近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強磁場科學(xué)中心研究員王輝與林文楚合作，在基于有機溶劑合成石墨烯量子點（GQDs）領(lǐng)域取得新進展：研究發(fā)展具有特定結(jié)構(gòu)的有機溶劑（雙鍵、苯環(huán)或多極性基團）可直接碳化并形成GQDs，相關(guān)結(jié)果以Direct carbonization of organic solvent toward graphene quantum dots 為題發(fā)表于國際期刊《納米尺度》（Nanoscale）。

直接碳化有機溶劑形成GQDs的機理示意圖

近年來，因具有材料穩(wěn)定性、生物相容性、熒光可調(diào)性以及易被腎臟清除等特點，GQDs在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引起了極大關(guān)注。由于合成過程的易操作性、前驅(qū)體種類的多選擇性及理化性質(zhì)的原位調(diào)控能力，有機分子的溶劑熱分解是“自下而上”制備GQDs的主要手段之一。在常規(guī)理解中，有機溶劑在反應(yīng)體系中起到分散前驅(qū)體及提供反應(yīng)溶液體系的作用。然而，有機溶劑本身也是一種小分子，其在 GQDs 合成過程中是否分解還尚未可知。

研究人員在不加催化劑以及其他有機前驅(qū)體的情況下，利用常見有機溶劑為單一前驅(qū)體，系統(tǒng)研究了高溫密閉條件對于有機溶劑穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：具有特定結(jié)構(gòu)的有機溶劑（雙鍵、苯環(huán)或多極性基團）在高溫溶劑熱條件下可直接碳化并形成GQDs。此外，通過調(diào)整有機溶劑的種類，可以在分子水平上輕松地調(diào)控GQDs的表面基團、原位摻雜和光學(xué)性質(zhì)。該研究結(jié)果為進一步理解溶劑熱法合成納米材料的可能形成機制提供了新思路。

研究工作獲得國家自然科學(xué)基金、合肥研究院啟動基金、合肥大科學(xué)中心協(xié)同創(chuàng)新培育基金、中科院光伏材料與節(jié)能重點實驗室、現(xiàn)代生物制造安徽省重點實驗室等的資助。