Chấm lượng tử(QDs) đề cập đến các hạt nano bán dẫn có kích thước nhỏ hơn bán kính Bohr của Exciton và thể hiện hiệu ứng giam cầm lượng tử. Do hiệu ứng giam giữ lượng tử, sự phát huỳnh quang của chấm lượng tử có liên quan đến đường kính và thành phần hóa học của chúng. Bằng cách kết hợp với các bề mặt bán dẫn, tính chất quang học và quang hóa của chúng có thể được tăng cường. Các chấm lượng tử truyền thống chủ yếu được cấu tạo từ các nguyên tố kim loại nặng. Mặc dù hiệu suất tuyệt vời của chúng đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như hình ảnh sinh học, điện hóa và chuyển đổi năng lượng, các nguyên tố kim loại nặng có thể gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe của sinh vật.
Chấm lượng tử cacbon (CQD)thường đề cập đến vật liệu nano carbon hình cầu đơn phân tán có kích thước nhỏ hơn 10nm, bao gồm lõi carbon sp2/sp3 và các nhóm chức oxy/nitơ bên ngoài. Nó có hiệu suất tuyệt vời tương tự như các chấm lượng tử bán dẫn truyền thống, nhưng có thể khắc phục hiệu quả các khuyết điểm về độc tính cao và khả năng tương thích sinh học kém. Nó có nhiều nguồn khác nhau, dễ tổng hợp và dễ vận hành, khiến nó trở thành vật liệu thay thế lý tưởng cho các chấm lượng tử bán dẫn truyền thống.
Cấu tạo hóa học
Chấm lượng tử carbon thường là các hạt hình cầu có đường kính nhỏ hơn 10nm, được cấu tạo từ các cụm carbon sp2/sp3 có cấu trúc vô định hình hoặc tinh thể nano. Nghiên cứu đã phát hiện ra rằng cấu trúc và tính chất hóa lý của các chấm lượng tử cacbon có thể được thay đổi có chọn lọc bằng cách tạo ra các khuyết tật bề mặt khác nhau, pha tạp các nguyên tử dị thể và các nhóm chức.
Tính chất quang học của chấm lượng tử carbon
Các chấm lượng tử carbon có nhiều đặc tính quang học tuyệt vời khác nhau, chẳng hạn như độ hấp thụ quang, phát quang, phát quang hóa và phát quang điện. Những đặc tính quang học này là nền tảng cho việc ứng dụng chấm lượng tử carbon trong nhiều lĩnh vực.
Hấp thụ quang học
Sự chuyển tiếp π - π * của liên kết C=C cho phép các chấm lượng tử carbon có khả năng hấp thụ quang mạnh ở vùng tử ngoại và có thể mở rộng đến vùng ánh sáng khả kiến. Một số chấm lượng tử carbon cũng sẽ trải qua quá trình chuyển đổi n - π * ở liên kết C=O. Phổ hấp thụ có thể được điều chỉnh bằng cách đưa vào các nhóm chức năng và sự thụ động bề mặt.
quang phát quang
Hiệu ứng lượng tử của các chấm lượng tử carbon có kích thước khác nhau là do các bẫy phát xạ khác nhau trên bề mặt gây ra và sự thụ động bề mặt hiệu quả là điều kiện cần thiết để các chấm lượng tử carbon có khả năng phát quang mạnh. Sự thụ động bề mặt khác nhau có thể đạt được hiệu suất phát quang mong muốn. Ngoài ra, khả năng phát quang của chấm lượng tử carbon cũng phụ thuộc vào độ pH.
Phát quang đảo ngược
Phát quang đảo ngược (UCPL) đề cập đến hiện tượng quang học trong đó một chất hấp thụ đồng thời hai hoặc nhiều photon, biểu thị bước sóng phát xạ nhỏ hơn bước sóng kích thích (phát xạ phản Stokes). Nghiên cứu cho thấy rằng sự phát quang đảo ngược bắt nguồn từ sự chuyển đổi từ quỹ đạo π năng lượng cao sang quỹ đạo thư giãn electron σ có thể do sự rò rỉ từ phần nhiễu xạ thứ cấp của máy đơn sắc trong máy quang phổ huỳnh quang.
Hóa phát quang
Các chấm lượng tử carbon thể hiện sự phát quang hóa học (CL) khi cùng tồn tại với MnO4- hoặc Ce4+. Sự trùng hợp của bức xạ gây ra bởi các electron được tạo ra thông qua quá trình khử hóa học và các lỗ trống được tạo ra bởi sự kích thích nhiệt được cho là nguyên nhân gây ra hiện tượng phát quang hóa học.
Điện hóa phát quang
Các chấm lượng tử carbon thể hiện tính chất điện hóa phát quang (ECL). Dưới tác dụng của điện áp, sự chuyển điện tử được tạo ra bởi trạng thái oxi hóa khử của các chấm lượng tử carbon sẽ hủy nhau, tạo thành trạng thái kích thích, tạo ra tín hiệu điện hóa phát quang trong quá trình thư giãn để trở về trạng thái cơ bản.
Hiệu suất chuyển điện tử
Các trạng thái kích thích và hiện tượng nhất thời liên quan của các chấm lượng tử carbon có liên quan đến quá trình phát xạ huỳnh quang và oxy hóa khử. Hiệu suất chuyển điện tử cảm ứng quang (PET) là nền tảng cho các ứng dụng chuyển đổi năng lượng và xúc tác của các chấm lượng tử carbon. Nghiên cứu đã phát hiện ra rằng hiệu suất chuyển điện tử của các chấm lượng tử cacbon chủ yếu bị ảnh hưởng bởi sự pha tạp của hạt nhân cacbon, các nhóm chức năng và các dị tố.
Hiệu suất sinh học
Các chấm lượng tử carbon có khả năng tương thích sinh học cao hơn đáng kể so với các vật liệu nano khác. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng hầu hết các chấm lượng tử carbon tinh khiết và các chấm lượng tử carbon thụ động bề mặt đều không có độc tính tế bào đáng kể. Trong một số trường hợp, sự thụ động hóa và chức năng hóa bề mặt có thể làm giảm độc tính sinh học của các chấm lượng tử carbon.
SAT NANO là nhà cung cấp chấm lượng tử carbon ở Trung Quốc, chúng tôi có thể cung cấp huỳnh quang màu xanh lam và xanh lục, nếu bạn có bất kỳ điều gì thú vị, vui lòng liên hệ với chúng tôi tại admin@satnano.com
