Lunga vita a temperatura ambiente a causa del processo di emissione materiale luminescente unico è ampiamente usato nel campo della nuova generazione di dispositivi optoelettronici, sicurezza ottiche, chimiche / sensori biologici, imaging risolta nel tempo, ecc Tuttavia, negli ultimi decenni per sviluppare la temperatura del materiale leggero di lunga durata emettitori (comprese le piccole molecole organiche, complessi di metalli di transizione e raro materiale postluminescenza lunga a base terra) hanno generalmente complesso processo di purificazione preparato richiede materiali di partenza costosi, la tossicità potenziale o condizioni difficili per produrre lunga durata ed altre imperfezioni. Pertanto, lo sviluppo di facile preparazione, costo economico, bassa tossicità, e in condizioni ambientali normali con un materiale a lunga durata viene emesso dal campo della ricerca v'è un urgente bisogno di affrontare il problema.
A base di carbonio materiale emettitore di luce (carbonio) sono i punti sviluppati negli ultimi anni una nuova classe di materiale luminescente, in quanto il processo è semplice preparare un purificata, fotofisiche stabile e proprietà chimiche, proprietà di emissione regolabile, funzione di modifica facile, e un idrosolubile biocompatibile buoni e altri vantaggi, a partire dal 2004 è risultato essere diffusa preoccupazione dei ricercatori, e ha mostrato grandi potenziali applicazioni in molti campi della chimica di rilevamento / biologici, imaging biologico, diagnosi e cure mediche, dispositivi fotocatalitiche e fotovoltaici, ecc, tuttavia, la ricerca che negli ultimi anni focalizzati sulla regolazione di esplorazione e proprietà di fluorescenza preparazione, meccanismo luminescenza e potenziali applicazioni di tali materiali, a lunga durata luminescente proprietà della sua ricerca è ancora relativamente limitato.
Al fine di espandere ulteriormente le aree di applicazione del punto di carbonio e di risolvere i problemi attuali nel campo dei materiali emettitori di luce a lunga durata temperatura ambiente di ricerca, dal momento che il 2015, Ningbo Istituto di tecnologia dei materiali Ingegneria, Accademia cinese di Scienze Linheng Wei Chiang Kai-dottorato gruppo di ricerca intorno a temperatura ambiente, i punti di carbonio di lunga durata controllo delle emissioni e all'applicazione lanciato una serie di lavoro.
I primi studi hanno mostrato che il gruppo di ricerca, e avendo due fotoni emissione di fluorescenza punto caratteristico basano su una fonte di carbonio preparati carbonio-fenilendiammina (Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 5360-5363). 2015 anni da essi alcool polivinilico (PVA) complessi, legami idrogeno tra le molecole di PVA al sito di interazione carbonio, carbonio sopprimere il punto centrale di rotazione delle transizioni radiazioni, vibrazioni e triplette eccitoni stabile non radiativa eccitati stato di tripletto, per raggiungere un punto temperatura di carbonio lunga durata fosforescenza emissione. carbonio sito di legame sé ha proprietà luminescenti di due fotoni di fluorescenza, prima riportato le caratteristiche di emissione di carbonio punti triple (fluorescenza superiore e inferiore e conversione fosforescenza) come loro potenziali applicazioni nella tripletta inchiostri di sicurezza (fig. 1) Il lavoro correlato è stato pubblicato sulla rivista VIP e sui paper di copertura nel German Journal of Applied Chemistry (Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 7231-7235).
Mentre il lavoro di cui sopra per ottenere un carbonio-punto di emissione temperatura fosforescenza lunga durata, ma solo in stato osservato allo stato solido secco. Ciò è dovuto al legame idrogeno di molecole d'acqua suscettibili di essere danneggiato, non può avere un punto di dispersione di carbonio la lunga durata di emissione., al fine di ampliare il campo di utilizzo punto rt emissioni di carbonio lunga durata, sono innovativi nel 2016 propone di utilizzare legami covalenti (legami idrogeno invece dei soliti) stato eccitato all'idea carbonio punto fisso stabile facilmente disperso in nanosilice acqua (nSiO2) superficie a causa legame covalente con un'interazione più forte legame idrogeno, e il punto di legame del nSiO2 carbonio non facilmente distrutto, la prima volta un punto C luce di lunga vita emettitori alle condizioni del sistema in una dispersione acquosa di (2) inoltre, poiché una più forte interazioni covalenti, in modo tale che lo stato di singoletto eccitato del punto C viene ridotta e il gap di banda (ΔEST) tra lo stato di tripletto, è un'ulteriore prova del sistema materiale esposto lunga durata emissione di fluorescenza ritardato si riferiscono, ma la luce che emette porzione del fosforo comprendente componenti di miscelazione. Infine l'utilizzo di lunga durata proprietà luminescenti del sistema altera le caratteristiche di vapore acqueo è inferiore e il punto di legame di carbonio composito idrogeno PVA Proprietà danneggiate vapore acqueo, per ottenere un'informazione sensibile più applicazioni di crittografia di umidità. Collegato lavoro pubblicato sulla rivista "sostanze chimiche" (Chem. Mater. 2017, 29, 4866? 4873).
Sebbene il lavoro precedente abbia raggiunto l'emissione a lunga durata di punti di carbonio nell'ambiente di dispersioni solide e acquose, si basa essenzialmente sulla combinazione con altri materiali, che in una certa misura limita la portata e la flessibilità della loro applicazione pratica. punto sviluppo carbonio si ha una temperatura ambiente per lunghi caratteristiche di emissione vita è di grande importanza poiché 2017 con collegate di ricerca materiali temperatura ambiente tradizione fosforescenza, essi ipotizzano, punto carbonio preparato se le seguenti condizioni dovrebbero essere di lunga durata luminescente proprietà :. ① punto carbonio ha una struttura amorfa o un polimero, come le strutture di emissione luminosa matrice possono essere inclusi nel centro del suo isolamento efficace processo fissa, non radiativo viene soppressa; ② carbonio ossigeno punto ricco (C = o e OH), N (C = N e NH2) o alogeni (Br, I) gruppi funzionali.Questi gruppi possono essere utilizzati come potenziali centri luminescenti da un lato e possono anche formare legami idrogeno efficaci o legami alogeni per stabilizzare ulteriormente gli stati dei tripletti; Il drogaggio di elementi come B, N, P o alogeni può indurre un accoppiamento spin-orbita più forte e migliorare l'attraversamento intersecato-sistema dello stato eccitato, promuovendo in tal modo più triplo La produzione di stati.
Sulla base dell'idea di cui sopra, TF irradiazione con microonde metodo di trattamento termico soluzione di acido fosforico acquosa etanolammina, ha si ottiene una lunga durata (1,46 secondi, visibili più di 10 secondi) a temperatura ambiente punto di emissione fosforescenza di carbonio. Ulteriori studi hanno dimostrato che il carbonio-point una struttura amorfa, la presenza di particelle può essere generato nei gruppi idrogeno-legame e N, P può essere la ragione che il sito elemento carbonio-drogato generare la vita lunga fosforescenza a temperatura ambiente. questo lavoro raggiunge efficiente (conversione della luce di lunga durata punti emettitori di immobili di carbonio 70%) e comodo (5 minuti di riscaldamento a microonde), grammo (2.8g) è stato preparato (Figura 3). i risultati di una recente ricerca pubblicata sulla rivista "tedesca applicata Chimica" (Angew. Chem. Int. ed. 2018, DOI : 10.1002 / anie.201802441).
Allo stesso tempo, al fine di chiarire la causa del lungo fosforescenza durata a temperatura ambiente il sistema di punti di carbonio, per ottenere un punto di transizione del materiale carbonioso preparata dal fosforo per fosforescenza longeva dal metodo di riscaldamento graduale (180 ℃ e 280 °.] C), e di conseguenza un ulteriore studio questo tipo di carbonio punto cambiamento strutturale nel processo di fabbricazione e lungo fosforescenza durata a temperatura ambiente possono essere la causa. i risultati della stima della caratterizzazione del prodotto ottenuto viene riscaldata in due fasi, ad una temperatura relativamente bassa di riscaldamento (180 [°.] C), le molecole di materie prime ( etilendiammina / etanolammina con acido fosforico) condensazione principalmente disidratazione, polimerizzazione e altre sostanze chimiche reazioni di reticolazione, fluorescenza e un polimero avente una struttura puntino carbonio mediante reticolazione principio fluorescenza aumentata (senza emissione fosforescenza longeva) e punto di carbonio fosforo trattamento ad alta temperatura (280 °.] C), la struttura del polimero comprende un ulteriore disidratazione si verifica carburo, una sostanza chimica reazione di reticolazione con caratteristiche di emissione di carbonio del punto di fosforo. hanno ipotizzato che l'emissione fosforescenza è principalmente dovuto al trattamento ad alta temperatura (280 ℃ ) per generare una struttura più densa, favorire la formazione di legami idrogeno all'interno della particella, e ulteriormente sopprimendo la libera rotazione attraverso la transizione e nonradiative contiene sostanze luminescenti tripletto stabile stato eccitato, con conseguente emissione fosforescente efficiente. Inoltre, esperimenti comparativi mostrano che N, P emettitore drogata svolge un ruolo chiave nel tipo di lunga durata del sistema di carbonio-point.
Questo lavoro non solo per illustrare ulteriormente il processo di generazione e possibili fonti di tipo sistema punto carbonio longeva emissione fosforescenza, ma anche la prima volta un materiale reattivo stimolo avente una fosforescenza di generazione del calore. Con questa specifica caratteristica (materiale fluorescente è locale caldaia in un materiale fosforescente di lunga durata), per esplorare le sue potenziali applicazioni in aree di sicurezza e le informazioni di protezione ad alto livello (Figura 4). i risultati di una recente ricerca pubblicata sulla rivista "materiali avanzati" (Adv. Mater., 2018, 1.800.783).
Più lavoro è stato sostenuto dal National Natural Science Foundation, la Fondazione di Scienze Naturali della Provincia di Zhejiang, Fondo Città di Ningbo, KC Wong Education Foundation e Chongqing laureano progetti innovativi.
Figura 1 (sinistra) Preparazione di puntini di carbonio e conversione Up-Down Fluorescenza e fosforescenza Emissioni triple di pellicole composite PVA; (a destra) Applicazione potenziale di tripli inchiostri anti-contraffazione
Figura 2 Preparazione dei punti di carbonio e loro legame covalente con nSiO2 per ottenere una luminescenza a lunga durata che può essere dispersa in acqua (soluzione acquosa RhB Proprietà luminescenti come controllo)
Fig. 3 Proprietà luminescenti ad alta efficienza, preparazione dei grammi e lunga durata dei punti di carbonio fosforescente a temperatura ambiente ultra longeva
Figura 4 Punti in carbonio con risposta termica alla fosforescenza e le loro potenziali applicazioni nella protezione delle informazioni e anti-contraffazione
