KAIST的研究人員合成了一系列納米顆粒，稱為碳點，能夠從單個粒子發(fā)射多個波長的光。此外，研究小組還發(fā)現(xiàn)，碳點的分散程度，或者每個碳點之間的粒子間距，都會影響碳點發(fā)射光的性質(zhì)。這一發(fā)現(xiàn)將使研究人員了解如何控制這些碳點，并創(chuàng)造出新的、對環(huán)境負責的顯示器、照明和傳感技術(shù)。

在過去的十五年里，研究能夠發(fā)光的納米粒子，比如量子點，一直是一個活躍的研究領(lǐng)域。這些粒子或磷光體是由各種材料制成的納米顆粒，它們能夠利用材料的量子力學特性以特定波長發(fā)射光。這為開發(fā)照明和顯示解決方案以及更精確的儀器檢測和傳感提供了新的途徑。

隨著技術(shù)變得越來越小和越來越復雜，熒光納米顆粒的使用在許多應(yīng)用中已經(jīng)看到了很顯著的增長，這是由于從點發(fā)射的顏色的純度以及它們的可調(diào)性，以滿足所需的光學性質(zhì)。

如圖所示為雙色發(fā)射碳點（CDs）的光致發(fā)光隨濃度的變化。藍色和紅色的發(fā)射在不同的粒子間距下表現(xiàn)出不同的情況。

碳點是一種熒光納米顆粒，作為替代非碳點的候選材料越來越受到研究人員的關(guān)注，碳點的構(gòu)建需要對環(huán)境有毒的重金屬。由于它們主要由碳組成，低毒性與其固有光學特性的可調(diào)性相結(jié)合，是一種極具吸引力的品質(zhì)。

碳點的另一個顯著特征是它們能夠從單個納米顆粒發(fā)射多個波長的光。這種多波長發(fā)射可以在單個激發(fā)源下激發(fā)，通過同時發(fā)射多個波長，使單個粒子能夠簡單而穩(wěn)健地產(chǎn)生白光。

碳點也表現(xiàn)出濃度依賴的光致發(fā)光。換句話說，單個碳點之間的距離影響碳點隨后在激發(fā)源下發(fā)出的光。這些綜合特性使碳點成為一個獨特的來源，將導致極為精確的檢測和傳感。

然而，這種濃度依賴性還沒有被完全理解。為了充分利用碳點的功能，必須首先揭示控制表面上可變光學性質(zhì)的機制。以前的理論認為碳點的濃度依賴性是由于氫鍵效應(yīng)。

現(xiàn)在，由化學與生物分子工程系的Do Hyun Kim 教授領(lǐng)導的KAIST研究小組提出并證明了雙色發(fā)射是由每個碳點之間的粒子間距離引起的。這項研究發(fā)表在近期的《物理化學化學物理Physical Chemistry Chemical Physics》雜志上。

論文的第一作者，博士生Hyo Jeong Yoo，以及Kim教授和研究員Byeong Eun Kwak一起，研究了在改變碳點的粒子間距離或濃度時，紅色和藍色的相對光強度是如何變化的。他們發(fā)現(xiàn)，隨著濃度的調(diào)整，碳點發(fā)出的光會發(fā)生變化。通過改變濃度，研究小組能夠控制顏色的相對強度，同時也能從單一光源發(fā)出白光（見圖）。

“在以前的研究中，碳點的光致發(fā)光濃度依賴于不同粒子間距離發(fā)射源的變化。通過對碳點的雙色發(fā)射現(xiàn)象的分析，我們相信這一結(jié)果可以為研究碳點的光致發(fā)光機理提供一個新的視角。

新分析出的控制碳點光致發(fā)光的能力將被大量用于固態(tài)照明應(yīng)用和傳感的技術(shù)發(fā)展中。

原文鏈接：https://phys.org/news/2020-12-multiple-wavelengths-source.html