石墨烯量子点制备及生物应用技术研究进展杨思维,丁古巧石墨烯材料与应用联合实验室中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海烯望材料科技有限公司 摘要:石墨烯量子点是一种重要的石墨烯衍生物,也是横向尺寸最小的石墨烯衍生物。石墨烯量子点以其独特的半导体性质、光学特性、生物安全性在生物医药、新能源、防伪涂层、光探测等领域得到了极大的关注。本文回顾了近年来石墨烯量子点制备技术及其在生物荧光成像、生物荧光检测与诊断、可视化智能治疗等生物应用技术方面的研究进展,同时对石墨烯量子点发展中存在的挑战进行了简要的总结。1. 前言作为一种新兴的功能材料,石墨烯量子点以其优异的理化特性、低细胞毒性和出色的水分散性正逐渐取代已应用使用多年的半导体量子点(例如CdSe,CdTe和CdS等)并成为快速发展的热点研究领域之一[1]。在过去的十余年中,石墨烯量子点的研究热点不断发生变化,主要的研究热点包括合成方法创新、石墨烯量子点结构调制、石墨烯量子点发射波长的调制和量子产率提升。目前,石墨烯量子点制备技术方面已开发了主要涵盖自下而上和自上而下方法的多种合成方法。石墨烯量子点结构调制方面,在过去的几年已初步实现了边缘结构调制、晶格掺杂和表面官能团的调节[1]。此外,当前石墨烯量子点的荧光发射波长已实现从深紫外到近红外(250-800 nm)的可控调制。且石墨烯量子点的量子产率也得到了显著的提升,可...
发布时间: 2020 - 04 - 06
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大尺寸石墨烯的研究进展黄涛、张明杰、何朋、丁古巧石墨烯材料与应用联合实验室中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海烯望材料科技有限公司一、引言作为最具代表性、最重要的二维材料,石墨烯已被广泛应用于锂电、散热、纤维、涂料等领域,不同石墨烯材料的应用领域不尽相同。横向尺寸是石墨烯的重要指标,其重要性仅次于石墨烯的厚度/层数指标。按横向尺寸分类,石墨烯可分为:大尺寸/超大尺寸石墨烯、一般尺寸石墨烯、小尺寸石墨烯、石墨烯量子点等。高品质大尺寸石墨烯具有超高电子迁移率(200,000 cm2/V·s)、超高热导率(5300W/mK)以及超高强度等独特的优势。[1] 以氧化石墨烯(GO,和石墨烯相比含有30%的氧)为例(如图1所示),对比小尺寸氧化石墨烯(small GO)与大尺寸氧化石墨烯(large GO)的各类性能可发现,[2]大尺寸GO还原后的热导率、电导率以及力学性能等方面都远高于小尺寸石墨烯,因此制备大尺寸或超大尺寸石墨烯使得最终产品性能不断提升成为可能。我们定义石墨烯横向尺寸大于50 μm甚至大于100 μm的石墨烯材料为大尺寸石墨烯或超大尺寸石墨烯。[3] 大尺寸石墨烯虽在导电、导热等方面具有明显优势,且更易于形成石墨烯液晶、石墨烯纤维、石墨烯凝胶、石墨烯泡沫等,但却增加了在制备、分散和复合等方面的难度。本文着重阐述了大尺寸石墨烯目前的制备进展和应...
发布时间: 2020 - 04 - 01
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可穿戴电子的大力发展带来巨大的便携式、集成式甚至与人体一体化的能源需求。近年来,可穿戴柔性纳米发电机,如摩擦纳米发电机,作为有效的能量转化器件受到了研究人员的广泛关注。但现有接触—分离式摩擦纳米发电机的能量转化效率较低,同时柔性不足以及与人体相容性差等问题限制了其在可穿戴能量转化器件上的实际应用。目前提高摩擦电纳米发电机性能的主要手段有设计纳米结构以及调节材料本身,其目的都是提高材料对之间的电子转移效率,但这两种途径都带来了较高的开发成本。压电材料是一种能在外力作用下产生表面电势的材料,其表面电势能够帮助或者抑制表面电子的转移,因此将压电材料匹配到摩擦电材料体系中,能够有效增强纳米发电机的能量转化效率。中国科学院上海微系统与信息技术研究所丁古巧课题组与陶虎课题组合作提出了基于压电与摩擦电自匹配概念,并在上海交通大学夏小霞课题组和华山医院毛颖课题组的紧密合作与支持下,研发了基于压电电势修饰摩擦电的混合纳米发电机体系,发展出具有高能量转化效率的混合纳米发电机,相关结果发表在Advanced Materials(DOI:10.1002/adma.201907336)上,并被选为当期的Front Cover。柔性压电材料,聚偏氟乙烯(PVDF),是一种具有高压电性能的高分子材料,被广泛用于可穿戴压电式纳米发电机与传感器,在外力作用下,PVDF能够在其表面产生较高的压电电势,且能够与摩擦电材...
发布时间: 2020 - 03 - 29
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3月28日,中科院上海微系统所研究员、博导丁古巧老师云端授课,为重庆育才中学的150名同学讲解了《石墨烯材料制备及应用》。从碳材料家族形形色色的成员,到石墨烯的神奇特性;从黑色的石墨烯粉体,到透明的石墨烯薄膜;从高端的手机、汽车产品,到日常的供暖、烘焙。神奇的石墨烯。令同学们大开眼界、目不暇接。来源:石墨烯联盟公众号
发布时间: 2020 - 03 - 29
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上海微系统所发表重要综述全面总结碳基量子点固态发光领域研究进展以碳点和石墨烯量子点为代表的碳基量子点(CQDs),是一类具有独特性能的光致发光材料。溶液状态下高性能CQDs的结构设计与制备已获得了巨大突破,相比之下,聚集态下CQDs的光致发光性能调制与机理探索是近年来该材料的研究热点与难点。由于聚集态下CQDs间共振能量转移、颗粒间π-π相互作用、结构刚性等因素,CQDs在固态下常发生严重的荧光自...
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