果發表于《先進功能材料》。

碳點因其獨特的光學性質而在化學傳感領域備受關注，但由于碳點結構的多分散性及定義不清，使得其往往被簡單視為一個完整的納米粒子實體。因此，合成用作傳感材料的SSE碳點關鍵在于如何消除粒子內部或粒子之間電子耦合引發的聚集誘導猝滅現象。但這些制備方法往往導致固體熒光發射不可控，且復雜的結構難以被明確表征，給傳感的應用帶來困難。

針對這一難題，團隊提出了一種氣流輔助的熔融態聚合法，實現了碳點的可控制備。研究發現，所得產物具有可調控且明確的化學結構，并表現出自組裝增強的固體熒光性質。團隊成功制備出一系列具有全可見光譜SSE的新型DICP-dots材料。這類材料具有高熒光量子產率、可調節的能帶結構、窄的發射線寬度，并在溶液和固體中表現出較高的光穩定性。

此外，該團隊還進一步驗證了DICP-dots的多功能應用潛力。結果表明，摻雜自組裝介導是一種可靠的實現碳點功能化的方法，可利用粒內熒光共振能量轉移原理，實現碳點的各類獨特光學性質。

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