QUÁ TRÌNH TRUYỀN NĂNG LƯỢNG TĂNG CƯỜNG GIỮA CÁC CHẤM LƯỢNG TỬ CARBON Ở TRẠNG THÁI RẮN

Chỉ số đề mục

Lĩnh vực nghiên cứu

Dạng tài liệu

Tác giả

Mai Văn Tuấn, Lê Thị Phương, Vũ Anh Đức, Nguyễn Xuân Bách, Mai Xuân Dũng⁽¹⁾

Nhan đề

QUÁ TRÌNH TRUYỀN NĂNG LƯỢNG TĂNG CƯỜNG GIỮA CÁC CHẤM LƯỢNG TỬ CARBON Ở TRẠNG THÁI RẮN

Nhan đề tiếng anh

ENHANCED ENERGY TRANSFER IN CARBON QUANTUM DOT SOLIDS

Nguồn trích

Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên

Năm xuất bản

2020

Số

06

Trang

ISSN

Từ khóa

Từ khóa tiếng anh

Tóm tắt

Chấm lượng tử carbon (CQDs) với các ưu điểm như dễ tổng hợp với chi phí thấp và ít độc hại đã và đang được nghiên cứu rộng rãi ở các khía cạnh như tổng hợp hay ứng dụng trong y - sinh. Mặc dù vậy, tiềm năng ứng dụng của CQDs trong các thiết bị quang điện tử như đèn LED hữu cơ (OLED), pin mặt trời hay cảm biến quang học chưa được làm sáng tỏ. Trong nghiên cứu này, chúng tôi so sánh tính chất hấp thụ và phát xạ quang học của CQDs tổng hợp bằng phương pháp phân hủy nhiệt hỗn hợp citric acid và ethylenediamine ở trạng thái lỏng và trạng thái rắn. So với trạng thái lỏng, phổ hấp thụ của CQDs trạng thái rắn chuyển dịch đỏ 0,15 eV trong khi phổ phát xạ chuyển dịch 0,4 eV. Tương tác π- π giữa các CQDs ở trạng thái rắn làm tăng mật độ trạng thái, giảm khoảng cách giữa các CQDs và do đó làm tăng cường hiệu suất truyền năng lượng giữa các CQDs. Kết quả này có thể mở ra khả năng ứng dụng CQDs trong các thiết bị quang điện tử sử dụng màng mỏng CQDs ở trạng thái rắn.

Tóm tắt tiếng anh

Carbon quantum dots (CQDs) with noble properties such as low-cost, easy production in a large scale and non-toxicity have been widely investigated in the synthesis as well as bio-applications aspects. However, their potential application in important opto-electronic devices such as organic light emitting diodes (OLEDs), solar cells and light sensors has not been fully explored yet. In this report, we compared absorption and emission properties of CQDs that were prepared by pyrolysis of citric acid and ethylenediamine in solution and solid states. The absorption spectrum of CQD solid was red-shifted by about 0.15 eV while its emission spectrum was red-shifted by 0.4 eV as compared with those of solution CQDs. It has been demonstrated that π- π interactions increase the density of sate and reduce the interdistance among CQDs in solid state giving rise to enhancement in energy transfer efficiency. The results would pave a new path to the deployment of CQDs in optoelectronic devices whe-re thin films of CQDs are essential.

Kí hiệu kho

File toàn văn

Xem toàn văn

Tài liệu tham khảo

[1] R. Zhao, and R. Q. Zhang, (2016), A new insight into π-π Stacking involving remarkable orbital interactions,Phys. Chem. Chem. Phys., vol. 18, no. 36, pp. 25452–25457, 2016.
[2] M. Li, C. Hu, C. Yu, S. Wang, P. Zhang, and J. Qiu, (2015), Organic amine-grafted carbon quantum dots with tailored surface and enhanced photoluminescence properties,Carbon N. Y., vol. 91, pp. 291-297, 2015.
[3] M. Shamsipur, A. Barati, A. A. Taherpour, and M. Jamshidi, (2018), Resolving the Multiple Emission Centers in Carbon Dots: F-rom Fluorophore Molecular States to Aromatic Domain States and Carbon-Core States,J. Phys. Chem. Lett., vol. 9, no. 15, pp. 4189-4198, 2018
[4] Y. Song et al. (2015), Investigation f-rom chemical structure to photoluminescent mechanism: A type of carbon dots f-rom the pyrolysis of citric acid and an amine,J. Mater. Chem. C, vol. 3, no. 23, pp. 5976- 5984, 2015
[5] X. D. Mai, H. N. Tran, T. H. Bui, (2018), ab initio calculations to clarify the optical properties of carbon quantum dots,HPU2 Journal of Science, vol. 56, no. 8, pp. 24-31, 2018
[6] A. Sharma, T. Gadly, S. Neogy, S. K. Ghosh, and M. Kumbhakar, (2017), Molecular Origin and Self-Assembly of Fluorescent Carbon Nanodots in Polar Solvents,J. Phys. Chem. Lett., vol. 8, no. 5, pp. 1044-1052, 2017.
[7] J. B. Essner, J. A. Kist, L. Polo-Parada, and G. A. Baker, (2018), Artifacts and Errors Associated with the Ubiquitous Presence of Fluorescent Impurities in Carbon Nanodots,Chem. Mater., vol. 30, no. 6, pp. 1878-1887, 2018.
[8] D. V. Talapin, J. S. Lee, M. V. Kovalenko, and E. V. Shevchenko, (2010), Prospects of colloidal nanocrystals for electronic and optoelectronic applications,Chem. Rev., vol. 110, no. 1, pp. 389-458, 2010
[9] Q. B. Hoang, V. T. Mai, D. K. Nguyen, D. Q. Truong, and X. D. Mai, (2019), Crosslinking induced photoluminescence quenching in polyvinyl alcohol-carbon quantum dot composite,Mater. Today Chem., vol. 12, pp. 166-172, Jun. 2019
[10] W. U. Khan, D. Wang, and Y. Wang, (2018), Highly Green Emissive Nitrogen-Doped Carbon Dots with Excellent Thermal Stability for Bioimaging and Solid-State LED,Inorg. Chem., vol. 57, no. 24, pp. 15229-15239, 2018
[11] B. Cui et al. (2017), The use of carbon quantum dots as fluorescent materials in white LEDs,Xinxing Tan Cailiao/New Carbon Mater., vol. 32, no. 5, pp. 385-401, 2017
[12] M. J. Molaei, (2019), Carbon quantum dots and their biomedical and therapeutic applications: A review,RSC Adv., vol. 9, no. 12, pp. 6460–6481, 2019
[13] F. Yang et al. (2014), Toward Structurally Defined Carbon Dots as Ultracompact Fluorescent Probes,ACS Nano, vol. 8, no. 5, pp. 4522-4529, 2014.
[14] S. K. Bhunia, A. Saha, A. R. Maity, S. C. Ray, and N. R. Jana, (2013), Carbon nanoparticlebased fluorescent bioimaging probes,Sci Rep., vol. 3, p.1473, 2013.
[15] R. Hu, L. Li, and W. J. Jin, (2017), Controlling speciation of nitrogen in nitrogen-doped carbon dots by ferric ion catalysis for enhancing fluorescence,Carbon N. Y., vol. 111, pp. 133-141, 2017.
[16] S. Zhu et al. (2013), Highly photoluminescent carbon dots for multicolor patterning, sensors, and bioimaging,,Angew. Chemie - Int. Ed., vol. 52, no. 14, pp. 3953-3957, 2013.
[17] T. H. T. Dang, V. T. Mai, Q. T. Le, N. H. Duong, and X. D. Mai, (2019), Post-decorated surface fluorophores enhance the photoluminescence of carbon quantum dots,Chem. Phys., vol. 527, no. July, p. 110503, 2019.
[18] M. Shamsipur, A. Barati, A. A. Taherpour, and M. Jamshidi, (2018), Resolving the Multiple Emission Centers in Carbon Dots: F-rom Fluorophore Molecular States to Aromatic Domain States and Carbon-Core States,J. Phys. Chem. Lett., vol. 9, no. 15, pp. 4189- 4198, Aug. 2018
[19] T. T. Meiling et al. (2018), Photophysics and Chemistry of Nitrogen-Doped Carbon Nanodots with High Photoluminescence Quantum Yield,,J. Phys. Chem. C, vol. 122, no. 18, pp. 10217-10230, 2018.
[20] F. Ehrat et al. (2017), Tracking the Source of Carbon Dot Photoluminescence: Aromatic Domains versus Molecular Fluorophores,,Nano Lett., vol. 17, no. 12, pp. 7710-7716, 2017.
[21] K. Jiang et al. (2015), Red, green, and blue luminescence by carbon dots: Full-color emission tuning and multicolor cellular imaging,Angew. Chemie - Int. Ed., vol. 54, no. 18, pp. 5360-5363, 2015
[22] F. Yuan et al. (2018), Engineering triangular carbon quantum dots with unprecedented narrow bandwidth emission for multicolored LEDs,Nat. Commun., vol. 9, no. 1, pp. 1-11, 2018
[23] X. D. Mai, T. K. C Trinh, T. C. Nguyen, and V. T. Ta, (2020), Scalable synthesis of highly photoluminescence carbon quantum dots,Mater. Lett., vol. 268, p. 127595, Jun. 2020.