Люминесценция углеродных квантовых точек в аморфном углероде

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Чекулаев М.С., Ястребов С.Г. Люминесценция углеродных квантовых точек в аморфном углероде // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 6. С. 62–66. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-06-62-66

Chekulaev M.S., Yastrebov S.G. Luminescence of carbon quantum dots in amorphous carbon [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2024. V. 91. № 6. P. 62–66. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-06-62-66

Ссылка на англоязычную версию:

Maksim S. Chekulaev and Sergey G. Yastrebov, "Luminescence of carbon quantum dots in amorphous carbon," Journal of Optical Technology. 91(6), 396-398 (2024). https://doi.org/10.1364/JOT.91.000396

Аннотация:

Предмет исследования. Спектр люминесценции аморфного протонированного углерода (a-C:H), содержащего углеродные квантовые точки. Цель работы. Установление зависимости положения максимума люминеценции аморфного протонированного углерода (a-C:H) от наличия в нём фрагментов различной конфигурации. Метод. Сравнение типичного спектра с соответствующими спектрами ближайших аналогов, полициклических ароматических углеводородов, содержащих малое число ароматических колец. Основные результаты. Сине-голубая люминесценция в a-C:H [2] и родственных материалах экспериментально наблюдается благодаря наличию в нём ансамбля графеновых фрагментов, внедрённых в алмазоподобную матрицу. Получено хорошее согласие с экспериментом в предположении, что неоднородно-уширенные спектры трёх типов аналогов, взятых с различными весами, хорошо описывают экспериментальный спектр, а именно ацетонафтилена, пирена и азулена. Проведённое исследование можно обобщить на более широкий круг углеродных материалов, для которых наблюдается люминесценция в коротковолновой области спектра. Практическая значимость. Полученные в работе результаты исследования свойств углеродных квантовых точек в аморфном углероде послужат основой для разработки материалов конверсии электромагнитного излучения ультрафиолетового диапазона спектра в видимый диапазон.

Ключевые слова:

аморфный углерод, углеродные квантовые точки

Коды OCIS: 160.2750

Список источников:

1. Song S.Y., Liu K.K., Cao Q. et al. Ultraviolet phosphorescent carbon nanodots // Light Sci. Appl. 2022. № 11. P. 146. https://doi.org/10.1038/s41377-022-00837-1
2. Li Z., Li X., Ren Z., Gao Q., Zhang X., Han G. Bright blue photoluminescence from the amorphous carbon via surface plasmon enhancement // Opt. Express. 2019. № 19. P. 17935–17943. https://doi.org/10.1364/OE.19.017935
3. Robertson J., O’Reilly E.P. Electronic and atomic structure of amorphous carbon // Phys. Rev. B. 1987. № 35. P. 2946. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.35.2946
4. Robertson J. Photoluminescence mechanism in amorphous hydrogenated carbon // Diamond and Related Materials. 1996. № 5 P. 457–460. https://doi.org/10.1016/0925-9635(95)00386-X
5. Tauc J., Grigorovici R., Vancu A. Optical properties and electronic structure of amorphous germanium // Phys. stat. sol. 1966. № 15. P. 627–637. https://doi.org/10.1002/pssb.19660150224
6. Сидоров А.И., Лебедев В.Ф., Антропова Т.В. Модификация нанопористых стекол с аморфным углеродом импульсным лазерным излучением // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 7. С. 53–57. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-07-53-57
7. Frackowiak D. The Jablonski diagram // J. Photochem. Photobiol. B. 1988. V. 2. № 3. P. 399. https://doi.org/10.1016/1011-1344(88)85060-7
8. Zhang Yi., Liu P., Li Yo., Zhan R., Huang Zh., Lin H. Study on fluorescence spectroscopy of PAHs with different molecular structures using laser-induced fluorescence (LIF) measurement and TD-DFT calculation // Spectrochim. Acta A. 2020. V. 224. P. 117450. https://doi.org/10.1016/j.saa.2019.117450
9. Yamaguchi T., Kimura Y., Hirota N. Vibrational energy relaxation of azulene in the state. II. Solvent density dependence // J. Chem. Phys. 2000. V. 113. P. 4340–4348. https://doi.org/10.1063/1.1288391
10. Keenan J. Mintz, Mattia Bartoli, Massimo Rovere, Yiqun Zhou, Sajini D. Hettiarachchi, Suraj Paudyal, Jiuyan Chen, Justin B. Domena, Piumi Y. Liyanage, Rachel Sampson, Durga Khadka, Raja R. Pandey, Sunxiang Huang, Charles C. Chusuei, Alberto Tagliaferro, Roger M. Leblanc. A deep investigation into the structure of carbon dots // Carbon. 2021. V. 173. P. 433–447.