一維石墨烯納米條帶上轉換基礎研究

《一維石墨烯納米條帶上轉換基礎研究》是依託四川大學，由黃青松擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：一維石墨烯納米條帶上轉換基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃青松
• 依託單位：四川大學

項目摘要

石墨烯中的載流子為無質量的Dirac 費米子，在電子轉移和能量轉移上具有獨特的性質，從而使得光子激發的反斯托克斯能量輸出成為可能。然而完美的石墨烯是零帶隙的，而螢光性質一般認為與帶隙有關。由於量子限域效應和邊界效應，石墨烯量子點的帶隙可調控，因此目前有關石墨烯上轉換的研究，多集中在碳量子點上。碳量子點的上轉換髮光很弱，在非相干光源激發下，其上轉換髮光幾乎可以忽略。然而，碳量子點是否等同於石墨烯量子點？石墨烯量子點是否代表石墨烯真正的發光性質？本研究分別通過非相干光源和相干脈衝雷射光源激發，對近自由和外延石墨烯納米條帶進行調控，探索其寬度、長寬比、摻雜、層間耦合作用以及手性對一維石墨烯上轉換的影響，認識一維石墨烯在不同光源激發下的上轉換機理。最終驗證和實現一維石墨烯上轉換的可操控性，製備出穩定的上轉換新材料。

結題摘要

碳材料的螢光轉換，尤其是對太陽光的轉換具有重要的套用價值。製備高效轉換的石墨烯量子點或條帶是目標；進而能夠實現宏量製備和充分掌握轉換機制；因而精準可控實現石墨烯量子點（非碳量子點）製備，一維石墨烯納米條帶製備並實現手性控制，及石墨烯條帶的摻雜及複合等時先決條件。掌握石墨烯條帶非相干光源激發、連續雷射激發及脈衝雷射激發的螢光轉換機制是進一步最佳化轉換的基礎。 採用富勒烯球改性法，可以有效實現高質量石墨烯量子點的有效製備，且發現石墨烯量子點在特定條件下，螢光發光強度呈爆發式增強；探索了多種模板法，獲得了石墨烯及類石墨烯一維納米條帶的有效生長方法，不僅可以控制條帶的高度、寬度和疏密度，甚至總結出了有效控制條帶手性的方法；由於純粹的石墨烯納米條帶的非相干光源上轉換效率很低，因而製備了多種量子點和納米線來進行複合；我們發現一定尺寸的6H碳化矽顆粒具有很強的螢光發射性能，且單色性很好，具備了雷射的某些特徵；當在顆粒周圍包裹站立的石墨烯條帶後，太陽光激發襯底雷射，實現非相干光源激發石墨烯條的高量子產率發光。此外，無定型矽量子點的合成依賴於氫氣環境，低密度矽液體的穩定存在，證實矽液體具有多型性，且對石墨烯具有很強的螢光增強效果。980nm連續雷射和1064 nm皮秒雷射的螢光實驗表明，石墨烯條帶的上轉換分別符合反斯托克斯機制和Plasmon機制。