長春光機所研制出基于碳納米點的超穩(wěn)定強熒光復合材料

　　近日，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所研究員曲松楠課題組首次研制出基于碳納米點的超穩(wěn)定、強熒光復合材料，該工作利用靜電誘導自組裝過程，通過碳納米點表面電荷逐步靜電吸附離子并原位形成無機包覆層，實現(xiàn)具有超高穩(wěn)定性、強發(fā)光的碳納米點復合材料，在開發(fā)基于碳納米點的光電器件領域具有重要的應用前景。該成果發(fā)表在國際期刊Small上（Small, DOI: 10.1002/smll.201602055），第一作者為助理研究員周鼎。該工作獲得了中科院卓越青年科學家項目、吉林省中青年科技創(chuàng)新領軍人才及團隊項目和發(fā)光學及應用國家重點實驗室重大創(chuàng)新項目等的支持。

　　發(fā)光碳納米點是近十年發(fā)展起來的一類重要發(fā)光材料。大量研究表明其具有良好的光穩(wěn)定性、優(yōu)異的發(fā)光性質(zhì)、低廉的制備成本、良好的生物相容性等優(yōu)勢，引起國際上的廣泛關注，其在生物成像、傳感、催化、激光、光電器件及照明等領域具有潛在的應用。然而，碳納米點在白光照明中的應用進展緩慢，主要問題是碳納米點在固態(tài)時存在嚴重的聚集引起熒光淬滅問題，不能在固態(tài)照明器件中應用。針對這一難題，課題組采取碳納米點表面逐步靜電吸附離子并原位形成無機包覆層的解決方案。利用碳納米點表面電荷逐步靜電吸附鋇離子以及硫酸根離子，最終原位形成硫酸鋇包覆碳納米點的強熒光復合材料（熒光量子效率27%）。該復合材料能夠在經(jīng)過300°C處理后保持90%以上的熒光性質(zhì)，并且在強酸、強堿及有機溶劑中保持穩(wěn)定。基于這種優(yōu)良的穩(wěn)定性以及強熒光性質(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，通過調(diào)節(jié)復合材料的比例可以實現(xiàn)不同色溫的白光LEDs。

　　基于碳納米點與硫酸鋇的高效復合材料制備示意圖

　　基于碳納米點與硫酸鋇的高效復合材料的（a）室光及（b）紫外光下照片（c）復合材料的發(fā)光光譜（d-f）在不同激發(fā)波長下，熒光顯微鏡照片

　?。╝）單純碳納米點的熱失重曲線（b）復合材料的熒光強度隨溫度變化曲線（c）復合材料在不同溫度下的熒光顯微鏡照片（d）熒光色素鈉在不同溫度下的熒光顯微鏡照片

　　基于碳納米點與硫酸鋇高效復合材料的發(fā)光LEDs照片