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劉應亮教授團隊在頂級期刊發表兩篇研究論文

發布者:蒙麗發布時間:2019-04-22瀏覽次數:6107

  近日,我校材料與能源學院劉應亮教授團隊在碳(量子)點研究領域,接連在頂級期刊上發表兩篇高水平研究論文。

  以“Hydrophobic carbon dots with blue dispersed emission and red aggregation-induced emission”為題的論文,發表在Nature Communications, 2019, DOI:10.1038/s41467-019-09830-6(影響因子:12.353)上。論文在線地址: https://www.nature.com/articles/s41467-019-09830-6 。論文第一單位為華南農業大學,第一作者是華南農業大學與華南師范大學聯合培養碩士生楊海遙,通訊作者為華南農業大學劉應亮教授、胡超凡副教授和華南師范大學劉智明副研究員。

  近年來,碳點作為一種新型的發光材料,其獨特的結構和性能受到了研究者廣泛關注。然而,目前大部分碳點只有分散狀態下發光,轉變成固態就會由于π-π堆疊而產生聚集誘導猝滅現象,這極大限制了碳點在固態材料領域的應用。

  該研究以三聚氰胺和二硫代水楊酸為原料獲得了一種分散在良好溶劑中發射藍光、聚集形成固體后發射紅光的疏水性碳點,且紅、藍光發射可以隨著聚集狀態的改變而發生快速、可逆的切換。通過對碳點物化性質和微觀結構的分析表征,以及聚集過程的原位觀察和譜學分析,確認了該碳點具有高度石墨化的內核以及類似AIE分子特性的表面結構。在此基礎上提出了碳點的抗自猝滅的機理。在分散狀態時,碳點由于內核的π-π*躍遷發射出藍色熒光;發生聚集時,由于π-π堆疊作用導致來之石墨化內核的熒光發生猝滅,而表面的分子結構由于RIR效應,而產生聚集誘導的紅色固態熒光發射。利用該碳點雙模式可切換發光特性,可實現在防偽、信息加密和傳感等方面的應用

熒光碳點合成、機理和應用

  以“A Universal Strategy for Activating the Multi-Color Room-Temperature Afterglow of Carbon Dots in a Boric Acid Matrix”為題的論文,發表在Angew. Chem. Int. Ed.,2019,DOI: 10.1002/anie.201814629(影響因子:12.102)上,論文在線地址:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201814629。文章第一作者是華南農業大學博士研究生李唯,通訊作者為華南農業大學劉應亮教授、雷炳富教授和胡超凡副教授。

  室溫磷光作為一種長壽命發光,具有較寬的斯托克位移和較高的信噪比,在生物成像、傳感、防偽加密、數據記錄和安全保護等方面具有廣闊的應用前景。現有的室溫磷光材料一般為金屬配合物以及有機分子,然而這些材料存在毒性大、壽命短、制備復雜等缺點。碳點由于具有高的光穩定性、低毒性、制備簡易、組成和結構易調控等獨特優勢,成為當前室溫磷光材料的研究熱點。

  該文首次報道了采用一種通用的基質——硼酸,實現了無雜原子摻雜以及雜原子摻雜兩類碳點的長壽命發光和多顏色(藍色、綠色、黃綠色、橙色)室溫磷光,證實了玻璃態是除氫鍵、化學鍵和結晶態之外穩定激發三重態的一種新形式。該工作通過在碳點/硼酸復合材料中引入具有吸電子作用的硼原子,可以大大減小單重態和三重態之間的能隙;同時,所形成的玻璃態可以有效地保護碳點的激發三重態并抑制非輻射躍遷。基于不同顏色的磷光發射的特性,該工作展現了這些材料在防偽和信息加密中的應用。這種簡單易行的合成方法與通用性為實現碳點磷光提供了更多的思路。

磷光碳點設計制備和多色磷光

  近年來,劉應亮教授團隊在碳(量子)點領域已在Nat.Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Adv. Func. Mater.、Chem. Commun.等高水平期刊上發表了系列研究論文,在碳點結構的設計、發光機理的探究和新的應用領域的開拓等方面取得了重要成果。碳點領域發表的論文引起了國內外同行廣泛關注和引用,3篇為高引論文,單篇最高引用超過500次。(文/圖 材料與能源學院 胡超凡 李唯)


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