ACS Nano：具有双极化发射碳纳米棒的化学合成

长期以来，科学界一直将各种各样的碳基纳米材料（富勒烯，碳纳米管/纳米线和石墨烯）视为非发射性或弱发射性材料。与传统的II-VI胶体量子点相比，碳点（CDs）具有起始材料通用性强，制造工艺简单，生物相容性和环境友好性以及合成过程中不含重金属离子和有毒元素的优点。尽管人们已经知道并广泛研究了球形CDs，但文献中还没有关于制备细长类似物CDs（即发光各向异性碳纳米棒）的策略的报道。很多制备纳米棒的策略大多数都是相当复杂的（如电弧放电，电子束诱导，化学气相沉积等），并且所生产的碳纳米棒（CNR）大多在微米长度范围内合成。

考虑到当前在显示应用中利用半导体纳米棒的趋势，急需开发新的合成路线以获得碳基各向异性纳米粒子。香港城市大学Andrey L. Rogach教授团队以"Chemically Synthesized Carbon Nanorods with Dual Polarized Emission  "为题，在ACS Nano上发表的文章。以二甲苯为溶剂，利用柠檬酸在疏水性溶剂中，不易溶解而倾向于形成聚集体的性质，用表面活性剂氨丙基异丁基倍半硅氧烷作为封装剂，经过溶剂热实现了长度为50 nm，宽度为20 nm的碳纳米棒（CNR）的制备。通过使用氨丙基异丁基倍半硅氧烷来确定它们的各向异性形状，并且它们的光学性质源自掺入无机骨架内的多环芳烃的结构域。CNR显示出双极化发射，量子产率为15-20％，发射各向异性为〜0.3，根据激发波长从蓝色（460 nm）变为黄色（565 nm），CNR表现出颜色和发射各向异性的可调性，并且在更长的激发波长下各向异性最高。

图一：CNR合成过程中的碳化与反胶束的形成

图二：CNR的形貌表征

图三：用（A）365nm和（B）450 nm激发的平行和垂直情况下CNR的PL光谱，（C）在两个不同的波长460和560 nm处检测到的CNR吸收光谱与PLE各向异性光谱相比。

这种新途径开发的合成具有相对较高的光学各向异性因子（0.3）的单分散CNR。发射各向异性可与常规CdSe纳米棒相媲美，但是更便宜且毒性小，此外所报告的CNR在蓝光区域显示出发射各向异性，这对于许多常规的半导体纳米棒而言并不容易实现。其可用性有望进一步推动荧光碳纳米材料在光电器件（包括液晶显示器，光电探测器和三维（3D）中的显示系统）的应用，此外，它们还可能用作生物系统中的发光探针，其中各向异性动力学可能会受到局部细胞环境的影响，并因此而成为局部细胞环境的探针。

文章链接：Xiong Y, Zhang X, Richter A F, et al. Chemically synthesized carbon nanorods with dual polarized emission. ACS Nano, 2019, 13(10): 12024-12031.

 https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.9b06263 

信息来源：碳点之光