近日，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所研究員曲松楠課題組首次研制出基于碳納米點的超穩定、強熒光復合材料，該工作利用靜電誘導自組裝過程，通過碳納米點表面電荷逐步靜電吸附離子并原位形成無機包覆層，實現具有超高穩定性、強發光的碳納米點復合材料，在開發基于碳納米點的光電器件領域具有重要的應用前景。

基于碳納米點與硫酸鋇的高效復合材料制備示意圖

定義

碳納米點通常為尺寸小于10nm、準球形的納米粒子。在廣義上可分為金剛石型（納米金剛石）、石墨型（石墨烯納米點）和聚合物型（熒光碳納米顆粒），通常將聚合物型的稱為碳納米點。

成果

發光碳納米點是近十年發展起來的一類重要發光材料。大量研究表明其具有良好的光穩定性、優異的發光性質、低廉的制備成本、良好的生物相容性等優勢，引起國際上的廣泛關注，其在生物成像、傳感、催化、激光、光電器件及照明等領域具有潛在的應用。然而，碳納米點在白光照明中的應用進展緩慢，主要問題是碳納米點在固態時存在嚴重的聚集引起熒光淬滅問題，不能在固態照明器件中應用。

針對這一難題，課題組采取碳納米點表面逐步靜電吸附離子并原位形成無機包覆層的解決方案。利用碳納米點表面電荷逐步靜電吸附鋇離子以及硫酸根離子，最終原位形成硫酸鋇包覆碳納米點的強熒光復合材料(熒光量子效率27%)。該復合材料能夠在經過300°C處理后保持90%以上的熒光性質，并且在強酸、強堿及有機溶劑中保持穩定。基于這種優良的穩定性以及強熒光性質，該復合材料可以作為顏色轉換層應用于發光二極管照明光源(LEDs)中，通過調節復合材料的比例可以實現不同色溫的白光LEDs。

歷程

早在2012年，中科院長春光學精密機械與物理研究所研制出一種基于碳納米點的具有生物相容性的熒光墨水。審稿人對該工作給予高度評價，認為“以這種方法制備的熒光碳納米點可以取代所有具有毒性的含重金屬內核的量子點（CdS, PbSe），可以真正實現多種復雜的應用，特別是在環境和生物領域具有重要的應用價值”。

在2014年，曲松楠副研究員及其科研團隊在國際上首次提出超級碳納米點的概念，并研制出基于超級碳納米點的水觸發“納米熒光炸彈”。復合該“納米熒光炸彈”的紙可以實現噴水熒光打印、指紋汗孔熒光采集等多種實際應用。

再到2016年初，曲松楠研究員課題組研制出橙紅光波段熒光量子效率高達46%的碳納米點，為國際上最高值。

參考來源：中國科學院

長春光學精密機械與物理研究所