碳点由于其低毒性、易制备、良好的光稳定性及可调的发光等特性有望成为一类理想的新型固态发光材料。然而,由于聚集诱导荧光猝灭(ACQ)效应的存在，使得碳点在固态发光领域的发展受到了限制，因此制备具有抗ACQ效应的固态发光碳点是碳点研究领域的一个重要方向。本文根据固态发光碳点研究的最新进展，从碳核、表面态调控、超分子及聚合物交联增强发光方面分类总结了具有抗ACQ效应固态发光碳点的制备方法及光物理性质，探讨了其实现固态发光的物理机制。此外，还介绍了该类碳点在固态发光领域的应用进展，并对固态发光碳点的发展现状和所面临的问题进行了讨论。

高阈值是实现直接电驱动聚合物激光器的主要障碍。本文采用性能优异的蓝光材料-聚芴(PFO)作为激光增益介质, 根据腔量子电动力学原理, 设计出结构合理的平面光学微腔, 通过减薄聚合物层厚度的方法进一步降低有源层材料自吸收; 采用两种不同材料体系的分布布拉格反射镜(DBR)构筑光学微腔, 减小顶部DBR制备过程中引入的额外光损耗, 获得了低损耗、高Q值的光学谐振腔; 有效调控PFO的自发发射和受激发射特性, 最终实现了峰值波长位于443 nm、阈值仅为30 mW/cm2的光泵浦低阈值聚合物激光器。

碳点作为一种新型的碳基荧光纳米粒子由于其可调谐发光、高光稳定性、生物相容性和低成本等独特优势而引起了很多关注。在过去的十几年中, 碳点的制备和应用取得了巨大进展。然而, 由于前体和合成方法的多样性, 碳点的光致发光机理具有很大争议。现在人们普遍认为, 碳点的光致发光源于电子在带隙的跃迁, 并将荧光起源分别归结为碳核跃迁(π-π*)、表面态跃迁(n-π*)以及分子荧光团等。本文总结了碳点发光起源的几种可能和机制, 分别讨论了通过调控碳点粒径以及进行表面工程处理的方法来实现碳纳米点带隙可调控的高效发光。介绍了通过表面工程、元素掺杂等手段提升碳纳米点光致发光量子产率及其在光电器件、信息存储、生物成像、光热治疗以及光动力治疗中的应用。

碳纳米点(碳点)是一种新型的纳米发光材料, 具有优异的发光性能、良好的生物相容性、低毒性、水溶性好和表面易功能化等特性, 在光电器件、生物成像、光热治疗等领域展现了潜在应用价值。然而, 合成碳点的前驱体材料多种多样, 合成方法各有不同, 导致其发光机理复杂多样。本文主要针对使用柠檬酸作为碳源、尿素或氨水作为氮源, 采用微波和溶剂热的合成方法制备的氮掺杂碳点, 探索碳点的发光机理和抑制碳点聚集诱导荧光猝灭的方法, 并进一步研究碳点在固态照明、可见光光通讯、生物成像和光热治疗等领域的应用前景。

碳纳米点作为新兴的碳纳米材料, 具备制备成本低、尺寸小、低毒、生物相容性高、水溶性好、易修饰、光物理性质独特等诸多优点, 在生物医疗领域展现了独有的优势和应用前景。由于具有丰富的表面官能团, 碳纳米点可以与靶向配体、医学影像造影剂、核酸、化学药物、光敏剂、光热转换试剂等功能性诊断治疗试剂相互作用形成复合物。目前, 碳纳米点及其复合物在医学影像、基因治疗、化学药物治疗、光热、光动力治疗等生物医学诊断治疗领域的应用正在被广泛的开发和报道。这些工作对开发基于碳纳米点的医学诊断治疗试剂及其临床推进具有重要意义, 为推进人类重大疾病的个体化、可视化、非入侵式、小损伤的诊断治疗提供一种新的药物体系。本文将关注应用于诊断治疗领域的碳纳米点及其复合物的设计、构建及性能研究, 对已报道的基于碳纳米点的诊断治疗试剂在生物医疗领域的研究进展进行总结和讨论。

介绍了一种发光性质依赖于水接触的新型纳米发光材料——基于超级碳点的发光“纳米炸弹”。在甲苯溶液中, 这种“纳米炸弹”光致发光很弱;当遇见水后, “纳米炸弹”分解为小的碳点, 光致发光显著增强。将“纳米炸弹”与纸复合可应用在喷水荧光打印和汗孔成像。目前, 大部分智能荧光材料存在光稳定性差, 潜在的生物毒性, 制备成本高, 或与传统喷墨打印不兼容等缺点。本文报道的碳基纳米材料没有(或很少有)这些缺点, 并可实际应用在光信息存储, 司法鉴定和医疗检测等领域。

采用微波法制备了氮掺杂碳纳米点。通过调控碳纳米点中氮元素的掺杂含量和表面的化学环境, 实现了对碳纳米点发光特性的调控。在此基础上, 可实现完全基于氮掺杂碳纳米点的荧光墨水、比率型荧光探针及光泵浦激光。研究目的在于探索氮掺杂碳纳米点的发光机理, 揭示影响碳纳米点荧光量子效率的因素及其在生物成像、传感、防伪、信息存储、激光等领域的应用。

设计了4种不同介质镜结构的全介质镜λ微腔, 并模拟研究了腔内有机发光层的发光特性。结果表明, DBR结构的不同会导致腔镜反射相移的变化, 从而最终改变了器件的透射光谱、腔内驻波电场分布、PL光谱峰值位置和强度等参数。只有合理的器件结构设计才能使腔内的发光得到有效的增强。对称偶数层DBR构成的λ腔可以使谐振峰位置的PL光谱峰值强度增加59倍。