Longue vie à la température ambiante en raison du processus d'émission de matériau luminescent unique est largement utilisé dans le domaine de la nouvelle génération de dispositifs optoélectroniques, sécurité optique, des capteurs chimiques / biologiques, imagerie à résolution temporelle, etc. Cependant, au cours des dernières décennies pour développer la lumière de longue durée émettant la température du matériau (y compris de petites molécules organiques, des complexes de métaux de transition et rare matériau longue rémanence à base de terre) ont généralement procédé de purification préparé complexe nécessite des matériaux de départ coûteux, la toxicité potentielle ou les conditions sévères pour produire longue durée de vie et d'autres inconvénients. Ainsi, le développement de la facilité de préparation, La rentabilité, la faible toxicité et la longue durée de vie des émissions dans des conditions environnementales conventionnelles sont les problèmes les plus urgents dans ce domaine.
matériau émettant de la lumière à base de carbone (carbone) sont les points développés au cours des dernières années, une nouvelle classe de matériau luminescent, étant donné que le processus est simple préparation d'un propriétés purifié, photophysique stable et chimiques, des propriétés d'émission réglable, la fonction de modification facile, et une biocompatible soluble dans l'eau bons et d'autres avantages, depuis 2004 a été constaté que les chercheurs de l'inquiétude généralisée, et ont montré de grandes applications potentielles dans de nombreux domaines de la détection chimique / biologique, l'imagerie biologique, le diagnostic et le traitement médical, les dispositifs de photocatalytiques et photovoltaïques, etc. Cependant, la recherche Au cours des dernières années, les gens se sont concentrés principalement sur la régulation et la préparation des propriétés de fluorescence de ces matériaux, le mécanisme de luminescence et les applications potentielles, et l'étude de leurs propriétés de luminescence à longue durée a été limitée.
Afin d'élargir davantage les domaines d'application du point de carbone et de résoudre les problèmes actuels dans le domaine des matériaux de température ambiante de recherche émettant de la lumière de longue durée, depuis 2015, l'Institut Ningbo de génie des matériaux de la technologie, l'Académie chinoise des sciences Linheng Wei Chiang groupe de recherche Kai-doctorat autour de la température ambiante, des points de carbone de longue durée La réglementation de lancement et l'application ont effectué une série de travaux.
Les premières études ont montré que le groupe de recherche, et ayant un point caractéristique d'émission de fluorescence à deux photons basés sur une source de carbone préparé carbone-phénylènediamine (Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 5360-5363). 2015 ans par les l'alcool polyvinylique complexes (PVA), des liaisons hydrogène entre les molécules de PVA au site de carbone d'interaction, de carbone supprime le point central de rotation du rayonnement excitons de vibrations et de triplet stable transitions non radiatives état excité de triplet, d'atteindre un point de carbone de température émission longue phosphorescence à vie. site de liaison de carbone lui-même a des propriétés luminescentes de fluorescence à deux photons, d'abord rapporté les caractéristiques d'émission des points triples de carbone (de fluorescence supérieure et inférieure et de conversion de phosphorescence) en tant que leurs applications potentielles dans triplet d'encre de sécurité (fig. 1) les travaux connexes publiés dans la revue "allemand de chimie appliquée" (Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 7231-7235) pour former des papiers VIP et de couverture.
Bien que les travaux ci-dessus pour obtenir une longue émission température carbone points vie phosphorescence, mais seulement à l'état solide sec a été observée. Ceci est dû à la liaison hydrogène des molécules d'eau susceptibles d'être endommagé, il ne peut pas obtenir un point de dispersion de carbone la longue durée de vie d'émission. afin d'élargir la gamme d'applications rt à long point d'émission de carbone de la vie, ils innovent en 2016 propose d'utiliser des liaisons covalentes (liaisons hydrogène au lieu de l'habituel) idée état excité point fixe de carbone stable facilement dispersés dans eau surface nanosilice (nSiO2) en raison d'une liaison covalente avec une interaction plus forte que la liaison hydrogène, et le point de liaison de nSiO2 de carbone pas facilement détruite, la première fois un point d'émission de lumière de longue vie C dans les conditions du système dans une dispersion aqueuse de (2) en outre, étant donné qu'une interactions covalentes fortes, de telle sorte que l'état singulet excité du point C est réduite et la largeur de bande interdite (ΔEST) entre l'état de triplet, est une preuve supplémentaire du système matériel exposé longue durée de vie d'émission de fluorescence retardée est basée, mais la partie d'émission de lumière de la substance fluorescente comprenant des composants de mélange. Enfin, l'utilisation des propriétés de longue durée de vie d'émission de lumière du système affecte les caractéristiques de la vapeur d'eau est inférieure, et le point de liaison du composite carbone PVA d'hydrogène Propriétés endommagées vapeur d'eau, pour obtenir une informations sensibles à l'humidité de multiples applications de chiffrement. Travaux connexes publiés dans la revue « matières chimiques » (Chem. Mater. 2017, 29, 4866? 4873).
Bien que les travaux antérieurs aient permis d'obtenir des émissions de carbone à longue durée dans l'environnement des dispersions solides et aqueuses, ils sont essentiellement basés sur le mélange avec d'autres matériaux, ce qui limite dans une certaine mesure la portée et la flexibilité de leur application pratique. le point de développement de carbone lui-même a une température ambiante pour une caractéristique d'émission longue durée de vie est d'une grande importance depuis 2017, avec des matériaux tradition température ambiante liées à la recherche de phosphorescence, ils spéculent, point de carbone préparé si les conditions suivantes devraient être de longue durée des propriétés émettant de la lumière de la ① carbone de points a une structure amorphe ou un polymère, tels que les structures d'émission de lumière de la matrice peuvent être inclus dans le centre de son isolement efficace, fixe, processus non radiatif est supprimée; ② Point riche en oxygène du carbone (C = O et OH), N (C = N et NH2) ou un atome d'halogène (Br, I) des groupes fonctionnels, ces groupes, d'une part en tant que centre d'émission de potentiel, alors une liaison hydrogène ou d'halogène efficace pour stabiliser davantage le triplet excité; ③ site de carbone comprend Le dopage d'éléments tels que B, N, P ou un halogène peut induire un couplage spin-orbite plus fort et améliorer le croisement intersystème-système de l'état excité, favorisant ainsi un triplement La production d'états.
Sur la base de l'idée ci-dessus, TF irradiation par micro-ondes procédé de traitement thermique solution d'éthanolamine de l'acide phosphorique aqueux, a une longue durée de vie est obtenue (1,46 secondes, visibles plus de 10 secondes) à la température ambiante point de carbone d'émission de phosphorescence. D'autres études ont montré que les points de carbone une structure amorphe, la présence de particules peut être généré dans les groupes de liaison hydrogène et N, P peut être la raison que le long site de carbone dopé à l'élément de génération de phosphorescence vie à la température ambiante. ce travail réalise efficace (conversion de la lumière de longue durée points d'émission de biens de carbone 70%) et pratique (5 minutes de chauffage à micro-ondes), g (2,8 g) a été préparé (Figure 3). les résultats de la recherche récente publiée dans la revue "allemand de chimie appliquée" (Angew. Chem. Int. Ed. 2018, DOI : 10.1002 / anie.201802441).
Dans le même temps, afin de préciser la cause de la longue phosphorescence de durée de vie à température ambiante, le système de points de carbone, pour obtenir un point de transition du matériau de carbone préparé à partir de la substance fluorescente à phosphorescence à vie longue par un procédé de chauffage par paliers (180 ℃ et 280 deg.] C), et à l'étude en conséquence en outre ce type de point de changement structurel de carbone dans le procédé de fabrication et à long phosphorescence de vie à température ambiante peuvent être la cause. les résultats de l'estimation de la caractérisation du produit obtenu est chauffé en deux étapes, à une température de chauffage relativement faible (180 [deg.] C), les molécules de la matière première ( éthylènediamine / éthanolamine avec de l'acide phosphorique) condensation principalement déshydratation, polymérisation et d'autres réactions de reticulation chimique, la fluorescence et un polymère ayant une structure de points de carbone par réticulation principe amélioré de fluorescence (sans émission de phosphorescence à long terme), le point de l'atome de carbone de phosphore le traitement à haute température (280 °.] C), la structure de polymère comprend une déshydratation supplémentaire se produit un carbure, une réaction de reticulation chimique avec des caractéristiques d'émission de carbone du point de substance fluorescente. ils ont spéculé que l'émission de phosphorescence est principalement due au traitement à haute température (280 ℃ ) afin de générer une structure plus dense, favoriser la formation de liaisons hydrogène à l'intérieur de la particule, et en outre par la suppression de la rotation libre à travers la transition et non radiatif contient luminophores triplet stable état excité, entraînant l'émission phosphorescente efficace. En outre, des expériences comparatives montrent que l'émetteur dopé N, P joue un rôle clé dans le type de longue durée du système de points de carbone.
Ce travail non seulement pour illustrer davantage le procédé de production et de sources possibles du type émission de phosphorescence à long terme du système de point de carbone, mais aussi la première fois un stimulus matériau sensible ayant une phosphorescence de génération de chaleur. Grâce à cette caractéristique spécifique (substance fluorescente est chambre de chauffage dans un matériau phosphorescent longue durée de vie), d'explorer ses applications potentielles dans la sécurité de haut niveau et d'information des zones de protection (figure 4). les résultats de la recherche récente publiée dans la revue « matériaux avancés » (Adv. Mater., 2018, 1800783)
Plus travail a été soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles, la Fondation des sciences naturelles de la province du Zhejiang, Fonds Ningbo City, KC Wong Education Foundation et Chongqing diplômés des projets innovants.
Figure 1 (gauche) Préparation des points de carbone et de la conversion ascendante Fluorescence et phosphorescence Triple émission des pellicules composites PVA (droite) Application potentielle des encres anti-contrefaçon triple
Figure 2 Préparation des points de carbone et de leur liaison covalente avec nSiO2 pour obtenir une luminescence de longue durée pouvant être dispersée dans l'eau (solution aqueuse de RhB Propriétés luminescentes comme témoin)
Fig. 3 Propriétés luminescentes à haute efficacité, à préparation de gramme et à longue durée de vie de points de carbone phosphorescent à température ambiante ultra-longue durée
Figure 4 Points de carbone avec réponse thermique à la phosphorescence et leurs applications potentielles dans la protection de l'information et la contrefaçon
