美國(guó)萊斯大學(xué)研究人員日前開發(fā)出了一種可將普通碳纖維制成石墨烯量子點(diǎn)的新方法。這種一步到位的技術(shù)比現(xiàn)有的石墨烯量子點(diǎn)研制工藝更為簡(jiǎn)化，所得到的量子點(diǎn)不足5納米，具有高溶解性，大小可以通過設(shè)定制造時(shí)的溫度來加以控制。未來在電子、光學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)⒂芯薮蟮膽?yīng)用潛力。
萊斯大學(xué)的研究人員選擇性地讓碳纖維發(fā)生氧化，并用透射電子顯微鏡進(jìn)行觀察。參與研究的萊斯大學(xué)研究生高薇（音譯）說：“我們稱它們?yōu)榱孔狱c(diǎn)，但它們是二維的，因此我們實(shí)際上獲得的是石墨烯量子盤。”用其他如化學(xué)分解或電子束光刻等技術(shù)獲得的量子點(diǎn)價(jià)格昂貴，且制造一小批石墨烯量子點(diǎn)需要數(shù)周時(shí)間。新方法的最大優(yōu)勢(shì)在于，只需一個(gè)步驟就能得到大量量子點(diǎn)，且所用原料價(jià)格便宜，是很容易買到的碳纖維。
進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)顯示，這些量子點(diǎn)的大小以及與此相關(guān)的光致發(fā)光特性可以在相對(duì)較低的制造溫度下進(jìn)行控制。在120攝氏度、100攝氏度和80攝氏度時(shí)，可獲得發(fā)藍(lán)色、綠色和黃色冷光（熒光）的量子點(diǎn)。發(fā)冷光（熒光）的特性使得石墨烯量子點(diǎn)在成像、蛋白質(zhì)分析、細(xì)胞跟蹤和其他生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。在休斯頓MD安德森癌癥中心和貝勒醫(yī)學(xué)院對(duì)兩個(gè)人類乳腺癌細(xì)胞系進(jìn)行的測(cè)試顯示，這些量子點(diǎn)很容易進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，并且不會(huì)影響細(xì)胞的增殖。
萊斯大學(xué)研究生、同時(shí)就讀于MD安德森癌癥中心的麗貝卡說：“與熒光體相比，石墨烯量子點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)是發(fā)出的熒光更穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)光漂白，因而不易失去其熒光性。這可能成為進(jìn)一步探索生物成像的一個(gè)有趣途徑。未來，這些石墨烯量子點(diǎn)可能發(fā)揮更大的作用，因?yàn)樗鼈円部梢詰?yīng)用于傳感領(lǐng)域。”
研究人員還發(fā)現(xiàn)，這些量子點(diǎn)的邊緣往往表現(xiàn)為鋸齒狀。而石墨烯片的電學(xué)性質(zhì)是由其邊緣形狀決定的，鋸齒狀表明它們具有半導(dǎo)體特性。
自從英國(guó)實(shí)驗(yàn)人員用膠帶從石墨上撕下薄薄的一層，石墨烯就憑借奇特的物理性質(zhì)成為材料學(xué)的寵兒。不過納米級(jí)的石墨烯微片難以制造，這限制了它應(yīng)用于“量子點(diǎn)”這一半導(dǎo)體組件的前景。
