長春光機(jī)所制出可見區(qū)全譜段熒光碳納米點(diǎn)及復(fù)合熒光粉

　　近日，中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所研究員曲松楠課題組首次研制出可見區(qū)全譜段熒光碳納米點(diǎn)，并提出一種新的方便快捷的復(fù)合方法制備出具有高熒光量子效率的全譜段熒光碳納米點(diǎn)及其復(fù)合熒光粉。

　　該工作對于研究碳納米點(diǎn)的發(fā)光機(jī)理以及推動碳納米點(diǎn)在照明器件領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。該成果發(fā)表在國際期刊Advanced Optical Materials上(Adv. Opt. Mater., DOI: 10.1002/adom.201700416)，第一作者為在讀博士生田震，通訊作者是曲松楠。

　　發(fā)光碳納米點(diǎn)是近十年興起的新型納米發(fā)光材料，由于其無毒、發(fā)光性能好、生物相容性好、原料廣泛等優(yōu)點(diǎn)，引起國際上的廣泛關(guān)注，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(yīng)用。

　　然而，該領(lǐng)域發(fā)展仍面臨著兩個問題：一是缺少調(diào)控碳納米點(diǎn)發(fā)光帶隙的方法，二是碳納米點(diǎn)在固態(tài)時存在嚴(yán)重的聚集誘導(dǎo)熒光淬滅。這兩個問題阻礙了碳納米點(diǎn)在固態(tài)照明領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用。

　　針對該難題，曲松楠課題組通過溶劑調(diào)節(jié)原料檸檬酸和尿素的脫水碳化程度，進(jìn)而調(diào)節(jié)所制備碳納米點(diǎn)的尺寸，實現(xiàn)對碳納米點(diǎn)發(fā)光帶隙的調(diào)控，制備出從藍(lán)到紅的發(fā)光納米碳點(diǎn)。

　　圖1.(a)全譜段多色碳點(diǎn)在日光(上)和紫外光(下)照射下的對比，(b)對應(yīng)的360 nm激發(fā)下的發(fā)射光譜。

　　圖2.微波輔助法制備碳納米點(diǎn)與硅酸鈉復(fù)合材料示意圖

　　圖3.(a)基于碳納米點(diǎn)的多色LED及白光LED，(b)制備的白光LED工作下的發(fā)射光譜及制備示意圖，實物在碳納米點(diǎn)基白光LED照明光源下(c)和日光下(e)效果對比，(d)圖(c)使用的碳納米點(diǎn)基白光LED陣列及其相關(guān)參數(shù)。

　　為了克服碳納米點(diǎn)在固態(tài)下的團(tuán)聚，該課題組首次使用水玻璃(硅酸鈉水溶液)作為基質(zhì)材料，通過微波輔助快速加熱并實現(xiàn)固化，克服了碳納米點(diǎn)固態(tài)下聚集誘導(dǎo)熒光淬滅的問題，成功制備出熒光發(fā)射從藍(lán)到紅的碳納米點(diǎn)復(fù)合材料熒光粉(熒光量子效率在30%以上)，并以此實現(xiàn)基于碳納米點(diǎn)的多色LED以及白光LED照明器件。所制備的碳納米點(diǎn)白光LED顯色指數(shù)達(dá)到82.4。

　　該工作提出了一種系統(tǒng)地調(diào)控碳納米點(diǎn)發(fā)光帶隙的方法，以及一種實現(xiàn)碳納米點(diǎn)固態(tài)高效發(fā)光的新方法，將推動碳納米點(diǎn)在生物成像及固態(tài)照明器件領(lǐng)域中的應(yīng)用。

　　該工作得到了國家青年基金、中科院卓越青年科學(xué)家項目、中科院青促會、吉林省中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、團(tuán)隊項目和發(fā)光學(xué)及應(yīng)用國家重點(diǎn)實驗室重大創(chuàng)新項目的支持。