Kvantové tečky(QD) označují polovodičové nanočástice s velikostí menší než Bohrův poloměr excitonu a vykazující účinky kvantového omezení. Kvůli efektu kvantového omezení souvisí fluorescenční emise kvantových teček s jejich průměrem a chemickým složením. Složením s polovodičovými povrchy lze zlepšit jejich optické a fotochemické vlastnosti. Tradiční kvantové tečky jsou většinou složeny z prvků těžkých kovů. Přestože jejich vynikající výkon byl široce používán v oborech, jako je biologické zobrazování, elektrochemie a přeměna energie, prvky těžkých kovů mohou způsobit znečištění životního prostředí a ovlivnit zdraví organismů.
Uhlíkové kvantové tečky (CQD)typicky odkazují na monodisperzní sférické nano uhlíkové materiály o velikosti menší než 10 nm, složené z uhlíkového jádra sp2/sp3 a vnějších funkčních skupin kyslík/dusík. Má vynikající výkon podobný tradičním polovodičovým kvantovým tečkám, ale dokáže účinně překonat defekty vysoké toxicity a špatné biokompatibility. Má širokou škálu zdrojů, snadno se syntetizuje a snadno funkcionalizuje, což z něj činí ideální náhradní materiál za tradiční polovodičové kvantové tečky.
Chemická struktura
Uhlíkové kvantové tečky jsou obvykle kulovité částice o průměru menším než 10 nm, složené z uhlíkových shluků sp2/sp3 s amorfními nebo nanokrystalickými strukturami. Výzkum zjistil, že strukturu a fyzikálně-chemické vlastnosti uhlíkových kvantových teček lze selektivně měnit zavedením různých povrchových defektů, dotováním heteroatomy a funkčními skupinami.
Optické vlastnosti uhlíkových kvantových teček
Uhlíkové kvantové tečky mají různé vynikající optické vlastnosti, jako je optická absorpce, fotoluminiscence, chemiluminiscence a elektrochemiluminiscence. Tyto optické vlastnosti jsou základem pro aplikaci uhlíkových kvantových teček ve více polích.
Optická absorpce
Přechod π - π * vazby C=C umožňuje uhlíkovým kvantovým tečkám mít silnou optickou absorpci v ultrafialové oblasti a může se rozšířit do oblasti viditelného světla. Některé uhlíkové kvantové tečky také podstoupí n - π * přechody na vazbě C=O. Absorpční spektrum lze upravit zavedením funkčních skupin a povrchovou pasivací.
Fotoluminiscence
Kvantové efekty uhlíkových kvantových teček různých velikostí jsou způsobeny různými emisními pastmi na povrchu a účinná povrchová pasivace je nezbytnou podmínkou pro to, aby uhlíkové kvantové tečky měly silnou fotoluminiscenci. Různá pasivace povrchu může dosáhnout požadovaného výkonu fotoluminiscence. Kromě toho je fotoluminiscence uhlíkových kvantových teček také závislá na pH.
Upkonverzní luminiscence
Upkonverzní luminiscence (UCPL) označuje optický jev, při kterém látka současně absorbuje dva nebo více fotonů, což indikuje vlnovou délku emise menší než je vlnová délka excitace (anti Stokesova emise). Výzkum naznačuje, že upkonverzní luminiscence pochází z přechodu z vysokoenergetických π orbitalů na σ Orbitální elektronová relaxace může být způsobena únikem ze sekundární difrakční části monochromátoru ve fluorescenčním spektrometru.
Chemiluminiscence
Uhlíkové kvantové tečky vykazují chemiluminiscenci (CL), když koexistují s MnO4- nebo Ce4+. Předpokládá se, že důvodem chemiluminiscence je koincidence záření způsobeného elektrony generovanými chemickou redukcí a děr generovaných tepelnou excitací.
Elektrochemiluminiscence
Uhlíkové kvantové tečky vykazují vlastnosti elektrochemiluminiscence (ECL). Působením napětí dochází k anihilaci elektronového přenosu generovaného oxidačně-redukčním stavem uhlíkových kvantových teček za vzniku excitovaného stavu, který generuje elektrochemiluminiscenční signál během relaxačního procesu návratu do základního stavu.
Výkon elektronického přenosu
Excitované stavy a související přechodné jevy uhlíkových kvantových teček souvisí s fluorescenční emisí a redoxními procesy. Výkon fotoindukovaného přenosu elektronů (PET) je základem pro přeměnu energie a katalytické aplikace uhlíkových kvantových teček. Výzkum zjistil, že přenos elektronů uhlíkových kvantových teček je ovlivněn hlavně dotováním uhlíkových jader, funkčních skupin a heteroatomů.
Biologická výkonnost
Uhlíkové kvantové tečky mají výrazně vyšší biokompatibilitu než jiné nanomateriály. Výzkum ukázal, že většina čistých uhlíkových kvantových teček a povrchově pasivovaných uhlíkových kvantových teček nemá žádnou významnou cytotoxicitu. V několika případech může povrchová pasivace a funkcionalizace vést k nižší biologické toxicitě uhlíkových kvantových teček.
SAT NANO je dodavatelem uhlíkových kvantových teček v Číně, můžeme nabídnout modrou a zelenou fluorescenci, pokud máte nějaké zajímavé, neváhejte nás kontaktovat na adrese admin@satnano.com
