分享自:

圆偏振发光无机量子点: 合成策略及发光机制

期刊:Scientia Sinica ChimicaDOI:10.1360/ssc-2024-0050

本文档属于类型b,是一篇综述文章,主要介绍了圆偏振发光无机量子点的合成策略及发光机制。以下是该文档的学术报告:

本文由蔡佳蓉、赵伟、闫雯慧、王欣钰、张煜宁和庞代文共同撰写,他们分别来自南开大学的药物化学生物学国家重点实验室、化学学院分析科学研究中心、天津市生物传感及分子识别重点实验室以及物质绿色创造与制造海河实验室。文章于2024年8月6日发表在《中国科学: 化学》期刊上。

文章的主题是圆偏振发光(Circularly Polarized Luminescence, CPL)无机量子点的合成策略及其发光机制。圆偏振发光材料在加密信息传输、三维成像和手性传感等领域具有巨大的应用潜力。无机量子点因其高稳定性、可调的光致发光特性和高荧光量子产率,被认为是新一代显示应用的理想候选材料。然而,同时具备高荧光亮度和强发光不对称性信号的无机量子点的制备面临巨大挑战,主要原因在于手性配体对量子点表面不完全钝化导致的缺陷态形成,以及手性配体与量子点相互作用产生的手性发光控制机制尚不清晰。

文章首先从量子点的合成与手性功能化途径出发,系统综述了手性量子点的合成策略,包括水相直接合成、后合成修饰以及水/油界面介导的合成。水相直接合成方法通过在碱性条件下将手性配体、离子源和还原剂混合,外加能量促使离子源反应,促进量子点的成核和生长,从而制备手性量子点。然而,这种方法合成的量子点荧光亮度低,荧光量子产率通常低于20%,且荧光半峰宽较宽。后合成修饰方法则通过手性配体与油相量子点表面的长链配体竞争并替换,最终获得水分散性的手性量子点。这种方法虽然可以保持量子点的高亮度,但容易导致荧光亮度骤降。水/油界面介导的合成方法结合了水相直接合成和后合成修饰的优点,通过水/油界面反应制备了高亮度圆偏振发光量子点,其荧光量子产率达到67.2%,吸收和发光不对称因子g均可以达到0.01。

文章进一步探讨了量子点圆偏振发光的产生机理及其与荧光和手性之间的内在联系。圆偏振发光性质反映的是激发态的电子跃迁信息,主要通过发光不对称性和圆偏振发光亮度来衡量。发光不对称性通过圆偏振发光光谱测试获得,发光不对称因子glum的大小范围限定在-2到2之间。文章根据Rosenfeld相关理论,将glum方程改写为由电子参数中的电偶极(μ)和磁偶极(m)来描述,提出通过提升材料磁偶极强度或减小电偶极的方法来调控材料的圆偏振发光特性。

文章还详细分析了量子点手性与圆偏振发光之间的关系。手性信号通常依赖于圆二色光谱(CD)测量,常用吸收不对称因子gabs来描述。手性信号与圆偏振发光在电子偶极矩的相关性上表现出一致性,吸收不对称因子gabs与电偶极和磁偶极成正比,而发光不对称因子glum与电偶极成反比。因此,手性信号和圆偏振发光特性之间存在一定的关联。

最后,文章总结了圆偏振发光无机量子点的研究现状,并对未来的发展方向进行了展望。尽管圆偏振发光无机量子点的研究受到越来越多学者的关注,但目前仍处于起步阶段。未来需要开发更高效、可控的合成方法,提高材料在不同环境下的稳定性,并深入理解和控制量子点的光学活性机制。此外,如何将这些材料应用于实际器件中,并实现规模化生产,也是需要克服的关键难题。

圆偏振发光量子点的研究不仅扩展了纳米材料的光学应用,还为高性能光学和电子器件的开发提供了新方法。随着研究的深入,这些材料将在科学和应用中发挥更大作用,需要材料学、化学和物理学等领域的专家共同努力。

上述解读依据用户上传的学术文献,如有不准确或可能侵权之处请联系本站站长:admin@fmread.com