Karbon kvantepunkter



All kunnskapen som mennesket har samlet i århundrer om Karbon kvantepunkter er nå tilgjengelig på internett, og vi har samlet og bestilt den for deg på en mest mulig tilgjengelig måte. Vi vil at du skal kunne få tilgang til alt relatert til Karbon kvantepunkter som du vil vite raskt og effektivt; at opplevelsen din er hyggelig og at du føler at du virkelig har funnet informasjonen om Karbon kvantepunkter som du lette etter.

For å nå våre mål har vi gjort en innsats for ikke bare å få den mest oppdaterte, forståelige og sannferdige informasjonen om Karbon kvantepunkter, men vi har også passet på at utformingen, lesbarheten, lastehastigheten og brukervennligheten til siden være så hyggelig som mulig, slik at du på denne måten kan fokusere på det essensielle, kjenne til all data og informasjon som er tilgjengelig om Karbon kvantepunkter, uten å måtte bekymre deg for noe annet, vi har allerede tatt hånd om det for deg. Vi håper vi har oppnådd vårt formål og at du har funnet informasjonen du ønsket om Karbon kvantepunkter. Så vi ønsker deg velkommen og oppfordrer deg til å fortsette å nyte opplevelsen av å bruke scientiano.com.

Carbon kvanteprikker (CQDs, C-punkter eller CD-er) er mindre karbonnanopartikler (mindre enn 10 nm i størrelse) med en viss form for overflatepassivering .

Historie

CQD ble først oppdaget av Xu et al. i 2004 ved et uhell under rensingen av enveggede karbon-nanorør . Denne oppdagelsen utløste omfattende studier for å utnytte fluorescensegenskapene til CQD -er. Mye fremgang er oppnådd innen syntese, egenskaper og anvendelser av CQD -er.

Som en ny klasse av fluorescerende karbon -nanomaterialer, har CQD de attraktive egenskapene med høy stabilitet, god ledningsevne, lav toksisitet, miljøvennlighet, enkle syntetiske ruter samt sammenlignbare optiske egenskaper med kvantepunkter. Karbonkvantprikker har blitt grundig undersøkt, spesielt på grunn av deres sterke og avstembare fluorescensemisjonsegenskaper, som gjør det mulig å bruke dem innen biomedisin, optikk, katalyse og sensing.

De grunnleggende mekanismene som er ansvarlige for fluorescens -evnen til CQD -er er veldig omdiskutert. Noen forfattere har gitt bevis på størrelsesavhengige fluorescensegenskaper, noe som antyder at utslippet oppstår fra elektroniske overganger med prikkens kjerne, påvirket av kvanteinneslutningseffekter, mens andre arbeider heller har tilskrevet fluorescensen til rekombinasjon av overflatefengte ladninger, eller foreslått en form for kopling mellom kjerne- og overflateelektroniske tilstander. Den eksitasjonsavhengige fluorescensen til CQD-er, som førte til deres karakteristiske utslippsavstemning, har hovedsakelig vært knyttet til den inhomogene fordelingen av deres utslippskarakteristikker, på grunn av polydispersitet, selv om noen arbeider har forklart det som et brudd på Kashas regel som skyldes et uvanlig sakte løsningsmiddel avslapning.

Egenskaper for CQD -er

Strukturene og komponentene i CQD -er bestemmer deres mangfoldige egenskaper. Mange karboksylgrupper på CQD -overflaten gir utmerket løselighet i vann og biokompatibilitet. Slike overflatedeler gjør det mulig for CQDer å fungere som protonledende nanopartikler. CQD er også egnet for kjemisk modifikasjon og overflatepassivering med forskjellige organiske, polymere, uorganiske eller biologiske materialer. Ved overflatepassivering forbedres fluorescensegenskapene så vel som de fysiske egenskapene til CQD -er. Nylig har det blitt oppdaget at amin og hydroksaminsyre funksjonalisert CD kan produsere tricolor (grønt, gult og rødt) utslipp når det introduseres med forskjellige pH -omgivelser, og denne tricolor -utslipp kan bevares i ORMOSIL filmmatrise. Et papir publisert i 2019 viste at CQD kan motstå temperaturer så høye som 800 ° C, noe som baner vei for applikasjoner av CQD i miljøer med høy temperatur. Basert på karbon har CQD egenskaper som god ledningsevne, godartet kjemisk sammensetning, fotokjemisk og termisk stabilitet.

Syntese av CQD

Syntetiske metoder for CQD er grovt delt inn i to kategorier, "top-down" og "bottom-up" ruter. Disse kan oppnås via kjemiske, elektrokjemiske eller fysiske teknikker. De oppnådde CQD-ene kan optimaliseres under forberedelse eller etterbehandling. Modifikasjon av CQD er også veldig viktig for å få gode overflateegenskaper som er avgjørende for løselighet og utvalgte applikasjoner.

Syntetiske metoder

"Top-down" syntetisk rute refererer seg til å bryte ned større karbonstrukturer som for eksempel grafitt , karbon nanorør , og nanodiamonds inn i CQDs ved hjelp av laserablasjon , lysbue , og elektrokjemiske teknikker. For eksempel, Zhou et al. først anvendt elektrokjemisk metode i syntese av CQD. De dyrket flerveggede karbon-nanorør på et karbonpapir, deretter satte de karbonpapiret inn i en elektrokjemisk celle som inneholder støttende elektrolytt inkludert avgasset acetonitril og 0,1 M tetrabutylammoniumperklorat. Senere brukte de denne metoden ved å kutte CNT -er eller montere CNT -er i funksjonelle mønstre som demonstrerte den allsidige kallbarheten til denne metoden i karbon -nanostrukturmanipulasjoner.

"Bottom-up" syntetisk rute innebærer syntetisering av CQD fra små forløpere som karbohydrater , sitrat og nanokompositter av polymersilika gjennom hydrotermisk/solvotermisk behandling, syntetiske ruter og mikrobølgeovn. For eksempel Zhu et al. beskrevet en enkel metode for å fremstille CQD ved å varme en løsning av poly (etylenglykol) (PEG) og sakkarid i 500 W mikrobølgeovn i 2 til 10 minutter.

Nylig har grønne syntetiske tilnærminger også blitt brukt for produksjon av CQD.

Størrelseskontroll

For å oppnå ensartede egenskaper for bestemte applikasjoner og mekaniske studier, er det av stor betydning å kontrollere størrelsen på CQD-er under forberedelsesprosessen eller via etterbehandling.

Et flertall av rapportene demonstrerte prosessene for å rense de asyntetiserte CQD-fragmentene via etterbehandling som filtrering, sentrifugering, kolonnekromatografi og gelelektroforese.

I tillegg til etterbehandling, er det også mye brukt til å kontrollere størrelsen på CQD under forberedelsesprosessen. For eksempel Zhu et al. rapporterte hydrofile CQDer gjennom impregnering av sitronsyreforløper. Etter å ha pyrolysert CQD ved 300 ° C i 2 timer i luft, deretter fjernet silika, etterfulgt av dialyse, forberedte de CQD med en jevn størrelse på 1,52,5 nm som viste lav toksisitet, utmerket luminescens, god fotostabilitet og oppkonverteringsegenskaper.

Modifikasjon

Som en ny type fluorescerende nanopartikler ligger applikasjoner av CQD innen biobilding og biosensering på grunn av deres biologiske og miljøvennlige sammensetning og utmerkede biokompatibilitet. For å overleve konkurransen med konvensjonelle halvlederkvantumpunkter, bør et høyt kvanteutbytte oppnås. Selv om et godt eksempel på CQDer med ~ 80% kvanteutbytte ble syntetisert, har de fleste kvantepunkter syntetisert et kvanteutbytte under 10% så langt. Overflate-passivering og dopingmetoder for modifikasjoner brukes vanligvis for å forbedre kvanteutbyttet.

For å forhindre at overflater av CQD blir forurenset av miljøet, utføres passivisering av overflaten for å lindre den skadelige påvirkningen av overflatekontaminering på deres optiske egenskaper. Et tynt isolerende lag dannes for å oppnå overflatepassivering via festing av polymere materialer på CQD -overflater behandlet med syre.

I tillegg til overflate -passivering, er doping også en vanlig metode som brukes til å justere egenskapene til CQD -er. Ulike dopingmetoder med elementer som N, S, P har blitt demonstrert for å justere egenskapene til CQD, blant annet er N -doping den vanligste måten på grunn av dens store evne til å forbedre fotoluminescensutslippene. Mekanismene som Nitrogen-doping forbedrer fluorescenskvantumutbyttet til CQD-er, så vel som strukturen til sterkt N-dopede CD-er, er svært omdiskuterte temaer i litteraturen. Zhou et al. Brukte XANES og XEOL i å undersøke den elektroniske strukturen og luminescensmekanismen i deres elektrokjemisk produserte karbon QDS og fant at N -doping nesten helt sikkert er ansvarlig for den blå luminescensen. Syntese av nye nanokompositter basert på CD -er har blitt rapportert med uvanlige egenskaper. For eksempel har en ny nanokompositt blitt designet ved bruk av CD -er og magnetiske Fe3O4 -nanopartikler som forløpere med nanozymetisk aktivitet.

applikasjoner

Med slike overlegne egenskaper som lav toksisitet og god biokompatibilitet, gjør CQD gunstige materialer for applikasjoner innen bioavbildning, biosensor og legemiddellevering . Basert på de utmerkede optiske og elektroniske egenskapene, kan CQDer også finne applikasjoner innen katalyse, sensorer og optronikk.

Bioimaging

CQD -er kan brukes til bioavbildning på grunn av deres fluorescensutslipp og biokompatibilitet. Ved å injisere løsningsmidler som inneholder CQD i en levende kropp, kan bilder in vivo fås for påvisning eller diagnose. Ett eksempel er at organiske farge-konjugert CQDs kan brukes som et effektivt fluorescerende prober for H 2 S. Nærvær av H 2 S kan stille den blå emisjon av det organiske fargestoff-konjugert CQDs til grønt. Det ved hjelp av et fluorescens mikroskop, de organiske fargestoff konjugert CQDs var i stand til å visualisere endringer i fysiologisk relevante nivåer av H 2 S.

Sensing

CQD -er ble også brukt i biosensing som biosensorbærere for deres fleksibilitet i modifikasjon, høy løselighet i vann, ikke -toksisitet, god fotostabilitet og utmerket biokompatibilitet. Biosensorene basert på CQD og CQs-baserte materialer kan brukes til visuell overvåking av cellulært kobber, glukose, pH, sporverdier av H2O2 og nukleinsyre. Et generelt eksempel er om nukleinsyre laterale strømningsanalyser. De diskriminerende merkene på amplikonene gjenkjennes av deres respektive antistoffer og fluorescenssignaler levert av de vedlagte CQD -ene. Mer generelt reagerer fluorescensen av CQD effektivt på pH, lokal polaritet og tilstedeværelsen av metallioner i løsning, noe som ytterligere utvider potensialet for nanosensering, for eksempel i analysen av forurensninger.

Levering av legemidler

Ikke -toksisiteten og biokompatibiliteten til CQD -er gjør dem i stand til å bruke brede anvendelser innen biomedisin som legemiddelbærere, fluorescerende sporstoffer og kontrollere frigivelse av legemidler. Dette eksemplifiseres ved bruk av CQD som fotosensibilisatorer i fotodynamisk terapi for å ødelegge kreftceller.

Katalyse

Fleksibiliteten ved funksjonalisering med ulike grupper CQD gjør det mulig å absorbere lys med forskjellige bølgelengder, noe som gir gode muligheter for applikasjoner innen fotokatalyse. CQD-modifiserte P25 TiO2-kompositter viste forbedret fotokatalytisk H2-evolusjon under bestråling med UV-Vis. CQD-ene fungerer som et reservoar for elektroner for å forbedre effektiviteten ved separering av elektronhullsparene til P25.

Optronics

CQD har potensialet til å tjene som materialer for fargestoffsensibiliserte solceller , organiske solceller , superkapasitor og lysemitterende enheter. CQD-er kan brukes som fotosensibilisator i fargestoffsensibiliserte solceller, og den fotoelektriske konverteringseffektiviteten er betydelig forbedret. CQD -inkorporert hybrid silisiumbasert sol kan brukes som gjennomsiktig fluorescerende maling ,

Rakettbrensel

Nylig har CQD blitt brukt i hybrid rakettbrensel.

Gjenoppretting av fingeravtrykk

CQD brukes for å forbedre latente fingeravtrykk.

Se også

Referanser

Videre lesning

  • Bourlinos, Athanasios B .; Stassinopoulos, Andreas; Anglos, Demetrios; Zboril, Radek; Karakassides, Michael; Giannelis, Emmanuel P. (2008). "Surface Functionalized Carbogenic Quantum Dots". Liten . 4 (4): 4558. Bibcode : 2008APS..MARY30007B . doi : 10.1002/smll.200700578 . PMID  18350555 .
  • Li, Haitao; Han, Xiaodie; Liu, Yang; Huang, Hui; Lian, Suoyuan; Lee, Shuit-Tong; Kang, Zhenhui (2011). "Ett-trinns ultralydsyntese av vannløselige karbon-nanopartikler med utmerkede fotoluminescerende egenskaper". Karbon . 49 (2): 6059. doi : 10.1016/j.carbon.2010.10.004 .
  • Zong, Jie; Zhu, Yihua; Yang, Xiaoling; Shen, Jianhua; Li, Chunzhong (2011). "Syntese av fotoluminescerende karbogene prikker ved bruk av mesoporøse silikakuler som nanoreaktorer". Chem. Kommun . 47 (2): 7646. doi : 10.1039/C0CC03092A . PMID  21069221 .
  • Krysmann, Marta J .; Kelarakis, Antonios; Dallas, Panagiotis; Giannelis, Emmanuel P. (2012). "Formasjonsmekanisme for karbogene nanopartikler med dobbel fotoluminescensemisjon". Journal of the American Chemical Society . 134 (2): 74750. doi : 10.1021/ja204661r . PMID  22201260 .
  • Chandra, Sourov; Patra, Prasun; Pathan, Shaheen H .; Roy, Shuvrodeb; Mitra, Shouvik; Layek, Animesh; Bhar, Radhaballabh; Pramanik, Panchanan; Goswami, Arunava (2013). "Selvlysende S-dopede karbonprikker: En fremvoksende arkitektur for multimodale applikasjoner". Journal of Materials Chemistry B . 1 (18): 237582. doi : 10.1039/C3TB00583F . PMID  32261072 .

Opiniones de nuestros usuarios

Kirsti Evensen

I dette innlegget om Karbon kvantepunkter har jeg lært ting jeg ikke visste, så jeg kan legge meg nå.

Roger Breivik

Artikkelen om Karbon kvantepunkter er fullstendig og godt forklart. Jeg ville ikke legge til eller fjerne et komma.

Svein østby

Noen ganger når du leter etter informasjon på internett om noe, finner du for lange artikler som insisterer på å snakke om ting som ikke interesserer deg. Jeg likte denne artikkelen om Karbon kvantepunkter fordi den går til poenget og snakker om akkurat det jeg vil, uten at gå seg vill i informasjon ubrukelig.