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       背景介绍

       机械响应发光材料在外界刺激（如机械研磨、剪切或静水压力等）作用下，其发光强度或发光颜色发生变化，在安全检测、信息存储、光电器件和机械传感等领域具有重要的潜在应用。目前人们在有机物、金属配合物和钙钛矿量子点等材料中已经发现了许多具有压致荧光响应的材料。然而，大多数这类材料在压力的作用下会出现荧光猝灭现象。很少材料在压力释放时还能保持其高压下优化的发光性能。荧光碳纳米点作为碳材料家族新兴成员，近年来因其荧光效率高、毒性低、合成方便以及生物相容性好等优点，在生物医学、能量转换及光电子器件等领域受到人们的广泛关注。由于其丰富的表面官能团、可调的晶格尺寸和分子间相互作用，人们已在常压下对其光致发光性能进行了调控，这为设计具有优异发光性能的压致变色材料提供了重要基础。然而，目前报道的碳纳米点材料在压力的作用下也存在严重的荧光猝灭现象；仅有个例报道了其压致荧光增强的现象，但遗憾的是卸压后无法保留到常压条件下。因此，发展一种有效的策略实现碳纳米点材料压致荧光增强并保留至常压仍是具有挑战的课题。

       成果简介

       郑州大学金刚石光电材料与器件课题组杨西贵、娄庆等人提出采用空间限域的策略，使用氢氧化钠作为基质材料，制备了氢氧化钠限域的碳纳米点（CDs@NaOH）样品。由于氢氧化钠的限域和保护，克服了碳纳米点在固态下的团聚问题，并成功实现了低压下（约1.4 GPa）碳纳米点1.6倍的荧光增强。在更高的压力下，碳纳米点的结构遭到破坏，非辐射跃迁导致荧光逐渐减弱。有趣的是，压力卸除后，这种高压下增强的发光性能够保留到常压。实验和理论计算表明，与纯碳纳米点不同，空间限域作用下碳纳米点表面官能团的振动受限，减少了非辐射跃迁，从而表现出压致荧光增强现象。该研究结果为设计固态高效发光碳纳米点提供了新的途径。

       图文导读

图1 CDs@NaOH合成过程示意图。

图2 （a）CDs@NaOH的高分辨率透射电镜图；（b）CDs的尺寸分布集中在2.8 nm；（c）限域前后CDs的XRD图谱；（d）CDs的XPS全谱中有Na的存在；（e）C 1s 峰的高分辨XPS谱，（f）FI-IR光谱。这些表征证明了碳点限域在氢氧化钠中。

图3 （a-c）CDs@NaOH的激发-发射谱，吸收、激发和发射光谱和发射衰减曲线。（d-f）纯CDs的激发-发射谱，吸收、激发和发射光谱和发射衰减曲线。表明限域前后碳点寿命增长，无辐射跃迁减少，固态发光增强。

图4 （a）和（d）为CDs@NaOH以及纯CDs在0.1ps到5ns的指定延迟时间下的瞬态吸收伪彩色图。以及（b,c和d,f）CDs@NaOH和纯CDs的动力学迹线。

图5 （a）CDs@NaOH的原位高压荧光光谱。（b）发射峰强度随压力增加的变化关系。（c）CDs@NaOH的原位卸压荧光光谱。（d）发射峰强度随压力减小的变化关系。（e）CDs@NaOH卸压前后荧光光谱对比。表明加压之后荧光增强，卸压之后增强效果仍能够保持。

       作者简介

       娄庆，副教授、硕士生导师。博士毕业于中科院长春光学精密机械与物理研究所，导师赵家龙和曲松楠研究员，2015年入职郑州大学物理学院金刚石光电材料与器件课题组。主要从事碳基光电材料与器件研究。近年来在Matter，Adv. Mater.，Adv. Sci，Nano Today，Nano Res.等期刊以第一作者或通讯作者发表论文20余篇，先后主持国家自然科学基金面上项目、河南联合基金培育、青年基金等项目。

       杨西贵，副教授、硕士生导师。2017年7月毕业于吉林大学超硬材料国家重点实验室，导师刘冰冰教授和姚明光教授，同年入职郑州大学物理学院金刚石光电材料与器件课题组。主要从事高压物理、金刚石单晶生长及其光电器件研究。近年来在Phys. Rev. Lett.，Nano Res.，J. Phys. Chem. Lett.，Carbon，Chin. Phys. Lett.等期刊以第一作者或通讯作者发表论文10余篇，先后主持国家自然科学基金青年项目、中国博士后基金特别资助和河南省自然科学基金面上项目等。

       单崇新，郑州大学物理学院院长、教授、博士生导师。教育部“长江学者奖励计划”特聘教授、国家杰出青年基金获得者、中国青年科技奖获得者。主要从事宽禁带半导体光电材料与器件研究工作，已发表学术论文300余篇，主持国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金重点项目等。

       更多详情见课题组主页：http://www7.zzu.edu.cn/diamond/。欢迎各地学生报考攻读硕/博士学位。

       文章信息

       Qing Lou, Xigui Yang*, Kaikai Liu, Zhongzheng Ding, Jinxu Qin, Yizhe Li, Chaofan Lv, Yuan Shang*, Yuewen Zhang, Zhuangfei Zhang, Jinhao Zang, Lin Dong & Chong-Xin Shan*. Pressure-induced photoluminescence enhancement and ambient retention in confined carbon dots.Nano Research https://doi.org/10.1007/s12274-021-3736-x