首次通过凝胶实现高浓度碳点发光
中国吉林网、吉刻APP记者了解到，该工作利用碳纳米点表面大量的羟基官能团引发正硅酸乙酯水解，在碳纳米点表面原位包覆二氧化硅。在高浓度的碳纳米点乙醇溶液中，实现具有高载负量、高荧光亮度的碳纳米点@二氧化硅复合凝胶，并可进一步获得荧光效率高达41%的干凝胶粉体材料，在开发基于碳纳米点的发光器件领域具有重要的应用前景。
中科院长春光机所曲松楠研究员对中国吉林网、吉刻APP记者说，“固体发光材料应用的重要参数是亮度，要求高的发光中心浓度。现有的碳点固态发光材料都是低浓度的碳点掺杂，即发光中心浓度低，碳点高浓度就发生荧光淬灭。我们是基于凝胶的特点，让碳点在高浓度与二氧化硅原位复合形成凝胶，解决了碳点高度下的荧光淬灭问题，首次实现了碳点高掺杂浓度下高荧光量子效率的发光，离应用更进一步。”
可能改变未来照明世界的新型发光材料
据悉，发光碳基纳米点是近几年发展起来的新型碳基纳米发光材料。大量研究表明其具有无毒、生物相容性好、制备简单、光稳定性好等诸多优点，进而引起国际上的广泛关注，被认为是可能改变未来照明世界的八种发光新材料技术之一，其在生物成像、传感、催化、激光、光电器件及照明等领域具有潜在的应用。
攻克碳纳米点固态荧光淬灭的难题
中国吉林网、吉刻APP记者了解到，基于碳纳米点的固态发光材料发展遇到瓶颈，主要问题是碳纳米点在固态时存在严重的因聚集引起荧光淬灭。“当提高碳纳米点载负量时，荧光量子效率却会大幅降低，不能应用于高亮度的照明器件。”因此，如何在高载负量的碳纳米点体系下实现高的荧光量子效率，进而实现高亮度的发光，成为碳纳米点在发光器件中应用的关键。
不同浓度的碳纳米点与二氧化硅形成复合材料的制备过程示意图
应用于发光二极管照明光源（LEDs）制备白光LEDs
据了解，该碳纳米点@二氧化硅复合干凝胶粉末荧光量子效率高达41%，实现高载负量、高荧光量子效率复合材料的合成。同时，这种制备方法也适用于表面同样具有丰富羟基的蓝光碳纳米点，进而得到高荧光亮度的蓝光碳纳米点@二氧化硅复合凝胶。基于高载负量以及强荧光性质，该复合材料可以作为颜色转换层应用于发光二极管照明光源（LEDs）中，制备出白光LEDs，有望成为新一类的高效固态发光照明材料。
碳纳米点@二氧化硅复合凝胶的（a1和a3）室光及（a2和a4）紫外光下照片。（b）冻干后所得干凝胶的荧光发射光谱及（c）紫外光下照片。干凝胶的（d）扫描与（e）透射电镜照片
扩展阅读：
超级碳纳米点可用于“喷水打印”
中国吉林网、吉刻APP记者还了解到，发光碳纳米点实际上还有很多其他方面的应用。曲松楠说，“光机所研制出的基于“超级碳纳米点”的水触发“纳米荧光炸弹”是由部分烷基链修饰的碳纳米点在甲苯中自组装而成的，这将应用于‘喷水打印’技术上。”
图为喷水打印后的文字在紫外光照射下的效果
曲松楠研究员向中国吉林网、吉刻APP记者简单地解释了“喷水打印”的原理，即用特殊的方法将碳纳米点聚集并与纸张复合，聚集后的碳纳米点荧光会淬灭，所以复合纸上只能表现出特别弱的荧光，而“喷水打印”后，超级碳纳米点遇水后会分解成小尺寸的碳纳米点，增强了荧光发光强度。而且这个过程是不可逆的，即使是水干后发光信息仍会保留在复合纸上。
“指纹”的高强加密
据悉，发光碳纳米点在个人信息的加密方向还有应用，平时人们习惯将指纹上的纹路作为个人信息的辨识点，但是实际上，目前指纹的仿造其实是很容易的，但是手指上还有一种十分难以仿造的是指纹汗孔，由于汗液主要是水的成分，和喷水打印一样的原理，在复合纸上按压手指，就可以快速并且精准的采集指纹上汗孔的分布图，这在个人指纹信息加密上更安全更可靠。据了解这项技术还可以通过了解人体汗液分布情况进而诊断个人健康。
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