近日，鄭州大學物理學院材料物理研究所在磷光碳納米點合成方面取得進展，相關結果以題為“Self-exothermic reaction driven large-scale synthesis of phosphorescent carbon nanodots”的論文，發表于中國科技期刊卓越行動計劃領軍期刊《Nano Research》上。論文第一作者為物理學院博士研究生宋世玉，通訊作者為青年教師劉凱凱副教授，單崇新教授以及尚遠博士。

碳納米點作為新興的發光材料，是碳材料家族中的重要成員，近年來因其良好的生物兼容性以及與有機室溫磷光材料相當的光學特性受到越來越多的科研工作者的關注。目前，包括水熱法和微波輔助合成在內的一系列合成室溫磷光碳納米點的方法被發展起來。這些方法易于掌握，但這些合成的磷光碳納米點的方法的合成條件往往需要較高的溫度，不利于其大批量生產和應用。因此，開發簡便、快速、大規模合成室溫磷光碳納米點的路線有助于推動其研究和應用。

在本工作中，作者利用碳點前驅物苯酐和乙二胺接觸時快速的自發放熱反應，放出的熱量進一步推動碳點進行交聯和碳化，形成具有室溫磷光的碳納米點，其制備產率可達90 %，且可以實現宏量磷光碳點的制備。實驗和理論計算表明，在形成的碳點中異原子摻雜的sp2雜化碳核作為一個高效的發光中心，異原子的存在有利于碳點的激發態電子從單重態到三重態的系間竄躍，實現三重態電子的布居。通過調控周圍環境的溫度，碳納米點的磷光壽命可實現由193 ms到1.13 s的調節，這一研究結果為室溫下大規模合成磷光碳點的研究提供了新的途徑，從而有望推動其走向應用的步伐。

該工作得到了國家自然科學基金、中國博士后等項目的資助。

全文鏈接：https://doi.org/10.1007/s12274-020-3204-z