理解荧光碳点的电荷转移

纳米级碳点(CDs)的卓越性能使它们成为一系列应用的有前途的候选者，包括光学传感、bob综合app官网登录太阳能光电板，以及生物成像。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图像显示了杆状和环状结构。

为此，伊利诺伊大学香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)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，表面分子充当电子受体或电子给体。

透射电子显微镜(TEM)的初步研究表明，存在由多个CDs结合形成的环状结构(见下图，来自补充材料)。然而，TEM测得的颗粒直径与动态光散射法测得的颗粒直径存在偏差，这可能是由于TEM样品制备过程中产生的伪影。研究人员随后转向他们的研究Cypher原子力显微镜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TEM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组装的提议原理图

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。其他测量结果表明，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分层结构组合的形成的影响。

这些发现为CDs中光致发射的机制提供了深入的了解。因此，他们可能会加速这些纳米材料在下一代的使用光电还有量子技术。

仪器使用

Cypher原子力显微镜

本文重点研究了一种高分辨率成像数码AFM。Cypher AFM系列的设计可以实现比大多数AFM更高的空间分辨率。这种性能不仅提高了图像质量，而且更容易获得一致的高质量数据。其结果是在您的实验室中生成高分辨率、出版物质量数据的效率更高。这种令人印象深刻的性能被设计到Cypher从头开始，并由数十年的AFM经验在Asylum科学家和工程师中被告知。

它从一个超稳定的机械设计开始。AFM最关键的机械设计特征是连接样品和探针之间的结构的刚性。除了预期的扫描波形外，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，非常坚硬。这就是为什么在cypher上能够产生<15 pm的惊人高度噪声，这比其他常见AFMs的一半还少。

扫描仪在XY轴和Z轴上的性能也是成像性能的关键因素。这受到扫描仪及其集成位置传感器的机械和电子设计的影响。Cypher AFM的扫描仪采用单片直接驱动柔性设计，增加了其刚度(即共振频率)，这使得它们噪音更低，速度更快，更不受外部噪声源(例如建筑振动)的影响。Asylum也是唯一一家在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，并且永远不需要重新校准。Cypher的行业领先的60 pm XY传感器噪声和50 pm Z传感器噪声能够实现超高分辨率成像以及高精度计量。

AFM探头和偏转传感光学元件是下一个关键组件，因为在尖端扫描样品时，正是在这里测量了地形和性能。Cypher AFM与最小的商用AFM悬臂兼容，不仅可以实现更快的扫描，还可以实现更高分辨率的成像。与这些悬臂梁的兼容需要偏转传感光学系统的小激光光斑聚焦。Cypher是唯一一款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实现最佳性能，并可用于成像、力-距离曲线和力映射。

最后，系统电子学是AFM成像性能的最后一个决定因素。即使是非常小的电子噪声也会导致AFM图像中更高的噪声。因此，控制电子器件的模拟和数字设计中的每个组件都经过了设计和仔细检查，以确保它们不会影响成像性能。

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系列中进行了优化，这不能用数据表中的单一规格来概括。这就是为什么我们鼓励您根据实际结果来评估Cypher的性能，无论是在销售演示中，您的实验室中，还是在像这里分享的那样发表的结果中。

技术使用

样品是通过将供体和受体cd在水中滴铸的混合物放在新切割的云母上制成的。在一夜干燥后，样品在环境条件下成像数字AFM在开发模式．由于Cypher卓越的空间分辨率，所得到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等人，电子受体和电子供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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