碳納米點發光動力學研究取得進展

　　近日，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所曲松楠研究員課題組與荷蘭阿姆斯特丹大學張宏教授合作，利用偏振相關的飛秒瞬態吸收光譜技術，研究了雜元素摻雜碳納米點各項異性的發光以及碳納米點偶極與極性分子偶極之間的相互作用，分析了其偶極發光中心的來源。

　　碳納米點具有高的熒光量子效率、優良的光穩定性、好的生物相容性、低毒性、低成本等優點，已經被應用于生物熒光標記、光催化、電致發光、太陽能電池等領域。人們利用方位角偏振光（APLB）激發單個碳納米點，觀察到啞鈴狀圖案，證實其發光自于一個固定的偶極。

　　論文第一作者副研究員景鵬濤介紹道，具有偏振發光特性的碳納米點，有希望應用與偏振調制的超分辨熒光顯微成像。然而碳納米點的發光來源尚存在爭議，特別是其各項異性的發光起因尚不清楚，極大地限制了碳納米點的發展及應用。高熒光量子效率的碳納米點在合成過程中通常需要引入氮、氧等摻雜原子，這些摻雜原子極有可能會導致碳納米點各項異性的發光。因此，研究摻雜碳納米點各項異性發光的來源，將有助于我們認識其發光機理。

　　科研人員利用偏振相關的飛秒瞬態吸收光譜，觀察到碳納米點各項異性的吸收與受激發射，及碳納米點偶極與溶劑分子偶極相互作用的動力學過程，證明了碳納米點中具有一個固定的偶極中心。當偏振的飛秒脈沖光激發碳納米點，在碳納米點中產生一個電子—空穴對，即產生偶極，打破了碳納米點與極性溶劑分子在基態時的平衡，碳納米點周圍的極性溶劑分子將快速地轉動以適應碳納米點中偶極的變化，降低體系的能量，導致發光峰的紅移，這種現象稱為溶劑化過程。

　　景鵬濤說：“實驗中，我們觀察到碳納米點受激發射峰隨時間的紅移過程，通過分析可以得到水的溶劑化時間常數約為1 ps，改變溶劑中水的比例及黏度，溶劑化過程的時間常數通常在1-20 ps。證明碳納米點偶極與極性溶劑分子偶極之間的相互作用，碳納米點各項異性的發光特性預示其在偏振發光二極管、超分辨成像等領域具有潛在的應用價值。”