Abstrakt

Fortgeschrittene Quantenanwendungen

  CQDs/Kohlenstoff-Nanopunkte sind eine Ersatzklasse für fluoreszierende Kohlenstoff-Nanomaterialien mit einem Größenbereich von 2 nm bis 10 nm. Die Mehrheit der veröffentlichten Übersichtsartikel betont das Potenzial von CQDs für die Verwendung in Biobildgebungs- und chemischen/biologischen Sensoranwendungen (über einfache und kostengünstige Herstellungsverfahren). Es besteht jedoch ein erheblicher Mangel an umfassender Forschung zu den neu entwickelten CQDs (insbesondere dotierten/kodotierten), die in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Daher haben wir die neuesten Entwicklungen bei dotierten und kodotierten CQDs (unter Verwendung von Elementen/Heteroatomen wie Bor (B), Fluor (F), Stickstoff (N), Schwefel (S) und Phosphor (P)) sowie deren Herstellungsprozess in dieser Studie, die Reaktionsbedingungen und/oder die Quantenausbeute (QY) und ihre aufkommenden vielseitigen Anwendungsgebiete, darunter Elektrik/Elektronik (wie Leuchtdioden (LED) und Solarzellen), fluoreszierende Tinte zur Fälschungssicherheit, optische Sensoren (zur Erkennung von Metallionen, Arzneimitteln und Pestiziden/Fungiziden), Genabgabe und Temperaturmessung, besprochen. Die hergestellten C-QDs weisen eine hohe kolloidale, Photo- und Umweltstabilität (pH-Wert) auf und erfordern keinen Oberflächenpassivierungsschritt zur Steigerung der Fluoreszenz. Die C-QDs weisen eine gute PL-Aktivität und Emission auf, die nicht von einer Stimulation abhängig ist. Nach bestem Wissen und Gewissen wurden bisher noch keine anregungsunabhängigen C-QDs unter Verwendung einer natürlichen Kohlenstoffquelle durch den Pyrolyseprozess synthetisiert [1]. Der Einfluss von Reaktionszeit und Temperatur auf die Pyrolyse wirft Licht auf die C-QD-Synthese. Um eine vernünftige Erklärung für die Entstehung des PL-Mechanismus von synthetisierten C-QDs zu geben, haben wir maschinelle Lerntechniken wie PCA, MCR-ALS und NMF-ARD-SO angewendet. ML-Ansätze können riesige PL-Datensätze verarbeiten und analysieren und auch die geeignete Anregungswellenlänge für die PL-Untersuchung identifizieren [2]. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es eine beträchtliche Anzahl von Untersuchungen gibt, die sich mit der effektiven Herstellung und Optimierung von dotierten und co-dotierten CQDs befassen. Die hydrothermale Methode wird im Vergleich zu anderen Synthesemethoden häufig bei der Synthese dieser dotierten und co-dotierten CQDs eingesetzt. Dennoch gibt es in naher Zukunft noch mehr Möglichkeiten, diese dotierten und co-dotierten CQDs über verschiedene Syntheseprotokolle herzustellen und zu optimieren, verglichen mit den Herstellungsmethoden normaler CQDs (ohne Dotierung) [3]. Darüber hinaus ist, gestützt durch die oben diskutierten Forschungsuntersuchungen, eine klare Beobachtung, dass die Vorläufer neben der Art der Synthesemethode (einschließlich der Reaktionsbedingungen wie Reaktionszeit und/oder Temperatur) und der Art der Dotierung einen erheblichen Einfluss auf die resultierende Quantenausbeute (QY) der synthetisierten dotierten und co-dotierten CQDs haben. In vielen Forschungsstudien wurde jedoch festgestellt, dass die Vorläufer neben der Art der Synthesemethode (einschließlich der Reaktionsbedingungen wie Reaktionszeit und/oder Temperatur) und der Art der Dotierung einen erheblichen Einfluss auf die resultierende Quantenausbeute (QY) der synthetisierten dotierten und co-dotierten CQDs haben.die Erklärungen für die Verbesserungen der QY bei dotierten und co-dotierten CQDs im Vergleich zu herkömmlichen CQDs sind noch nicht vollständig geklärt. Daher sollte es in naher Zukunft möglich sein, das inhärente Photolumineszenzphänomen bei dotierten und co-dotierten CQDs [4] deutlich zu verstehen. Darüber hinaus emittierten über 85 % der synthetisierten dotierten und co-dotierten CQDs blaue Fluoreszenz. Daher werden dotierte und co-dotierte CQDs mit mehrfarbigen Emissionseigenschaften häufig untersucht und folglich künftig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Darüber hinaus wurde bestätigt, dass dotierte und co-dotierte CQDs häufig effektiv in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, darunter Elektrik/Elektronik (wie LED und Solarzellen), fluoreszierende Tinte zur Fälschungssicherheit, optische Sensoren (zur Erkennung von Metallionen, Medikamenten und Pestiziden/Fungiziden), einschließlich molekularer Logikgatter, Genabgabe und Temperaturmessung. Allerdings ist der Umfang der Nutzung dieser dotierten und co-dotierten CQDs in einer Vielzahl von Anwendungen (einschließlich biologischer Anwendungen) geringer als bei herkömmlichen CQDs und anderen Nanopartikeln (z. B. superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln (SPIONs)). Gestützt auf die oben genannten Studien wird häufig der Schluss gezogen, dass die dotierten und co-dotierten CQDs potenzielle Kandidaten für neue Anwendungen sind [5]. Darüber hinaus erzeugten mehr als 85 % der dotierten und co-dotierten CQDs bei ihrer Herstellung blaue Fluoreszenz. Daher werden dotierte und co-dotierte CQDs mit mehrfarbiger Emissionsfähigkeit häufig untersucht und werden daher in Zukunft in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Abgesehen von den oben genannten Anwendungen wurde bestätigt, dass dotierte und co-dotierte CQDs häufig in Elektro-/Elektronikanwendungen (wie LEDs und Solarzellen), fluoreszierender Tinte zum Schutz vor Fälschungen, optischen Sensoren (zur Erkennung von Metallionen, Medikamenten und Pestiziden/Fungiziden), molekularen Logikgattern, Genübertragung und Temperatursondierung verwendet werden. Im Vergleich zu regulären CQDs und entgegengesetzten Nanopartikeln ist der Umfang der Nutzung solcher dotierter und co-dotierter CQDs in einer Vielzahl von Anwendungen (einschließlich biologischer Anwendungen) jedoch viel geringer.und Pestizide/Fungizide), einschließlich molekularer Logikgatter, Genabgabe und Temperaturmessung. Allerdings werden diese dotierten und co-dotierten CQDs bei einer großen Vielfalt von Anwendungen (einschließlich biologischer Anwendungen) weniger genutzt als herkömmliche CQDs und andere Nanopartikel (z. B. superparamagnetische Eisenoxid-Nanopartikel (SPIONs)). Auf Grundlage der oben genannten Studien wird oft der Schluss gezogen, dass dotierte und co-dotierte CQDs potenzielle Kandidaten für neu entstehende Anwendungen sind [5]. Außerdem erzeugten über 85 % der dotierten und co-dotierten CQDs bei ihrer Herstellung blaue Fluoreszenz. Daher werden dotierte und co-dotierte CQDs mit Mehrfarben-Emissionsfähigkeiten häufig untersucht und werden daher künftig in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Abgesehen von den oben genannten Anwendungen wurde bestätigt, dass dotierte und co-dotierte CQDs häufig in Elektro-/Elektronikanwendungen (wie LEDs und Solarzellen), fluoreszierender Tinte zum Schutz vor Fälschungen, optischen Sensoren (zur Erkennung von Metallionen, Medikamenten und Pestiziden/Fungiziden), molekularen Logikgattern, Genübertragung und Temperatursondierung verwendet werden. Im Vergleich zu regulären CQDs und entgegengesetzten Nanopartikeln ist der Umfang der Nutzung solcher dotierter und co-dotierter CQDs in einer Vielzahl von Anwendungen (einschließlich biologischer Anwendungen) jedoch viel geringer.und Pestizide/Fungizide), einschließlich molekularer Logikgatter, Genabgabe und Temperaturmessung. Allerdings werden diese dotierten und co-dotierten CQDs bei einer großen Vielfalt von Anwendungen (einschließlich biologischer Anwendungen) weniger genutzt als herkömmliche CQDs und andere Nanopartikel (z. B. superparamagnetische Eisenoxid-Nanopartikel (SPIONs)). Auf Grundlage der oben genannten Studien wird oft der Schluss gezogen, dass dotierte und co-dotierte CQDs potenzielle Kandidaten für neue Anwendungen sind [5]. Außerdem erzeugten über 85 % der dotierten und co-dotierten CQDs bei ihrer Herstellung blaue Fluoreszenz. Daher werden dotierte und co-dotierte CQDs mit Mehrfarben-Emissionsfähigkeiten häufig untersucht und werden daher künftig in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Abgesehen von den oben genannten Anwendungen wurde bestätigt, dass dotierte und co-dotierte CQDs häufig in Elektro-/Elektronikanwendungen (wie LEDs und Solarzellen), fluoreszierender Tinte zum Schutz vor Fälschungen, optischen Sensoren (zur Erkennung von Metallionen, Medikamenten und Pestiziden/Fungiziden), molekularen Logikgattern, Genübertragung und Temperatursondierung verwendet werden. Im Vergleich zu regulären CQDs und entgegengesetzten Nanopartikeln ist der Umfang der Nutzung solcher dotierter und co-dotierter CQDs in einer Vielzahl von Anwendungen (einschließlich biologischer Anwendungen) jedoch viel geringer.