近日,，中科院長春光機所曲松楠研究員課題組首次研制出高載負量、高熒光亮度的碳納米點@二氧化硅復合凝膠,。

首次通過凝膠實現(xiàn)高濃度碳點發(fā)光

記者了解到,，該工作利用碳納米點表面大量的羥基官能團引發(fā)正硅酸乙酯水解，在碳納米點表面原位包覆二氧化硅,。在高濃度的碳納米點乙醇溶液中,，實現(xiàn)具有高載負量、高熒光亮度的碳納米點@二氧化硅復合凝膠,，并可進一步獲得熒光效率高達41%的干凝膠粉體材料,，在開發(fā)基于碳納米點的發(fā)光器件領(lǐng)域具有重要的應用前景。

中科院長春光機所曲松楠研究員對記者說,，“固體發(fā)光材料應用的重要參數(shù)是亮度,，要求高的發(fā)光中心濃度。現(xiàn)有的碳點固態(tài)發(fā)光材料都是低濃度的碳點摻雜,，即發(fā)光中心濃度低,，碳點高濃度就發(fā)生熒光淬滅,。我們是基于凝膠的特點，讓碳點在高濃度與二氧化硅原位復合形成凝膠,，解決了碳點高度下的熒光淬滅問題,，首次實現(xiàn)了碳點高摻雜濃度下高熒光量子效率的發(fā)光，離應用更進一步,?！?/p>

據(jù)悉，發(fā)光碳基納米點是近幾年發(fā)展起來的新型碳基納米發(fā)光材料,。大量研究表明其具有無毒,、生物相容性好、制備簡單,、光穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點,，進而引起國際上的廣泛關(guān)注，被認為是可能改變未來照明世界的八種發(fā)光新材料技術(shù)之一,，其在生物成像,、傳感、催化,、激光,、光電器件及照明等領(lǐng)域具有潛在的應用。

攻克碳納米點固態(tài)熒光淬滅的難題

記者了解到,，基于碳納米點的固態(tài)發(fā)光材料發(fā)展遇到瓶頸,，主要問題是碳納米點在固態(tài)時存在嚴重的因聚集引起熒光淬滅?！爱斕岣咛技{米點載負量時,，熒光量子效率卻會大幅降低，不能應用于高亮度的照明器件,?！币虼耍绾卧诟咻d負量的碳納米點體系下實現(xiàn)高的熒光量子效率,，進而實現(xiàn)高亮度的發(fā)光,，成為碳納米點在發(fā)光器件中應用的關(guān)鍵。

不同濃度的碳納米點與二氧化硅形成復合材料的制備過程示意圖

應用于發(fā)光二極管照明光源(LEDs)制備白光LEDs

據(jù)了解,，該碳納米點@二氧化硅復合干凝膠粉末熒光量子效率高達41%,，實現(xiàn)高載負量、高熒光量子效率復合材料的合成,。同時,，這種制備方法也適用于表面同樣具有豐富羥基的藍光碳納米點,，進而得到高熒光亮度的藍光碳納米點@二氧化硅復合凝膠?；诟咻d負量以及強熒光性質(zhì)，該復合材料可以作為顏色轉(zhuǎn)換層應用于發(fā)光二極管照明光源(LEDs)中，制備出白光LEDs，有望成為新一類的高效固態(tài)發(fā)光照明材料。

碳納米點@二氧化硅復合凝膠的(a1和a3)室光及(a2和a4)紫外光下照片,。

(b)凍干后所得干凝膠的熒光發(fā)射光譜及(c)紫外光下照片。

干凝膠的(d)掃描與(e)透射電鏡照片

超級碳納米點可用于“噴水打印”

記者還了解到,，發(fā)光碳納米點實際上還有很多其他方面的應用,。曲松楠說，“光機所研制出的基于”超級碳納米點“的水觸發(fā)”納米熒光炸彈“是由部分烷基鏈修飾的碳納米點在甲苯中自組裝而成的,，這將應用于'噴水打印'技術(shù)上,。

”

噴水打印后的文字在紫外光照射下的效果

曲松楠研究員向記者簡單地解釋了“噴水打印”的原理，即用特殊的方法將碳納米點聚集并與紙張復合,，聚集后的碳納米點熒光會淬滅,，所以復合紙上只能表現(xiàn)出特別弱的熒光，而“噴水打印”后,，超級碳納米點遇水后會分解成小尺寸的碳納米點,，增強了熒光發(fā)光強度。而且這個過程是不可逆的,，即使是水干后發(fā)光信息仍會保留在復合紙上,。

指紋”的高強加密

據(jù)悉，發(fā)光碳納米點在個人信息的加密方向還有應用,，平時人們習慣將指紋上的紋路作為個人信息的辨識點,，但是實際上，目前指紋的仿造其實是很容易的,，但是手指上還有一種十分難以仿造的是指紋汗孔,，由于汗液主要是水的成分，和噴水打印一樣的原理,，在復合紙上按壓手指,，就可以快速并且精準的采集指紋上汗孔的分布圖,，這在個人指紋信息加密上更安全更可靠,。據(jù)了解，這項技術(shù)還可以通過了解人體汗液分布情況進而診斷個人健康,。