Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
ТЕМ изображение графенового листа и квантовых точек. Внизу показано изменение межплоскостного расстояния (XRD) и ИК спектров при окислении и восстановлении
(а) Возникновение новой полосы поглощения, (b) зависимость спектров люминесценции от длины волны возбуждения, (c) спектры возбуждения и (d) зависимость интенсивности люминесценции от рН.
Предложенный механизм образования квантовых точек: разрыв зигзагообразной эпоксидной границы приводит к возникновениюhttp://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.200902825/abstract нового сигма-уровня.

Графен еще и люминесцирует

Ключевые слова:  графен, люминесценция

Опубликовал(а):  Уточникова Валентина Владимировна

26 декабря 2010

Уже несколько лет не спадает интерес к графену, который волей - неволей оказывается связан с обилием различных потенциальных применений этого материала благодаря его потрясающим электрическим, термическим и механическим свойствам. Ни для кого не секрет, что происхождение многих из этих свойств связано с размерными эффектами, а превращение графеновых листов в наноленты, то есть ограничение по еще одному размеру, приводят не только к возникновению новых эффектов, но и к простоте их потенциального использования в наноустройствах: как-никак, графеновые листы микронного размера довольно велики. Но существующие сегодня методы разрезания графеновых листов неэффективны и требуют замены.

Попытки решении этих проблем привели к неожиданным результатам: ученые предложили не ограничивать свой интерес нанолентами, а ввести и третье "ограничение" по размеру (точнее, по размерности): получить "графеновые квантовые точки" (то есть небольшие кусочки графеновый слоев). Но пока одни изучают их электронные свойства, другие заняты разработкой простых методов их получения, а заодно и оптическими свойствами.

Предложенный простой метод основан на гидротермальном подходе. Графеновые листы (точнее, их какую - никакую пачку), полученные восстановлением листов оксида графена, снова окисляли концентрированными азотной и серной кислотами, при этом межплоскостное расстояние с 3.64 А (по сравнению с 3.34 А в графите) возрастало до 3.85 А. Инфракрасная спектроскопия продемонстрировала возникновение С=О/СООН, ОН и С-О-С-групп, что сделало листы растворимыми в воде.

При гидротермальной обработке при 200 градусах по Цельсию происходили заметные изменения: во-первых, межплоскостное расстояние снова уменьшалось до 3.43 А, что говорит о восстановлении. Это подтверждают и данные XPS, XRD и КР спектроскопии. Во-вторых, существенно изменялся размер частиц: в процессе обработки листы графена разрывались по окисленным (эпоксидным) цепям (Рис. 3 а, схема процесса), что приводило к образованию квантовых точек размером 5-13 нм. Их толщина составляла 1-3 слоя (более 85% частиц).

И самое удивительное: в спектре поглощения кроме типичного пика при 230 нм, соответствующего п-п* переходу, появился дополнительный пик при 320 нм. При возбуждении же частиц УФ светом они и вовсе начали люминесцировать.

Люминесцентные свойства и дали ответ о природе графеновых квантовых точек. Так, максимум люминесценции при смещении длины волны возбуждения с 320 до 420 нм смещается с 430 нм до 500 нм, а при изменении рН заметно меняется интенсивность люминесценции. Кроме того, в спектре возбуждения наблюдается два сигнала: 320 нм, отвечающий соответствующему поглощению, и 257 нм, который, по-видимому, не виден на спектре поглощения, поскольку скрывается за интенсивным поглощением при 230 нм. Таким образом, люминесценция не связана с обычно наблюдаемым п-п* переходом, а с каким-то новым, а именно он возникает из-за появления зигзагообразной границы и сопутствующими эффектами.

Открытие люминесценции графеновых квантовых точек еще больше расширяет возможность использования этого материала: это биологические метки и - а почему бы и нет? - оптоэлектроника. Потенциально...


Источник: Adv. Mat.



Комментарии
Владимир Владимирович, 27 декабря 2010 03:04 
Еще как забавно!
Конечно, "квантовая точка" двухмерного материала - это просто круто и совсем не хорошо изученная конденсированная полиароматика с ее флюоресценцией (и эксиплексами)... Зигзаги, ага!
конденсированная полиароматика с ее флюоресценцией

так ведь уже была эта новость, только под другим названием (сравните зависимость люминесценции от рН на рис.2 тут и рис.6 там)
Палии Наталия Алексеевна, 27 декабря 2010 11:54 
Александр Борисович, в той новости (Знакомьтесь: GO) приводились работы других авторов (правда тоже, китайских, + корейских), напечатанные в других журналах. Т.е. в разных исследовательских лабораториях получены аналогичные результаты (поэтому, есть основания считать их вполне достоверными)
Палии Наталия Алексеевна, 27 декабря 2010 11:56 
А графен уже легируют азотом (Jian Ru Gong and co-workers from the National Center for Nanoscience and Technology and Chongqing University in China have now demonstrated an efficient n-doping approach involving nitrogen atoms.)
и еще проявляет интересные магнитные свойства - Ferromagnetism: Graphene on the edge (The ribbons displayed the characteristic hysteresis loops of ferromagnetism, and the researchers found that the resistance across the sample dropped by 35% when subject to an external magnetic field — a clear indication of a spin-valve effect.)
Наталия Алексеевна,
"под другим названием" - имелось ввиду объект. То, что в этом примере называют "графеновые квантовые точки", в другой статье с аналогичными рисунками называют "оксидом графена" (графита). Вопрос: какая конденсированная полиароматика изучалась?
Владимир Владимирович,

да, мне термин тоже понравился, посчитала, насколько это далеко от полиароматики - все-так, далеко... Так что имеет право быть :)

Александр Борисович,

да, люди явно те же, но в той статье пишут что-то странное: квантовая точка и ОГ - совершенно разные вещи, собственно, люминесценция происходит в восстановленных точках, а окисление нужно только для того, чтобы лист рвался легко гидротермально.
Палии Наталия Алексеевна, 30 декабря 2010 12:11 
А из графена еще и радиоприемничек смастерили Engineers Build Radio Receiver Out Of Graphene
Аркадий, 04 января 2011 21:52 
Вся эта полиароматика относится к химии красителей, в частности антрахиноновых, поэтому цвет и флуоресценция этих структур вполне обычное с точки зрения химии красителей явление.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Кровь и серебро
Кровь и серебро

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.