記者從中國科學院合肥物質科學研究院了解到，該院固體所研究員徐文課題組與重慶醫(yī)科大學超聲醫(yī)學工程國家重點實驗室合作，利用自主研制的“球形聚焦集聲系統(tǒng)”，開展了碳納米點對聲致發(fā)光效應影響的研究，觀測到碳納米點對聲致發(fā)光具有明顯的調制作用，可使水中的藍—紫色發(fā)光調制為橙色發(fā)光，其調制效應可肉眼分辨。相關研究成果日前發(fā)表在《納米級》上。
在聲場作用下，液體如純水中會發(fā)生空化，形成氣泡。氣泡在正、負交替的聲壓驅動下緩慢膨脹、快速塌縮并發(fā)出光脈沖，此現(xiàn)象為聲致發(fā)光。這一過程可通過氣泡將聲能積聚并轉換為光能，為聲學領域的重要實驗現(xiàn)象。但是，目前學界對聲致發(fā)光機理的認識仍未完全清晰。有研究認為，在聲空化以及氣泡膨脹和塌縮過程中，產(chǎn)生的羥基自由基是純水中聲致發(fā)光的關鍵要素。而碳納米點作為一種表面具有豐富化學基團且表面化學活性較強的納米材料，常被用作自由基捕獲體。
鑒于此，研究人員利用碳納米點對聲致發(fā)光實驗中的羥基自由基進行調制，使聲致發(fā)光波長發(fā)生了顯著變化。通過聲致發(fā)光光譜分析、光脈沖信號時間分辨測量，及對超聲作用前后碳點的物理、化學特性表征分析，證實了碳納米點對水中聲致發(fā)光的影響，主要是通過碳納米點與羥基自由基的耦合產(chǎn)生。
此外，超聲處理是碳納米材料制備過程中常用的方法。這項研究發(fā)現(xiàn)聚焦超聲作用可使碳納米點的碳核尺寸變小、碳核結晶更好、碳點分散更均勻。而超聲誘導的化學效應可使碳點表面的基團被氧化，形成了更多的羧基。
這一研究結果為深入理解聲致發(fā)光的微觀機理提供了新的研究方法，將有助于進一步設計、優(yōu)化熒光碳點的合成、調控及應用。(記者吳長鋒)
關鍵詞： 碳納米點 聲致發(fā)光波長 調制效應 肉眼分辨
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