Kvanteprikker(QD'er) refererer til halvledernanopartikler med en størrelse mindre end Bohr-radius af excitonen og udviser kvanteindeslutningseffekter. På grund af kvanteindeslutningseffekten er fluorescensemissionen af kvanteprikker relateret til deres diameter og kemiske sammensætning. Ved at sammensætte med halvlederoverflader kan deres optiske og fotokemiske egenskaber forbedres. Traditionelle kvanteprikker er for det meste sammensat af tungmetalelementer. Selvom deres fremragende ydeevne er blevet brugt i vid udstrækning inden for områder som biologisk billeddannelse, elektrokemi og energiomdannelse, kan tungmetalelementer forårsage miljøforurening og påvirke organismers sundhed.
Carbon Quantum Dots (CQD'er)refererer typisk til monodisperse sfæriske nanokulstofmaterialer med en størrelse på mindre end 10nm, sammensat af sp2/sp3 kulstofkerne og ydre oxygen/nitrogen funktionelle grupper. Det har fremragende ydeevne svarende til traditionelle halvlederkvanteprikker, men kan effektivt overvinde defekterne med høj toksicitet og dårlig biokompatibilitet. Det har en bred vifte af kilder, er let at syntetisere og er let at funktionalisere, hvilket gør det til et ideelt erstatningsmateriale for traditionelle halvlederkvanteprikker.
Kemisk struktur
Kulstofkvanteprikker er normalt sfæriske partikler med en diameter på mindre end 10 nm, sammensat af sp2/sp3 kulstofklynger med amorfe eller nanokrystallinske strukturer. Forskning har fundet ud af, at strukturen og de fysisk-kemiske egenskaber af kulstofkvanteprikker kan ændres selektivt ved at introducere forskellige overfladedefekter, doping med heteroatomer og funktionelle grupper.
Optiske egenskaber af kulstofkvanteprikker
Kulstofkvanteprikker har forskellige fremragende optiske egenskaber, såsom optisk absorption, fotoluminescens, kemiluminescens og elektrokemiluminescens. Disse optiske egenskaber er grundlaget for anvendelsen af kulstofkvanteprikker i flere felter.
Optisk absorption
π - π *-overgangen af C=C-bindingen gør det muligt for kulstofkvanteprikker at have stærk optisk absorption i det ultraviolette område og kan strække sig til området med synligt lys. Nogle kulstofkvanteprikker vil også gennemgå n - π * overgange ved C=O-bindingen. Absorptionsspektret kan justeres ved at indføre funktionelle grupper og overfladepassivering.
Fotoluminescens
Kvanteeffekterne af kulstofkvanteprikker af forskellig størrelse er forårsaget af forskellige emissionsfælder på overfladen, og effektiv overfladepassivering er en nødvendig betingelse for, at kulstofkvanteprikker har stærk fotoluminescens. Forskellig overfladepassivering kan opnå den ønskede fotoluminescensydelse. Derudover er fotoluminescensen af kulstofkvanteprikker også pH-afhængig.
Opkonverteringsluminescens
Upconversion luminescens (UCPL) refererer til det optiske fænomen, hvor et stof samtidigt absorberer to eller flere fotoner, hvilket indikerer en emissionsbølgelængde mindre end excitationsbølgelængden (anti Stokes emission). Forskning tyder på, at opkonverteringsluminescens stammer fra overgangen fra højenergiske π-orbitaler til σ Orbital elektronrelaksation kan være forårsaget af lækage fra den sekundære diffraktionsdel af monokromatoren i et fluorescensspektrometer.
Kemiluminescens
Kulstofkvanteprikker udviser kemiluminescens (CL), når de sameksisterer med MnO4- eller Ce4+. Sammenfaldet af stråling forårsaget af elektroner genereret gennem kemisk reduktion og huller genereret af termisk excitation menes at være årsagen til kemiluminescens.
Elektrokemiluminescens
Kulstofkvanteprikker udviser elektrokemiluminescens (ECL) egenskaber. Under påvirkning af spænding tilintetgøres elektronoverførslen, der genereres af oxidations-reduktionstilstanden af kulstofkvanteprikker, og danner en exciteret tilstand, som genererer et elektrokemiluminescenssignal under afslapningsprocessen med at vende tilbage til grundtilstanden.
Ydeevne for elektronisk overførsel
De exciterede tilstande og relaterede forbigående fænomener af kulstofkvanteprikker er relateret til fluorescensemission og redoxprocesser. Ydeevnen af fotoinduceret elektronoverførsel (PET) er grundlaget for energiomdannelse og katalytiske anvendelser af kulstofkvanteprikker. Forskning har fundet ud af, at carbonkvanteprikkernes elektronoverførselsydelse hovedsageligt påvirkes af doping af carbonkerner, funktionelle grupper og heteroatomer.
Biologisk ydeevne
Kulstofkvanteprikker har betydeligt højere biokompatibilitet end andre nanomaterialer. Forskning har vist, at de fleste rene kulstofkvanteprikker og overfladepassiverede kulstofkvanteprikker ikke har nogen signifikant cytotoksicitet. I nogle få tilfælde kan overfladepassivering og funktionalisering føre til lavere biologisk toksicitet af kulstofkvanteprikker.
SAT NANO er leverandøren af kulstofkvanteprikker i Kina, vi kan tilbyde blå og grøn fluorescens, hvis du har noget interessant, er du velkommen til at kontakte os på admin@satnano.com
