2020-12-08 07:00 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務
萊斯大學實驗室於2002年領導了納米管螢光的開創性發現，發現單壁納米管在染料分子和溶解氧的溶液中經多步過程觸發後，發出延遲的次級螢光。
延遲只有幾微秒，但是只要花些力氣就可以檢測到。
當光激發包含一種叫做玫瑰紅的染料的溶液時，反應開始。溶解在溶液中的氧氣分子從染料中捕獲能量，從而形成O2的能量形式。然後它們將能量轉移到納米管上，在那裡以三重態產生激子-由電子和電子空穴構成的準粒子。有了一點額外的熱能，這些激子就被提升到更高的能量單重態，從而發出觀察到的螢光。
研究人員說：「多年來，我們一直在研究涉及納米管和氧氣的有趣效應。」 「我們發現了很多可能發生的事情，從這種能量轉移或螢光的可逆淬滅等物理效應，到納米管和DNA之間化學反應的觸發。因此，這項研究是一個更大的探索計劃的一部分。」
研究人員說，它們具有激發溶解氧分子的能力，促使研究人員了解這將如何影響相鄰的納米管。
他說：「我們通過用可見光激發染料分子來製造單重態氧，然後氧使染料失活並自身激發。」 「這個想法在光物理領域可以追溯到幾十年前，並且非常傳統。這裡的不尋常之處在於，單線態氧與納米管相互作用，直接在管中產生三線態激發。這些三線態非常難以捉摸。
研究人員說：「有機分子的三重態是壽命最長的激發態。」 「它們的壽命比單重態激發態大幾個數量級，因此它們可以徘徊足夠長的時間，撞到其他物體上並發生化學反應。
他說：「但是，由於納米管的三重態不能發光或不能很好地直接吸收光，因此它們很難研究，對它們的了解還不多。」 「我們一直在努力更好地理解它們。」
觸發螢光仍然需要額外的步驟。研究人員說：「僅僅通過在周圍環境中進行隨機的熱攪動，這些傢伙有時就會被踢到明亮的單重態，然後他們可以通過吐出光子來告訴你他們在那裡。」
由於三重態可以持續10微秒左右，因此上轉換的發射稱為延遲螢光。
研究人員必須找到一種方法來檢測納米管明亮的初級螢光中相對較弱的影響。研究人員說：「這就像是在被明亮的相機閃光燈遮住後試圖看到一個暗淡的物體。」 「我們必須設計一些特殊的儀器。」
一個設備「基本上是一個快速的機械快門」，它在明亮的閃光期間覆蓋短波紅外（SWIR）光譜儀，然後迅速打開，這是一種倒車攝像頭，它在7毫秒內從覆蓋到打開。他說，另一臺設備是一個靈敏的檢測器，該檢測器由電子信號觸發，並測量微弱發射如何隨時間逐漸消失。他說：「這些系統都是由傑出的實驗家清偉建造的。」
研究人員在醫學成像技術和基於納米管的智能皮膚中採用了納米管螢光技術，以測量表面應變以及其他應用。他說，新發現最終可能會進入光電和太陽能領域。
研究人員說：「沒有直接的步驟可以使人讀懂並製造出一種新的，效率更高的設備。」 「但是，有關過程和屬性的基本知識是構建新技術的基礎。」
文章來源：賢集網
原標題：《【科研進展】科學家發現了碳納米管中螢光延遲現象，有望應用於光電和太陽能領域》
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