碳量子點材料,未來可期!

2020-12-04 初中化學大師

碳量子點材料具有綠色環保，水溶性和導電性好以及生物毒性低等優勢，近年來在納米電子學、光學、催化化學、生物醫學以及傳感器等領域都有較好的應用前景。目前，國家重點研究發展計劃將納米研究和量子調控作為重大科研計劃。碳量子點材料的發展，未來可期！

碳元素是自然界中含量最豐富的元素之一，也是構成生命體最基本的元素。近年來，含碳納米材料的研究引起了人們廣泛的興趣，包括石墨和金剛石，碳納米管，富勒烯和石墨烯等等。但由於其自身缺陷，如碳納米管水溶性較差，納米金剛石製作成本和分離成本過高，在很大程度上限制了這些碳材料更為廣泛的應用。

碳量子點是尺寸在10納米以內的,具有螢光性質的新型納米碳顆粒。碳量子點內部的電子在各個方向上的運動受到局限，電子在能量上就呈現不連續的狀態，變成一份一份的,電子的量子化現象隨著其空間運動限制尺寸的不斷減小而更加明顯，由連續的能帶變為分立的能級。分裂的能級就好比是梯子，可以一次爬一級，也可以一次爬兩級，但是不能爬一點五級。當電子從梯子的高處跳下來的時候，就會發出固定頻率的光。在宏觀上表現為量子點有很好的螢光效應，就是接受一種光，發出另一種顏色的光。

同一種材料的量子點，如果大小不同，發出光的顏色也不一樣。根據色光三原色（RGB）原理，通過調節不同顏色量子點的比例，在紫外燈的照射下可以顯示不同顏色的光。用量子點材料做成的電視機顯示屏，壽命更長、色域更廣，幾乎可以還原人眼可見的所有顏色。碳量子點材料具有綠色環保，水溶性和導電性好以及生物毒性低等優勢，在納米電子學、光學、催化化學、生物醫學以及傳感器等領域都有較好的應用前景。

目前，國家重點研究發展計劃將納米研究和量子調控作為重大科研計劃；《中國製造2025》也指出，高度關注顛覆性新材料對傳統材料的影響。我們也有理由相信，碳量子點材料的發展，未來可期！

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