Los puntos de carbono (CD) son nuevos nanomateriales de fotoluminiscencia (PL) basados ​​en carbono con un motivo de núcleo-capa. Debido a sus fascinantes ventajas, como la inercia química, los altos rendimientos cuánticos (QY), la alta solubilidad en agua, la estabilidad térmica y la excelente biocompatibilidad, los CD han atraído una gran atención en diversas aplicaciones de investigación, como el diagnóstico del cáncer, la fototerapia y los dispositivos optoelectrónicos. Sin embargo, los fenómenos de PL subyacentes de los CD siguen siendo un misterio debido a la polidispersidad de los productos y la dificultad para determinar sus estructuras atómicas.

En un nuevo artículo publicado en Light Science &Application , un equipo de científicos, dirigido por el profesor Siyu Lu y Yuxi Tian de la Facultad de Química de la Universidad de Zhengzhou y la Facultad de Química e Ingeniería Química de la Universidad de Nanjing, China, y sus colaboradores han desarrollado un enfoque innovador para investigar el proceso de formación. y mecanismo de fluorescencia de los CD de emisión roja basados ​​en o-fenilendiamina.

Para ello, diseñaron seis CD de emisión roja utilizando diferentes métodos de preparación, y todos ellos exhibieron los mismos espectros de absorción y PL después de la purificación. La caracterización de sus estructuras mediante una serie de pruebas muestra que tienen estructuras de núcleo de carbono similares, mientras que la caracterización espectral confirmó los diferentes estados superficiales de los CD. Además, la espectroscopia de absorción transitoria (TA) combinada con la tecnología de espectroscopia PL de una sola partícula confirmó que la emisión roja se originó a partir de la transición de diferentes niveles de energía vibracional en el mismo centro PL.

Finalmente, los cálculos teóricos combinados con el análisis termogravimétrico confirmaron el proceso de formación de dichos CD. Por lo tanto, este trabajo propone una forma sistemática de analizar el mecanismo de emisión de los CD de emisión roja, que puede utilizarse como guía para el análisis de la estructura y el mecanismo de otros tipos de CD.

La presencia de regiones aromáticas y algunas regiones no conjugadas en los CD demuestra la estructura híbrida, es decir, estas estructuras conjugadas y no conjugadas existen tanto en el núcleo de carbono como en la cubierta de polímero. Estos científicos resumen que no existe un límite claro entre el núcleo de carbono y la capa superficial de los CD, pero la "densidad" de las dos partes es diferente. Hay más estructuras conjugadas en el núcleo de carbono y más cadenas de polímeros en la cubierta.

Además, estos científicos confirmaron sus afirmaciones utilizando múltiples caracterizaciones:

1. La espectroscopia de diferencia dependiente del decaimiento muestra los mismos resultados de cuatro muestras, lo que demuestra que los procesos fotofísicos son los mismos para los cuatro CD. Los resultados de ajuste de los CD fueron similares y los portadores pasaron por el mismo canal de relajación.
2. Los espectros de PL de una sola partícula mostraron que todos los espectros de los CD individuales eran muy consistentes con el espectro del conjunto, lo que indica que la emisión multimodal de los CD se originó a partir de sí misma, en lugar de la superposición de múltiples especies luminiscentes.
3. La espectroscopia Raman dependiente de la temperatura prueba directamente que los CD son una nueva especie, diferente de los puntos cuánticos y las moléculas orgánicas, que poseen las propiedades de estos dos materiales.
4. El cálculo de la teoría funcional de la densidad muestra que en el proceso hidrotermal, el oPD tiende a agregarse y formar estructuras planas. Luego, las estructuras planas se autoensamblan para formar CD esféricos.

"Este artículo aclara el mecanismo general de PL y el proceso de formación de los CD de emisión roja basados ​​en oPD. Este mecanismo unificado proporciona un nuevo método para analizar la relación estructura-propiedad de los CD y, por lo tanto, allana el camino para analizar otros tipos de CD, y así descubrir oportunidades", dicen los científicos. + Explora más

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