Die Universität hat neue Fortschritte bei Materialien für tief-ultraviolette lumineszierende Kohlenstoffpunkte und deren Anwendungen in der Pflanzenbeleuchtung erzielt
Kürzlich hat das Team von Professor Hong Bi von der Fakultät für Materialwissenschaft und -technik der Universität Anhui in Zusammenarbeit mit Professor Vladimir Yu. Osipov vom Ioffe-Institut der Russischen Akademie der Wissenschaften, Professor Binghui Ge von der Fakultät für Physik und Technologie der Universität Anhui sowie Professor Junfa Zhu vom Nationalen Synchrotronstrahlungslabor der Universität für Wissenschaft und Technik Chinas innovativ einen Kohlenstoffpunkt mit effizienter festkörperbasierter tiefultravioletter Lumineszenz synthetisiert und diesen zu einem lichtemittierenden Bauteil verarbeitet, das zur Förderung des Pflanzenwachstums und zur Nährstoffanreicherung eingesetzt wird.
Die relevanten Forschungsergebnisse wurden online im international führenden Fachjournal für Materialwissenschaft „Advanced Materials“ unter dem Titel „Rationale Synthese von festkörperbasierten UV-B-emittierenden Kohlenstoffpunkten über eine Strategie zur Förderung von sp3-Bindungsanteilen durch Essigsäure“ veröffentlicht.
Die Universität Anhui ist die erste korrespondierende Institution. Professorin Bi Hong von der Fakultät für Materialwissenschaft und -technik der Universität Anhui ist die korrespondierende Autorin. Die Masterstudenten Xu Jiahui und Liang Qingjing von der Fakultät für Chemie und chemische Technik sind gleichrangige Erstautoren. Der Dozent Li Zijian von der Fakultät für Materialwissenschaft und -technik sowie der Dozent Ge Binghui vom Elektronenmikroskopie-Zentrum sind Mitautoren dieses Artikels.
Angeregt durch die hochgradig kompartimentierte Struktur innerhalb biologischer Zellen schlägt diese Arbeit eine neue sp3-Kompartimentierungsstrategie (sp3-Kompartimentierungsstrategie) vor, um tief-ultraviolett-emittierende Kohlenstoffpunkte mit schmaler Emission (Halbwertsbreite von 24 nm), hoher Quantenausbeute im Festkörper (20,2 %) und guter Umweltanpassungsfähigkeit (maximale Emissionswellenlänge von 308 nm) herzustellen (Abb. 1).
Aufgrund der hervorragenden optischen Eigenschaften dieser Kohlenstoffpunkte fertigte das Forschungsteam Tief-Ultraviolett-Lichtemitter an und wandte sie weiter in der Pflanzenbeleuchtung an, wodurch der Gehalt an Nährstoffen wie Ascorbinsäure und Anthocyanen in den Pflanzen signifikant erhöht wurde (Abb. 1). Diese Arbeit liefert neue Ansätze für das rationale Design von Kohlenstoffpunktstrukturen und -leistungen und erweitert gleichzeitig die Anwendung von Kohlenstoffpunkten in UV-Lichtemittergeräten und der Pflanzenbeleuchtung.
Abbildung 1. Emissionsspektrum, Emissionsmechanismus von tief-UV-leuchtenden Kohlenstoffpunkten und Schema für Pflanzenbeleuchtung
Diese Forschungsarbeit wurde durch die Nationale Naturwissenschaftliche Stiftung Chinas und das Sonderprojekt für internationale wissenschaftlich-technische Zusammenarbeit im Rahmen des Schlüssel-Forschungs- und Entwicklungsprogramms der Provinz Anhui gefördert. Sie erhielt zudem Unterstützung vom Schlüssel-Laboratorium für Struktur- und Funktionsregulierung hybrider Materialien des Ministeriums für Bildung, vom Schlüssel-Laboratorium für grüne Polymermaterialien der Provinz Anhui, vom Schlüssel-Laboratorium für Chemie funktionaler anorganischer Materialien der Provinz Anhui sowie vom Supercomputing-Center der Universität Anhui.
Artikel-Link:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200011