長春光機所研制出發光碳納米點復合材料

　　近日，中國吉林網、吉刻APP記者從中科院長春光機所獲悉，曲松楠研究員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，這種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。

　　曲松楠研究員對中國吉林網、吉刻APP記者說，“以往的發光材料主要是有機和無機的，有機材料通過一些小分子的合成制作發光材料，無機材料類似于稀土熒光粉、量子點材料等。而且現在的量子點材料通常是含重金屬元素的，并且有毒的。

　　“過去，碳材料基本不被認為是一種好的發光材料，在2010年以前，碳納米點的發光效率一直很低，而且實現對這種材料的發光代謝和發光強度的掌控是很難的。但是光機所使用尿素和檸檬酸小分子無毒材料制備出了具有發光特性的碳納米顆粒，同時還實現了多個波長多種顏色的高效發光，發光效率能達到30%-50%以上。”曲松楠研究員說。

　　 碳納米點熒光粉發光情況

　　原料成本低，易調控

　　由于碳納米點材料在國際上很受歡迎，但是目前國外的做法是通過更換不同的原料，嘗試來實現碳點不同的發光特性。光機所則通過研究發光學的原理和其深層次的物理學機制，基于尿素和檸檬酸兩種原材料不變去實現全譜端的高效發光，對后續的發展是一種很重要的基礎支撐，而且這兩種材料的低成本也有助于其廣泛應用。

　　“這種復合方法從元素上講，檸檬酸是碳源，利用尿素進行摻氮，然后通過控制這其中碳化反應的條件實現對尺寸和發光特性的調控，因為在生物應用上，納米材料必須很小的尺寸才能夠進入到細胞中。”曲松楠研究員說。

　　中國吉林網、吉刻APP記者了解到，目前國際上的碳點材料都是在溶液下實現高效發光，但是大部分的發光材料都是需要在固體下發光，一直以來碳點在固體下都有著發光淬滅的問題，長春光機所在碳點材料上進行表面包覆來實現碳點在固態下的發光，從而在固態照明器件中廣泛應用。

　　高穩定性，無毒且環保

　　據悉，光機所研制的這種發光材料的穩定性很強、無毒并且環保，采用穩定的無機材料硫酸鋇，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。

　　“簡單來說，好像在碳納米點外包覆了一層硫酸鋇的“殼”，硫酸鋇既能耐高溫，又能耐強酸強堿，所以這種復合材料能夠在經過300°C處理后仍舊保持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。”曲松楠研究員說。

　　 硫酸鋇包覆碳納米點

　　超級碳納米點可用于“噴水打印”

　　中國吉林網、吉刻APP記者還了解到，發光碳納米點實際上還有很多其他方面的應用。曲松楠說，“光機所研制出的基于‘超級碳納米點’的水觸發‘納米熒光炸彈’是由部分烷基鏈修飾的碳納米點在甲苯中自組裝而成的，這將應用于‘噴水打印’技術上。”

　　 圖為噴水打印后的文字在紫外光照射下的效果

　　曲松楠研究員向中國吉林網、吉刻APP記者簡單地解釋了“噴水打印”的原理，即用特殊的方法將碳納米點聚集并與紙張復合，聚集后的碳納米點熒光會淬滅，所以復合紙上只能表現出特別弱的熒光，而“噴水打印”后，超級碳納米點遇水后會分解成小尺寸的碳納米點，增強了熒光發光強度。而且這個過程是不可逆的，即使是水干后發光信息仍會保留在復合紙上。

　　“指紋”的高強加密

　　據悉，發光碳納米點在個人信息的加密方向還有應用，平時人們習慣將指紋上的紋路作為個人信息的辨識點，但是實際上，目前指紋的仿造其實是很容易的，但是手指上還有一種十分難以仿造的是指紋汗孔，由于汗液主要是水的成分，和噴水打印一樣的原理，在復合紙上按壓手指，就可以快速并且精準的采集指紋上汗孔的分布圖，這在個人指紋信息加密上更安全更可靠。據了解這項技術還可以通過了解人體汗液分布情況進而診斷個人健康。