碳納米點(diǎn)可調(diào)制聲致發(fā)光波長 調(diào)制效應(yīng)可肉眼分辨

記者從中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院了解到，該院固體所研究員徐文課題組與重慶醫(yī)科大學(xué)超聲醫(yī)學(xué)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作，利用自主研制的“球形聚焦集聲系統(tǒng)”，開展了碳納米點(diǎn)對聲致發(fā)光效應(yīng)影響的研究，觀測到碳納米點(diǎn)對聲致發(fā)光具有明顯的調(diào)制作用，可使水中的藍(lán)—紫色發(fā)光調(diào)制為橙色發(fā)光，其調(diào)制效應(yīng)可肉眼分辨。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《納米級》上。

在聲場作用下，液體如純水中會發(fā)生空化，形成氣泡。氣泡在正、負(fù)交替的聲壓驅(qū)動下緩慢膨脹、快速塌縮并發(fā)出光脈沖，此現(xiàn)象為聲致發(fā)光。這一過程可通過氣泡將聲能積聚并轉(zhuǎn)換為光能，為聲學(xué)領(lǐng)域的重要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。但是，目前學(xué)界對聲致發(fā)光機(jī)理的認(rèn)識仍未完全清晰。有研究認(rèn)為，在聲空化以及氣泡膨脹和塌縮過程中，產(chǎn)生的羥基自由基是純水中聲致發(fā)光的關(guān)鍵要素。而碳納米點(diǎn)作為一種表面具有豐富化學(xué)基團(tuán)且表面化學(xué)活性較強(qiáng)的納米材料，常被用作自由基捕獲體。

鑒于此，研究人員利用碳納米點(diǎn)對聲致發(fā)光實(shí)驗(yàn)中的羥基自由基進(jìn)行調(diào)制，使聲致發(fā)光波長發(fā)生了顯著變化。通過聲致發(fā)光光譜分析、光脈沖信號時間分辨測量，及對超聲作用前后碳點(diǎn)的物理、化學(xué)特性表征分析，證實(shí)了碳納米點(diǎn)對水中聲致發(fā)光的影響，主要是通過碳納米點(diǎn)與羥基自由基的耦合產(chǎn)生。

此外，超聲處理是碳納米材料制備過程中常用的方法。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)聚焦超聲作用可使碳納米點(diǎn)的碳核尺寸變小、碳核結(jié)晶更好、碳點(diǎn)分散更均勻。而超聲誘導(dǎo)的化學(xué)效應(yīng)可使碳點(diǎn)表面的基團(tuán)被氧化，形成了更多的羧基。

這一研究結(jié)果為深入理解聲致發(fā)光的微觀機(jī)理提供了新的研究方法，將有助于進(jìn)一步設(shè)計(jì)、優(yōu)化熒光碳點(diǎn)的合成、調(diào)控及應(yīng)用。(記者吳長鋒)

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