양자점QD(QD)는 엑시톤의 보어 반경보다 작은 크기를 갖고 양자 구속 효과를 나타내는 반도체 나노입자를 말한다. 양자 구속 효과로 인해 양자점의 형광 방출은 직경 및 화학적 조성과 관련이 있습니다. 반도체 표면과 혼합함으로써 광학적, 광화학적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 전통적인 양자점은 대부분 중금속 원소로 구성되어 있습니다. 이들의 뛰어난 성능은 생물학적 이미징, 전기화학, 에너지 변환 등의 분야에서 널리 사용되고 있지만 중금속 원소는 환경 오염을 유발하고 생물의 건강에 영향을 미칠 수 있습니다.
탄소양자점(CQD)일반적으로 sp2/sp3 탄소 코어와 외부 산소/질소 작용기로 구성된 10nm 미만 크기의 단분산 구형 나노 탄소 재료를 말합니다. 기존 반도체 양자점과 유사한 우수한 성능을 갖고 있지만 독성이 높고 생체적합성이 떨어지는 단점을 효과적으로 극복할 수 있다. 소스가 다양하고 합성과 기능화가 용이해 기존 반도체 양자점을 대체하는 이상적인 소재다.
화학 구조
탄소 양자점은 일반적으로 비정질 또는 나노결정질 구조를 갖는 sp2/sp3 탄소 클러스터로 구성된 직경 10nm 미만의 구형 입자입니다. 연구에 따르면 탄소 양자점의 구조와 물리화학적 특성은 다양한 표면 결함 도입, 헤테로원자 도핑, 작용기 그룹을 통해 선택적으로 변경될 수 있는 것으로 나타났습니다.
탄소 양자점의 광학적 특성
탄소양자점은 광흡수, 광발광, 화학발광, 전기화학발광 등 다양하고 우수한 광학적 특성을 갖고 있다. 이러한 광학적 특성은 탄소 양자점을 여러 분야에 적용하기 위한 기초입니다.
광흡수
C=C 결합의 π - π * 전이로 인해 탄소 양자점은 자외선 영역에서 강한 광흡수를 갖고 가시광선 영역까지 확장될 수 있다. 일부 탄소 양자점은 C=O 결합에서 n - π * 전이도 겪습니다. 흡수 스펙트럼은 작용기 및 표면 패시베이션을 도입하여 조정할 수 있습니다.
축광
서로 다른 크기의 탄소 양자점의 양자 효과는 표면의 서로 다른 방출 트랩에 의해 발생하며, 효과적인 표면 패시베이션은 탄소 양자점이 강한 광발광을 갖기 위한 필수 조건입니다. 다양한 표면 패시베이션을 통해 원하는 광발광 성능을 얻을 수 있습니다. 또한, 탄소 양자점의 광발광도 pH에 따라 달라집니다.
상향변환 발광
상향변환 발광(UCPL)은 물질이 두 개 이상의 광자를 동시에 흡수하는 광학 현상을 말하며, 이는 여기 파장보다 작은 방출 파장을 나타냅니다(반스토크스 방출). 연구에 따르면 상향 변환 발광은 고에너지 π 궤도에서 σ 궤도로의 전이에서 발생합니다. 전자 이완은 형광 분광계의 단색 장치의 2차 회절 부분에서 누출되어 발생할 수 있습니다.
화학발광
탄소 양자점은 MnO4- 또는 Ce4+와 공존할 때 화학발광(CL)을 나타냅니다. 화학적 환원을 통해 생성된 전자와 열여기에 의해 생성된 정공에 의한 복사가 일치하는 것이 화학발광의 원인으로 여겨집니다.
전기화학발광
탄소 양자점은 전기화학발광(ECL) 특성을 나타냅니다. 전압의 작용으로 탄소 양자점의 산화-환원 상태에 의해 생성된 전자 이동이 소멸되어 들뜬 상태를 형성하고, 이는 바닥 상태로 돌아가는 이완 과정에서 전기화학발광 신호를 생성합니다.
전자이체실적
탄소 양자점의 여기 상태 및 관련 과도 현상은 형광 방출 및 산화환원 과정과 관련이 있습니다. 광유도전자전달(PET) 성능은 탄소 양자점의 에너지 변환 및 촉매 응용의 기초입니다. 연구에 따르면 탄소 양자점의 전자 전달 성능은 주로 탄소 핵, 작용기 및 헤테로원자의 도핑에 의해 영향을 받는 것으로 나타났습니다.
생물학적 성능
탄소 양자점은 다른 나노 물질보다 생체 적합성이 훨씬 높습니다. 연구에 따르면 대부분의 순수 탄소 양자점과 표면 부동태화 탄소 양자점에는 심각한 세포 독성이 없는 것으로 나타났습니다. 몇몇 경우에는 표면 패시베이션 및 기능화로 인해 탄소 양자점의 생물학적 독성이 낮아질 수 있습니다.
SAT NANO는 중국의 탄소 양자점 공급업체입니다. 파란색과 녹색 형광을 제공할 수 있습니다. 흥미로운 점이 있으면 언제든지 admin@satnano.com으로 문의하세요.
