碳材料因环境友好、储量丰富、生物毒性✅低等优势,一直✅备受科学界的关注。宏观碳材料由于缺少合适的带隙,其自身难以成为理想的发光材料。纳米技术的崛起赋予了碳微观的尺寸和丰富的能级,使得碳材料发光成为了可能。
碳点(名词解释)是一类新型的碳基纳米发光材料柠檬酸乙二胺合成碳点,最早发现于 2004 年。起初,碳点的制备以“自上而下”法剥离石墨基碳材料为主,合成相对复杂且性能并不突出,产物常被称为石墨烯量子点或碳量子点。2013 年,杨柏教授课题组通过“柠檬酸—乙二胺水热体系”实现了碳点量子效率和产率的双突破。从此,人们开㊣始关注由“自下而上”法合成碳化聚✅合物点,并掀㊣起了研㊣究热㊣潮。碳化聚合物点没有精确的化学结构,其内部为高分子交联或杂化晶格结构,外部为亲水官能团或聚合物链。近十年间,随着㊣材料性能的不断突破,人们更迫切地想要知道:“什么在㊣发㊣光”和“为什㊣㊣么发光”。
交联增强发射(crosslink-enhanced emission, 缩写:CEE)效应✅是一种新型的发光机理,用以解释非传统发光中心(潜在发射团)的强发光现象柠檬酸三钠和柠檬酸钠。其本质是一种由交联产生的固定作用,通过抑制发光中心的振动和转动进而增强发光,普遍㊣适用于聚合物体系。
而与一般聚合物不同,碳化聚合物点具有高度交联且致密的粒子结构。在这种限域空间内,发光团间的距离显著减小,由此可引发电子云㊣的重叠及能级的耦合裂分。限域 CEE 效应代表着空间相互作用,这突显了碳化聚合物点的结构优势,同时可作为发光的调控策略和重要起源。
近日,来自吉林大学的研究㊣团队通过构筑碳化聚合物点的模型体系,证明了限域 CEE 效应机理,进而实现了体系的发光调控。
本文中研究人员提出了“加聚—缩聚”策略,通过构建简化模型体系来探究限域 CEE 效应对碳化聚合物✅点发光的影响。
研究人员以甲基作为间隔基㊣团,采用自由基聚合的方法聚合了不同比例的丙烯酸和甲基丙烯酸单体,制备了一系列具有不同空间位阻的聚合物,并以此为原料进一步合成了碳化聚合物点。不同含量的间隔基团改变了粒子内的㊣空间相互作用强度和非辐射跃迁过程,使碳化聚合物点呈现出连续可调的荧光量子效率和室温磷光寿命。实验结果表明,甲基的引入改变了限域CEE效应,并对碳化聚合物点的结构和性能均产生了重㊣要影响。
限域 CEE 效应的提出有助于人们深入理解碳化聚合物点的结构优势,同时完善新型发光理论。利用“加成—缩聚”策略及限域 CEE 理论,改变反应因素(如聚合单体类型,不同单体的比例,以及聚合程度),可以精确地调控碳化聚合物点的发光性能,从而㊣提高碳化聚合物点合成的设计性和可控性。
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