Nghiên cứu tổng hợp chấm lượng tử graphene nitơ và các tính chất quang

Chấm lượng tử graphene (GQDs) là vật liệu nano mới nổi lên nhờ vào những tính chất độc đáo như điện, quang và hóa học. GQDs được tạo ra từ graphene oxit (GO) thông qua các phương pháp tổng hợp khác nhau, trong đó có phương pháp solvothermal kết hợp với dimethylformamide (DMF). Việc nghiên cứu GQDs không chỉ mở ra hướng đi mới trong lĩnh vực vật liệu nano mà còn cung cấp những ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực như cảm biến sinh học và hình ảnh sinh học. Theo một nghiên cứu, GQDs có khả năng hấp thụ ánh sáng tốt và phát quang mạnh mẽ, điều này làm cho chúng trở thành ứng viên lý tưởng cho các ứng dụng quang học.

Quá trình tổng hợp GQDs được thực hiện thông qua phương pháp hydrothermal, trong đó nhiệt độ và thời gian phản ứng được điều chỉnh để tối ưu hóa tính chất của sản phẩm. Việc pha tạp nitơ vào cấu trúc graphene đã chứng minh là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất quang của GQDs. Các thí nghiệm cho thấy việc sử dụng DMF trong quá trình tổng hợp có tác động tích cực đến hình thái và cấu trúc của GQDs. Kết quả cho thấy GQDs có khả năng phát quang mạnh mẽ, với các đỉnh phát quang ở các bước sóng 380, 400 và 420 nm. Điều này chứng tỏ rằng việc pha tạp nitơ không chỉ cải thiện tính chất quang mà còn mở rộng khả năng ứng dụng của GQDs trong lĩnh vực quang học.

Tính chất quang của GQDs được đánh giá thông qua các phương pháp phân tích như quang phổ phát quang (PL), quang phổ hấp thụ UV-Vis và nhiễu xạ tia X (XRD). Kết quả cho thấy GQDs có khả năng hấp thụ ánh sáng tốt và phát quang mạnh mẽ, với độ nhạy cao đối với các bước sóng kích thích khác nhau. Sự phụ thuộc vào bước sóng kích thích cho thấy sự hiện diện của các trạng thái bề mặt trong cấu trúc GQDs. Điều này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế phát quang mà còn mở ra cơ hội cho việc phát triển các ứng dụng trong lĩnh vực quang học, như cảm biến và thiết bị phát quang. Nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng GQDs có khả năng xúc tác trong quá trình phân hủy quang học methylene blue (MB), với hiệu suất phân hủy đạt khoảng 25% sau 120 phút chiếu sáng.

Chấm lượng tử graphene (GQDs) có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như cảm biến sinh học, hình ảnh sinh học, và quang học. Tính chất quang học đặc biệt của GQDs cho phép chúng được sử dụng trong các thiết bị phát quang và cảm biến nhạy. Hơn nữa, khả năng xúc tác của GQDs trong quá trình phân hủy các chất ô nhiễm như methylene blue cho thấy khả năng ứng dụng trong xử lý môi trường. Các nghiên cứu hiện tại đang tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và cải thiện tính chất của GQDs để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong các ứng dụng công nghệ cao.