理解荧光碳点的电荷转移

纳米碳点(CDs)的卓越特性使它们在包括光学传感、万博电脑网页版登录太阳能光电板, bioimaging。然而，这些零维纳米材料的成功实现需要进一步了解它们的光致发光和光致电荷转移过程。

高分辨率AFM图像显示了棒状和环状结构。

为此，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员在单粒子水平和整体平均(体)状态下对CDs的光物理性质进行了深入研究。CDs被表面分子钝化，这些分子要么是电子受体，要么是电子供体。

透射电子显微镜(TEM)的初步研究表明，存在由多个cd结合形成的环状结构(见下图，摘自《补充材料》)。然而，TEM测量的颗粒直径与动态光散射测定的颗粒直径有偏差，这可能是由于TEM样品制备引起的伪影。然后研究人员转向他们的塞弗原子力显微镜(AFM)以达到更高的分辨率和定量粒子高度。高分辨率的AFM图像显示了环状和杆状结构。与透射电镜观察到的环状结构相比，AFM观察到的环状结构在尺寸和形状上更加均匀。

(左)环状结构的TEM图像，(右)AFM图像和CD组装的提议示意图

采用多种技术并结合密度泛函理论(DFT)计算进行了附加实验。其他测量表明，形成的结构类型取决于实验变量，包括时间、粒子浓度和氢键。从他们的观察中，研究人员得出结论，体态光物理性质可能受到CDs的分层结构组合的形成的影响。

这些发现为CDs的光致发射机制提供了深入的认识。因此，他们可能会加速下一代纳米材料的使用光电和量子技术。

仪器使用

塞弗原子力显微镜(AFM)

本文的研究重点是高分辨率成像数码AFM。Cypher系列AFM的设计是为了实现比大多数AFM更高的空间分辨率。这种性能不仅提高了图像质量，而且使获得一致的高质量数据变得容易得多。其结果是在您的实验室中生成高分辨率、出版质量数据的生产率更高。这令人印象深刻的性能被设计成塞弗从地面上，并由几十年的集体AFM经验中避难的科学家和工程师。

首先是超稳定的机械设计。AFM最关键的机械设计特征是连接样品和探针的结构的刚度。除了预定的扫描波形外，该结构中的任何相对运动都会损害成像质量。在Cypher AFMs中，这种“机械回路”完全包含在扫描仪中，这使得它非常短和非常刚性。这就是为什么在cipher上可以产生<15 pm的不可思议的高度噪声——这比其他普通AFMs低一半。

扫描仪在XY轴和Z轴上的性能也是影响成像性能的一个关键因素。这是受机械和电子设计的扫描仪及其集成位置传感器的影响。在我们的Cypher AFM扫描仪使用单片直接驱动弯曲设计，增加其刚度(即共振频率)，这使他们更低的噪音，更快，更免疫外部噪声源(如建筑振动)。Asylum也是唯一一家在我们的扫描仪中使用线性可变差动变压器(lvdt)作为位置传感器的AFM公司。与更常用的电容式传感器和应变计传感器相比，lvdt具有更低的噪声、更低的漂移、固有的线性响应，而且从不需要重新校准。Cypher的行业领先的60 pm XY传感器噪声和50 pm Z传感器噪声使超高分辨率成像和高精度计量成为可能。

AFM探针和挠度传感光学是下一个关键组件，因为正是在这里，当探针扫描样品时，测量地形和性能。Cypher AFMs与非常小的商用AFM悬臂兼容，不仅能够更快的扫描，而且还能实现更高的分辨率成像。与这些悬臂的兼容需要挠度传感光学的小激光光斑聚焦。Cypher是唯一具有用户可互换激光模块的商用AFM，可在小型悬臂和传统悬臂上获得最佳性能，并可用于成像和力距离曲线和力映射。

最后，系统电子学是AFM成像性能的最后决定因素。即使非常小的电子噪声也会导致AFM图像产生更高的噪声。因此，控制电子的模拟和数字设计中的每一个组件都要经过设计和仔细检查，以确保它们不会损害成像性能。

AFM的整体性能是由这些因素的复杂组合决定的。这些都在Cypher AFM的家族中进行了优化，这是无法通过一个数据表中的单一规范来总结的。这就是为什么我们鼓励您根据实际结果来评估Cypher的性能，无论这些结果是在销售演示中、您的实验室中，还是在发布的结果中(如这里分享的结果)。

技术使用

样品是通过在水中滴铸供体和受体cd的混合物到新鲜切割的云母上制成的。干燥一夜后，样品在环境条件下在一个数字AFM在开发模式．由于Cypher的特殊空间分辨率，生成的地形图像能够精确识别和表征单个环形和棒状结构。

引用:I. Srivastava, J. Khamo, S. Pandit等，电子受体和电子给体对碳点光物理性质的影响:在体态和单粒子水平的比较研究。放置功能。板牙。29, 1902466(2019)。https://doi.org/10.1002/adfm.201902466

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