深紅光（>660 nm）不僅滿足下一代平板顯示器的需求，而且在光通信，光動(dòng)力治療和園藝照明等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。隨著高分辨顯示器性能要求的不斷提高，開發(fā)高色純度紅光及近紅外發(fā)光材料顯得尤為重要。
碳點(diǎn)作為新型的碳納米熒光材料，以其高效率、抗光漂白、可調(diào)諧發(fā)射和可溶液加工等特點(diǎn)受到研究人員的廣泛關(guān)注，并成功應(yīng)用于光電器件領(lǐng)域。然而，由于光譜紅移過(guò)程中常伴隨光譜展寬，使得大多數(shù)近紅外區(qū)碳點(diǎn)的半峰寬大于100 nm，嚴(yán)重限制其實(shí)際應(yīng)用效果。且深紅光區(qū)的窄帶發(fā)射碳點(diǎn)多由生物質(zhì)前體制備，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于建立明確的構(gòu)效關(guān)系調(diào)控光學(xué)性能。因此，實(shí)現(xiàn)高色純度近紅外窄半峰寬碳點(diǎn)的可調(diào)諧制備仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
鄭州大學(xué)盧思宇教授、艾琳研究員及團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了近紅外窄半峰寬碳點(diǎn)的可調(diào)諧制備，最長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng)為704 nm，最窄半峰寬為29 nm，并成功應(yīng)用于高色純度穩(wěn)態(tài)光致發(fā)光器件構(gòu)筑。利用高分辨透射電子顯微鏡、拉曼光譜、X射線光電子能譜等對(duì)其進(jìn)行形貌與精確結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)一步通過(guò)時(shí)間分辨熒光光譜、飛秒瞬態(tài)吸收光譜、溫度依賴動(dòng)力學(xué)及不同剛性程度和不同電子密度模型的理論計(jì)算等數(shù)據(jù)，研究其光學(xué)特性，并解析窄帶發(fā)射的機(jī)理：1.高對(duì)稱大共軛石墨碳核提高結(jié)構(gòu)剛性，減少激子捕獲缺陷，實(shí)現(xiàn)光譜窄化；2.高吡咯氮含量的引入使得電子均勻離域，促進(jìn)受限電子與空穴的輻射復(fù)合，從而降低半峰寬；3.碳點(diǎn)的高激子結(jié)合能、弱電子-聲子耦合和簡(jiǎn)單的輻射動(dòng)力學(xué)進(jìn)一步促進(jìn)了光譜窄化。 窄半峰寬碳點(diǎn)在高溫、不同有機(jī)溶劑及強(qiáng)酸強(qiáng)堿等條件下均表現(xiàn)出優(yōu)異的光穩(wěn)定性，且兼具抗?jié)舛日箤捄涂節(jié)舛却銣绲奶匦?，進(jìn)一步通過(guò)基質(zhì)輔助實(shí)現(xiàn)了近紅外固態(tài)窄帶發(fā)射，以上特性使其適用于構(gòu)筑高性能光電器件。 碳點(diǎn)基近紅外LEDs不僅在高濃度和高環(huán)境濕度下實(shí)現(xiàn)明亮的窄帶發(fā)射，且可以在2000 mA的大電流下穩(wěn)定工作，并在300 mA下連續(xù)工作150小時(shí)仍保持94%的性能；即使在65%的環(huán)境濕度下仍保持將近140個(gè)小時(shí)的工作穩(wěn)定性。該工作不僅通過(guò)調(diào)控反應(yīng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)了近紅外窄帶發(fā)射的可調(diào)諧制備，且為高色純度光電器件的構(gòu)筑提供了新的可能。 論文信息 Synergistic Rigidity-Enhancement and Electron-Rich Systems Engineering Robust Carbon Dots-Based Ultra-Narrowband NIR Emitters for LEDs with Superior Operational Stability Dr Lin Ai, Dr. Jiping Xiao, Dr. Jingkun Yu, Dr. Kening Liu, Dr. Feifei Zhai, Dr. Wenjuan Xiang, Prof. Siyu Lu Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202509276
