I punti di carbonio (CD) sono nuovi nanomateriali di fotoluminescenza (PL) a base di carbonio con un motivo core-shell. Grazie ai loro affascinanti vantaggi, come l'inerzia chimica, l'elevata resa quantica (QY), l'elevata solubilità in acqua, la stabilità termica e l'eccellente biocompatibilità, i CD hanno attirato un'ampia attenzione in varie applicazioni di ricerca, come la diagnosi del cancro, la fototerapia e i dispositivi optoelettronici. Tuttavia, i fenomeni PL alla base dei CD rimangono un mistero a causa della polidispersione dei prodotti e della difficoltà nell'accertare le loro strutture atomiche.

In un nuovo articolo pubblicato su Light Science &Application , un team di scienziati, guidato dal professor Siyu Lu e Yuxi Tian del College of Chemistry, Zhengzhou University e School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University, Cina, e colleghi hanno sviluppato un approccio innovativo per studiare il processo di formazione e il meccanismo di fluorescenza dei CD a emissione rossa a base di o-fenilendiammina.

A tal fine, hanno progettato sei CD a emissione rossa utilizzando diversi metodi di preparazione e tutti hanno mostrato lo stesso assorbimento e gli stessi spettri PL dopo la purificazione. La caratterizzazione delle loro strutture mediante una serie di test mostra che hanno strutture del nucleo di carbonio simili, mentre la caratterizzazione spettrale ha confermato i diversi stati superficiali dei CD. Inoltre, la spettroscopia di assorbimento transitorio (TA) combinata con la tecnologia della spettroscopia PL a particella singola ha confermato che l'emissione rossa ha avuto origine dalla transizione di diversi livelli di energia vibrazionale nello stesso centro PL.

Infine, i calcoli teorici combinati con l'analisi termogravimetrica hanno confermato il processo di formazione di tali CD. Pertanto, questo lavoro propone un modo sistematico per analizzare il meccanismo di emissione dei CD a emissione rossa, che può essere utilizzato come guida per l'analisi della struttura e del meccanismo di altri tipi di CD.

La presenza di regioni aromatiche e alcune regioni non coniugate nei CD dimostra la struttura ibrida, ovvero queste strutture coniugate e non coniugate esistono sia nel nucleo di carbonio che in un guscio polimerico. Questi scienziati riassumono che non esiste un confine chiaro tra il nucleo di carbonio e il guscio superficiale dei CD, ma la "densità" delle due parti è diversa. Ci sono più strutture coniugate nel nucleo di carbonio e più catene polimeriche nel guscio.

Inoltre, questi scienziati hanno confermato le loro affermazioni utilizzando più caratterizzazioni:

1. La spettroscopia differenziale dipendente dal decadimento mostra gli stessi risultati di quattro campioni, il che dimostra che i processi fotofisici sono gli stessi per tutti e quattro i CD. I risultati di adattamento dei CD erano simili e i portatori hanno attraversato lo stesso canale di rilassamento.
2. Gli spettri PL a particella singola hanno mostrato che tutti gli spettri dei singoli CD erano altamente coerenti con lo spettro dell'insieme, indicando che l'emissione multimodale dei CD proveniva da se stessa, piuttosto che dalla sovrapposizione di più specie luminescenti.
3. La spettroscopia Raman dipendente dalla temperatura dimostra direttamente che i CD sono una nuova specie, diversa dai punti quantici e dalle molecole organiche, che possiede le proprietà di entrambi questi materiali.
4. Il calcolo della teoria del funzionale della densità mostra che nel processo idrotermale l'oPD tende ad aggregarsi e formare strutture planari. Quindi, le strutture planari si autoassemblano per formare CD sferici.

"Questo articolo chiarisce il meccanismo generale del PL e il processo di formazione dei CD a emissione rossa basati su oPD. Questo meccanismo unificato fornisce un nuovo metodo per analizzare la relazione struttura-proprietà dei CD e quindi apre la strada all'analisi di altri tipi di CD, scoprendo così non sfruttati opportunità", affermano gli scienziati. + Esplora ulteriormente

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