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北京大学物理学院光学所石墨烯-硫化镉量子点超快光动力学合作研究取得新进展

近期,王树峰副教授和龚旗煌教授研究组与上海大学曹傲能教授和北京大学化学与分子工程学院刘元方院士合作研究了新型的石墨烯-硫化镉量子点纳米复合材料,部分结果发表在Advanced Materials [DOI: 10.1002/adma.200901920 (EarlyView)]。该文获得2009年9月当月最多访问量的文章之一。

 

石墨烯具有优良的电子学、机械及热学等物理特性,并可能成为构建纳米电子器件的基础。石墨烯(Graphene)具有蜂窝状单层二维构型,是由单层碳原子构成的可以稳定的存在的结构,从碳石墨结构中能够剥离出单层石墨烯。继富勒烯结构发现后,石墨烯成为碳家族又一重要成员。半导体量子点由于具有潜在的光电子学应用价值而受到广泛关注。将纳米颗粒植入于恰当的半导体基质内,如导电性聚合物或者纳米碳管上,可以有效的降低电子-空穴的重组,提高光电流的产生。相比于其他半导体材料,石墨烯良好的导电性和和易于弯曲的特性使得他非常适合于传导电子,因此可以设想纳米粒子与量子点的结合可以有效的促进器件的光电性能。

 

他们的研究工作包括发展了简单溶液中单步制备石墨烯-硫化镉量子点以及快速电子的转移超快光谱研究。他们新制备方法具有高产率和低成本的特点。在氧化石墨烯被还原的过程中,硫化镉量子点直接附着于石墨烯表面而无需辅助的分子连接。这种方法避免了石墨烯之间的聚集和量子点间的聚集,因此样品具有很好的稳定性,即便是在超声再分散的过程中仍然保持其物理特性。这种复合体系中的直接的连接保证了快速的电子转移。超快荧光动力学的研究证实了几个皮秒的快速电子转移。研究工作表明此器件具有超快的电子转移特性,具有潜在的光电子器件应用价值。

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