近日，我院材料物理研究所与超算中心合作，首次理论上设计并在实验上实现了深紫外波段发光的碳纳米点，相关结果以郑州大学为第一单位发表于国际知名期刊《Nano Letters》上（影响因子：12.279）（Deep-Ultraviolet Emissive Carbon Nanodots, Nano Lett. 19, 5553 (2019)）。论文第一作者为硕士研究生宋世玉，通讯作者为我院青年教师刘凯凯博士、单崇新教授以及超算中心尚远博士。

金刚石、石墨等碳基材料是世界上应用和研究得最广泛的材料之一。作为碳材料家族的新成员，碳纳米点具有发光效率高、生物相容性好、材料丰富等特点，近年来引起了人们广泛关注，并在光电器件、传感、生物成像等领域取得了重要进展。到目前为止，碳纳米点在蓝光、绿光以及红光波段的发光效率已经达到90%、70%以及86%。考虑到在深紫外光源在水净化、空气消毒、精密加工、保密通讯等领域有重要的应用前景，而当前大部分的深紫外光源都是汞灯、氙灯以及氘灯等体积较大且易碎的气态光源，制备具有高发光效率的发光材料对于推动固体深紫外光源有着重要的意义。虽然可见区发光的荧光碳纳米点已有不少报道，但深紫外区（波长< 300 nm）的发光碳纳米点却还没有报道。

针对以上问题，我院研究人员与超算中心合作，利用第一性原理计算方法从结构上设计了深紫外波段发光的碳纳米材料，并在实验上首次合成出深紫外波段发光的碳纳米点。所制备的碳纳米点发光波长位于280至300nm，荧光量子效率约为31.6%。理论和实验证据表明，该深紫外发光主要来自核态π−π*载流子的辐射复合跃迁。受益于核态发光和表面官能团的钝化，合成的碳纳米点的发光并不依赖于激发光源以及周围的溶剂环境。利用所合成的深紫外发光的碳纳米点制备了深紫外发射的发光二级管，并作为深紫外光源实现了对蓝光、绿光以及红光碳纳米点的激发，。该工作为深紫外发光的碳纳米点的设计以及实现提供了思路，并展示了其在深紫外发光器件方面的应用前景。

该工作得到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金、河南省重大科技专项等项目的支持。

全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b02093