Grafen kvantli nuqta - Graphene quantum dot

"GQD" bu erga yo'naltiriladi. GQD qo'ng'iroq belgisi bo'lgan radiostansiya uchun qarang Anthorn Radio Station.

Grafen kvant nuqtalari (GQDlar) bor grafen hajmi 100 dan kichik bo'lgan nanozarralar nm. Toksikligi past, barqarorligi kabi ajoyib xususiyatlaridan kelib chiqqan holda fotolüminesans, kimyoviy barqarorlik va aniq kvantli qamoq effekti, GQD biologik, opto-elektronika, energiya va atrof-muhit uchun yangi material sifatida qaraladi.

Xususiyatlari

Grafen kvant nuqtalari (GQD) bir yoki bir necha grafen qatlamidan iborat va ularning hajmi 100 nm dan kichikroq. Ular kimyoviy va fizik jihatdan barqaror, sirt va massa nisbati katta va qirralaridagi funktsional guruhlar tufayli suvda osonlikcha tarqalishi mumkin.[1][2] GQDlarning lyuminestsentsiya emissiyasi keng spektral diapazonga, shu jumladan UV, ko'rinadigan va IQga tarqalishi mumkin. GQD lyuminestsentsiya emissiyasining kelib chiqishi munozaralarga sabab bo'ladi, chunki u kvant qamoq effektlari, nuqson holatlari va funktsional guruhlar bilan bog'liq edi.[3][4] bu bog'liq bo'lishi mumkin pH, GQDlar suvga tarqalganda.[5] Ularning elektron tuzilishi ularning qirralarining kristallografik yo'nalishiga sezgir ravishda bog'liq, masalan, 7-8 nm diametrli zigzag chekkasidagi GQDlar metall xatti-harakatni ko'rsatadi.[6] Umuman olganda, ularning grafen qatlamlari soni yoki har bir grafen qatlamiga uglerod atomlari soni ko'paytirilganda, ularning energiya farqi kamayadi.[7]

Sog'liqni saqlash va xavfsizlik

Asosiy maqolalar: Nanomateriallarning sog'lig'i va xavfsizligi uchun xavfli va Nanotoksikologiya

Grafenlar oilasi nanozarralarining toksikligi doimiy izlanishlar masalasidir.[8] GQDlarning toksikligi (jonli ravishda ham, sitotoksiklik ham) turli xil omillar bilan bog'liq, shu jumladan zarracha hajmi, sintez usullari, kimyoviy doping va boshqalar.[9] Ko'pgina mualliflarning ta'kidlashicha, GQDlar biologik mos keladi va faqat past toksiklikka olib keladi[1][10] chunki ular shunchaki organik materiallardan iborat bo'lib, ular yarimo'tkazgichdan ustunlikka olib kelishi kerak kvant nuqtalari.[2] Bir nechta in vitro Hujayra madaniyati asosida olib borilgan tadqiqotlar GQD ning inson hujayralarining hayotiy hayotiga ta'sirini ko'rsatadi.[11][12][13] 3 nm hajmdagi GQDlar tomonidan kelib chiqqan gen ekspression o'zgarishlarini chuqur ko'rib chiqsak, faqat bittasi, ya'ni selenoprotein V, 20 800 gen ekspressionidan bittasi insonning gemotopoetik ildiz hujayralarida sezilarli darajada ta'sirlangan.[14] Aksincha, boshqalari in vitro tadqiqotlar hujayralar GQD ta'siridan keyin hujayraning hayotiyligini va avtofagiya induksiyasini aniq pasayishini kuzatmoqda[15] va bitta jonli ravishda zebrafish lichinkalarida o'rganish 2116 gen ifodalarining o'zgarishini kuzatdi.[16] Ushbu nomuvofiq topilmalar ishlatilgan GQDlarning xilma-xilligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin, chunki ular bilan bog'liq toksiklik zarralar kattaligiga, sirt funktsional guruhlariga, kislorod tarkibiga, sirt zaryadlariga va aralashmalarga bog'liq.[17] Hozirgi vaqtda GQDning potentsial xavfi to'g'risida xulosa chiqarish uchun adabiyotlar etarli emas.[8]

Tayyorgarlik

Hozirgi vaqtda GQDlarni tayyorlash bo'yicha bir qator texnikalar ishlab chiqilgan. Ushbu usullar odatda yuqoridan pastga va pastdan yuqoriga qarab ikki guruhga bo'linadi. Yuqori darajadagi yondashuvlar grafit, grafen, uglerodli nanotubalar, ko'mir, qora uglerod va uglerod tolalarini o'z ichiga olgan katta miqdordagi grafit materiallarini GQDlarga kesish uchun turli usullarni qo'llagan. Ushbu texnikalar asosan o'z ichiga oladi elektron nurli litografiya, kimyoviy sintez, elektrokimyoviy preparat, grafen oksidi (GO) pasayish, C60 katalitik o'zgartirish, mikroto'lqinli pech yordamchi gidrotermik usul (MAH),[18][19] Soft-Template usuli,[20] The gidrotermik usul,[21][22][23] va ultratovushli eksfoliatsiya usuli.[24] Yuqoridan pastga tushadigan usullar odatda kuchli tozalashga muhtoj, chunki bu usullarda kuchli aralash kislotalar qo'llaniladi. Boshqa tomondan, pastdan yuqoriga ko'tarish usullari limon kislotasi kabi kichik organik molekulalardan GQDlarni yig'adi[25] va glyukoza. Ushbu GQDlar yaxshi biokompatibillikka ega.[26]

Ilova

Grafen kvant nuqtalari noyobligi tufayli rivojlangan ko'p funktsional material sifatida o'rganiladi optik, elektron,[6] aylantirish,[27] va fotoelektrik kvant cheklash effekti va chekka ta'siridan kelib chiqadigan xususiyatlar. Ularda mumkin bo'lgan dasturlar mavjud bioimaging, saraton terapevtikasi,[28] haroratni aniqlash,[29] dorilarni etkazib berish,[30][31] LEDlar engilroq konvertorlar, fotodetektorlar, OPV quyosh batareyalari va fotoluminesans material, biosensorlarni ishlab chiqarish.[32]

Adabiyotlar

  1. ^ a b Tian, ​​P .; Tang, L .; Teng, K.S .; Lau, SP (2018). "Grafen kvant nuqtalari kimyodan ilovalargacha". Bugungi kimyo materiallari. 10: 221–258. doi:10.1016 / j.mtchem.2018.09.007.
  2. ^ a b Vang, Dan; Chen, Tszyan-Fen; Dai, Liming (2014). "Hujayralardan hayvonlargacha bo'lgan hujayralardagi floresansli bioimaging uchun grafen kvant nuqtalarining so'nggi yutuqlari". Zarrachalar va zarrachalar tizimlarining tavsifi. 32 (5): 515–523. doi:10.1002 / ppsc.201400219.
  3. ^ Pan, Dengyu; Chjan, Tszinchun; Li, Zhen; Vu, Minghong (2010). "Grafen choyshablarini ko'k, lyuminestsent grafen kvant nuqtalariga kesish uchun gidrotermik marshrut". Murakkab materiallar. 22 (6): 734–738. doi:10.1002 / adma.200902825. PMID  20217780.
  4. ^ Vang, Shujun; Koul, Ivan S.; Chjao, Dongyuan; Li, Qin (2016). "Grafen kvant nuqtalarining fotolüminesansidagi funktsional guruhlarning ikki tomonlama roli". Nano o'lchov. 8 (14): 7449–7458. Bibcode:2016 Nanos ... 8.7449W. doi:10.1039 / C5NR07042B. hdl:10072/142465. PMID  26731007.
  5. ^ Vu, Chju Lian; Gao, Ming Xuan; Vang, Ting Ting; Van, Syao Yan; Chjen, Lin Ling; Xuang, Cheng Zhi (2014). "Dicyandiamide N-doped yuqori kvant rentabellikdagi grafen kvant nuqtalari bilan ishlab chiqilgan umumiy miqdoriy pH sensori". Nano o'lchov. 6 (7): 3868–3874. Bibcode:2014 Nanos ... 6.3868W. doi:10.1039 / C3NR06353D. PMID  24589665.
  6. ^ a b Ritter, Kayl A; Lyding, Jozef V (2009). "Grafen kvant nuqtalari va nanoribbonlarning elektron xususiyatlariga chekka tuzilishining ta'siri". Tabiat materiallari. 8 (3): 235–42. Bibcode:2009 yil NatMa ... 8..235R. doi:10.1038 / nmat2378. PMID  19219032.
  7. ^ Vimmenauer, nasroniy; Scheller, Julienne; Fasbender, Stefan; Xayntsel, Tomas (2019). "Bir zarrachali energiya - va optik yutilish - ko'p qatlamli grafen kvant nuqtalarining spektrlari". Superlattices va Microstructures. 132: 106171. doi:10.1016 / j.spmi.2019.106171.
  8. ^ a b Ou, Lingling; Song, Bin; Liang, Xuymin; Liu, Jia; Feng, Syaoli; Deng, Bin; Quyosh, Ting; Shao, Longquan (31 oktyabr 2016). "Grafen-oilaviy nanopartikullarning toksikligi: kelib chiqishi va mexanizmlarini umumiy ko'rib chiqish". Zarrachalar va tola toksikologiyasi. 13 (1): 57. doi:10.1186 / s12989-016-0168-y. PMC  5088662. PMID  27799056.
  9. ^ Vang, Shujun; Koul, Ivan S.; Li, Qin (2016). "Grafen kvant nuqtalarining toksikligi". RSC avanslari. 6 (92): 89867–89878. doi:10.1039 / C6RA16516H.
  10. ^ Shen, Tszianxua; Chju, Ixua; Yang, Syaoling; Li, Chjunzhon (2012). "Grafen kvant nuqtalari: biomaging, datchiklar, kataliz va fotovoltaik qurilmalar uchun favqulodda nanogarlar". Kimyoviy aloqa. 48 (31): 3686–3699. doi:10.1039 / C2CC00110A. PMID  22410424.
  11. ^ Shanxay, Veyxu; Chjan, Syaoyan; Chjan, Mo; Fan, Zetan; Quyosh, Ying; Xan, Mey; Fan, Louzhen (2014). "Grafen kvant nuqtalarining qabul qilish mexanizmi va insonning nerv hujayralari bilan biologik mosligi". Nano o'lchov. 6 (11): 5799–5806. Bibcode:2014 Nanos ... 6.5799S. doi:10.1039 / c3nr06433f. PMID  24740121.
  12. ^ Fasbender, Stefan; Allani, Sonja; Vimmenauer, nasroniy; Cadeddu, Ron-Patrik; Raba, Katarina; Fischer, Yoxannes S.; Bulat, Bekir; Lyuysberg, Martina; Zeydel, Klaus A. M.; Geynzel, Tomas; Haas, Rainer (2017). "In vitro ta'siridan so'ng insonning birlamchi qon hujayralariga grafen kvant nuqtalarini olish dinamikasi". RSC avanslari. 7 (20): 12208–12216. doi:10.1039 / C6RA27829A.
  13. ^ Chju, Shoujun; Chjan, Junxu; Tsyao, Chunyan; Tang, Shitsiya; Li, Yunfeng; Yuan, Venjing; Li, Bo; Tian, ​​Lu; Lyu, Fang; Xu, Rui; Gao, Xaynan; Vey, Xotong; Chjan, Xao; Quyosh, Xunxen; Yang, Bai (2011). "Bioimaging dasturlari uchun kuchli yashil-fotolüminesansli grafen kvant nuqtalari". Kimyoviy aloqa. 47 (24): 6858–60. doi:10.1039 / c1cc11122a. PMID  21584323.
  14. ^ Fasbender, Stefan; Zimmermann, Liza; Cadeddu, Ron-Patrik; Lyuysberg, Martina; Mol, Bastian; Janiak, Kristof; Geynzel, Tomas; Haas, Rayner (2019 yil 19-avgust). "Grafen kvant nuqtalarining past toksikligi insonning birlamchi gemopoetik tomir hujayralarining marginal ekspression o'zgarishi bilan aks etadi". Ilmiy ma'ruzalar. 9 (1): 12028. Bibcode:2019 NatSR ... 912028F. doi:10.1038 / s41598-019-48567-6. PMC  6700176. PMID  31427693.
  15. ^ Xie, Yichun; Van, Bin; Yang, Yu; Tsyu, Syuejin; Sin, Yan; Guo, Liang-Xong (2019 yil mart). "Turli xil funktsional guruhlarga ega grafen kvant nuqtalari orqali sitotoksiklik va autofagiya induksiyasi". Atrof-muhit fanlari jurnali. 77: 198–209. doi:10.1016 / j.jes.2018.07.014. PMID  30573083.
  16. ^ Den, Shun; Jia, Pan-Pan; Chjan, Tszin-Xuy; Junayd, Muhammad; Nyu, Aping; Ma, Yan-Bo; Fu, kasal; Pei, De-Sheng (2018 yil sentyabr). "Grafen kvant nuqtalari (GQD) ta'siridan keyin zebrafish lichinkalarida transkriptomik javob va zaharlanish yo'llarining bezovtalanishi". Xavfli materiallar jurnali. 357: 146–158. doi:10.1016 / j.jhazmat.2018.05.063. PMID  29883909.
  17. ^ Guo, Syaoqing; Mei, Nan (2014 yil mart). "Grafen oilasi nanomateriallarining toksik salohiyatini baholash". Oziq-ovqat va giyohvand moddalarni tahlil qilish jurnali. 22 (1): 105–115. doi:10.1016 / j.jfda.2014.01.009. PMC  6350507. PMID  24673908.
  18. ^ Tang, Libin; Dji, Rongbin; Cao, Sianke; Lin, Jingyu; Tszyan, Xonsin; Li, Xueming; Teng, Kar Seng; Luk, Chi Man; Zeng, Songjun; Xao, Tszianxua; Lau, Shu Ping (2012). "Suvda eruvchan o'z-o'zini passivatsiya qiladigan grafen kvant nuqtalarining chuqur ultrabinafsha fotolüminesansi". ACS Nano. 6 (6): 5102–10. doi:10.1021 / nn300760g. PMID  22559247.
  19. ^ Tang, Libin; Dji, Rongbin; Li, Xueming; Bai, Gongxun; Liu, Chao Ping; Xao, Tszianxua; Lin, Jingyu; Tszyan, Xonsin; Teng, Kar Seng; Yang, Zhibin; Lau, Shu Ping (2014). "Qatlamli N-Doped Grafen kvantli nuqtalardagi infraqizilga chuqur ultrabinafsha va fotoreseptsiya". ACS Nano. 8 (6): 6312–20. doi:10.1021 / nn501796r. PMID  24848545.
  20. ^ Tang, Libin; Dji, Rongbin; Li, Xueming; Teng, Kar Seng; Lau, Shu Ping (2013). "Glyukozadan olingan grafen kvant nuqtalarining o'lchamiga bog'liq strukturaviy va optik xususiyatlari". Zarrachalar va zarrachalar tizimlarining tavsifi. 30 (6): 523–31. doi:10.1002 / ppsc.201200131.
  21. ^ Li, Xueming; Lau, Shu Ping; Tang, Libin; Dji, Rongbin; Yang, Peijhi (2013). "Xlor aralashtirilgan grafen kvant nuqtalaridan ko'p rangli nurlanish". Materiallar kimyosi jurnali. 1 (44): 7308–13. doi:10.1039 / C3TC31473A.
  22. ^ Li, Lingling; Vu, Gexui; Yang, Guohay; Peng, Xuan; Chjao, Tszianvey; Zhu, Jun-Jie (2013). "Lüminesansli grafen kvant nuqtalariga e'tibor: hozirgi holat va istiqbollar". Nano o'lchov. 5 (10): 4015–39. Bibcode:2013 Nanos ... 5.4015L. doi:10.1039 / C3NR33849E. PMID  23579482.
  23. ^ Li, Xueming; Lau, Shu Ping; Tang, Libin; Dji, Rongbin; Yang, Peizhi (2014). "Oltingugurt bilan doping: grafen kvant nuqtalarining elektron tuzilishini va optik xususiyatlarini sozlash uchun qulay usul". Nano o'lchov. 6 (10): 5323–8. Bibcode:2014 yil Nanos ... 6.5323L. doi:10.1039 / C4NR00693C. PMID  24699893.
  24. ^ Chjao, Tszianhong; Tang, Libin; Tszyan, Tszyan; Dji, Rongbin; Yuan, iyun; Chjao, iyun; Yu, Ruyun; Tai, Yunjian; Song, Liyuan (2014). "Xlor bilan dopinglangan grafen kvant nuqtalari: olinishi, xususiyatlari va fotoelektrik detektorlari". Amaliy fizika xatlari. 105 (11): 111116. Bibcode:2014ApPhL.105k1116Z. doi:10.1063/1.4896278.
  25. ^ Vang, Shujun; Chen, Chji-Gang; Koul, Ivan; Li, Qin (2015 yil fevral). "Limon kislotasining termal parchalanishi paytida grafen kvant nuqtalarining strukturaviy evolyutsiyasi va tegishli fotolüminesans". Uglerod. 82: 304–313. doi:10.1016 / j.carbon.2014.10.075. hdl:10072/69171.
  26. ^ Vang, Shujun; Koul, Ivan S.; Li, Qin (2016). "Grafen kvant nuqtalarining toksikligi". RSC avanslari. 6 (92): 89867–89878. doi:10.1039 / C6RA16516H.
  27. ^ Güçlü, A. D; Potasz, P; Hawrylak, P (2011). "Ikki qavatli uchburchak grafen kvant nuqtalaridagi elektr maydon boshqariladigan spin". Jismoniy sharh B. 84 (3): 035425. arXiv:1104.3108. Bibcode:2011PhRvB..84c5425G. doi:10.1103 / PhysRevB.84.035425. S2CID  119211816.
  28. ^ Takur, Mukeshchand; Kumawat, Mukesh Kumar; Srivastava, Rohit (2017). "Birlashgan fototermik va fotodinamik terapiya uchun grafen kvantli ko'p funktsiyali saraton hujayralarini kuzatish dasturlari bilan birlashtirilgan". RSC avanslari. 7 (9): 5251–61. doi:10.1039 / C6RA25976F.
  29. ^ Kumawat, Mukesh Kumar; Takur, Mukeshchand; Gurung, Raju B; Srivastava, Rohit (2017). "Grafen kvant nuqtalari Mangifera indica: Yaqin infraqizil bioimaging va hujayra ichidagi nanotermometriyada qo'llash ". ACS Barqaror kimyo va muhandislik. 5 (2): 1382–91. doi:10.1021 / acssuschemeng.6b01893.
  30. ^ Kersting, Devid; Fasbender, Stefan; Pilch, Rabeya; Kurt, Jenifer; Franken, Andre; Lyudescher, Marina; Naskou, Yoxanna; Hallenberger, Angelika; Gall, Sharlotta fon; Moh, Korinna J; Lukovski, Robert; Raba, Katarina; Jaschinski, Sandra; Esposito, Irene; Fischer, Yoxannes S; Fehm, Tanja; Nideraxer, Diter; Neubauer, Xans; Xayntsel, Tomas (2019 yil 27 sentyabr). "Kimdan in vitro ga ex vivo: grafen kvant nuqtalarining qattiq o'smalarga subkulyar hujayralari va joylashishi ". Nanotexnologiya. 30 (39): 395101. Bibcode:2019Nanot..30M5101K. doi:10.1088 / 1361-6528 / ab2cb4. PMID  31239418.
  31. ^ Takur, Mukeshchand; Mewada, Ashmi; Pendi, Sunil; Bori, Mustansir; Singx, Kanchanlata; Sharon, Maxesvar; Sharon, Madxuri (2016). "Sutdan olinadigan ko'p lyuminestsent grafen kvantli nuqta asosidagi saraton teranostik tizimi". Materialshunoslik va muhandislik: C. 67: 468–477. doi:10.1016 / j.msec.2016.05.007. PMID  27287144.
  32. ^ Bogireddi, Navin Kumar Reddi; Barba, Viktor; Agarval, Vivechana (2019). "Azotli dopingli grafen oksidi nuqtalariga asoslangan" O'chirish-o'chirish "H2O2, Au (III) va" Turn-OFF-ON "Hg (II) datchiklari mantiq eshiklari va molekulyar klaviatura qulflari". ACS Omega. 4 (6): 10702–10713. doi:10.1021 / acsomega.9b00858. PMC  6648105. PMID  31460168.