什么是碳量子点?

2015年09月02日   文章来源:蝌蚪五线谱   

  碳量子点(carbon dots,C-dots),又称碳点或者碳纳米点,是一类尺寸在10 纳米以下的新型碳纳米材料,是一种类球形的碳颗粒。相较于金属量子点材料,碳量子点几乎是无毒的,对环境危害很小。碳量子点最突出的一个特点就是具有光致 发光特性,通俗来说,具有良好水溶性的碳量子点在光照下,其自身会发出明亮的荧光。而且,它的光学稳定性很好。


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碳量子点的应用


  正如上面所述,碳量子点具有很好的光学性能。所以,人们很自然的想到了将其引入生物成像Bioimaging的研究中。有科学家让碳量子点在人类乳腺癌细胞MCF-7内成像。在37下,细胞被培养2小时后,用800纳米光照射,通过荧光显微镜观察,可以看到细胞膜和细胞质中有强的荧光。还有研究者把碳量子点与玻尿酸(HA)结合,进行活体成像。经过小鼠皮下注射后,我们可以观察到碳量子点良好的荧光性能。

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  碳量子点另一个重要的应用是光催化(Photocatalytic)。罗丹明B俗称花红粉,是一种具有鲜桃红色的合成染料,有研究表明其具有致癌性。科学家把碳量子点与二氧化钛做成复合材料,在光的作用下,复合材料仅用4小时就把罗丹明B完全降解掉了。

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  此外,碳量子点还可用于纳米传感器(Nanosensor)、免疫测定(Immunoassay)、光电子器件(Photoelectronic device)、离子检测(Ions detection)等应用领域。

怎样制备碳量子点?

  令人新奇的碳量子点是如何被制备出来的呢?在这貌似高深莫测的名词之下,是否有着拒人于千里之外的神秘理论呢?其实不然,碳量子点的制备原料是很常见的,葡萄糖、淀粉均可作为制备原料,甚至连鸡蛋膜、西瓜皮、柳树皮、香蕉汁、橘子汁都可以!

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  制备过程也不算特别复杂,例如,有人把收集来的蜡烛的燃烧残渣作为起始原 料,放在浓硝酸溶液中加热,冷却后经过分离,就得到了碳量子点。这种方法较之于纷繁多样的碳量子点制备技术来说,不过是一个简略的代表而已。人们已经发展 出了弧光放电、激光消融、电化学等各式各样的制备方法。

  瞻望未来,通过对其发光机理的深入研究,碳量子点将会更广泛地被应用于有机光电二极管、分离膜、显示器、药物传输和疾病治疗等各个领域。

 

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