近期，中科院合肥研究院固體所徐文研究員課題組與重慶醫科大學超聲醫學工程國家重點實驗室合作，利用自主研制的“球形聚焦集聲系統”，開展了碳納米點對聲致發光效應影響的研究。觀測到碳納米點對聲致發光具有明顯的調制作用，可使水中的藍-紫色發光調制為橙色發光，其調制效應可肉眼分辨。相關研究成果以“Influence of carbon nano-dots in water on sonoluminescence”為題發表在Nanoscale上。

　　在聲場作用下，液體如純水中會發生空化，形成氣泡。氣泡在正、負交替的聲壓驅動下緩慢膨脹、快速塌縮并發出光脈沖，此現象為聲致發光。該過程可通過氣泡將聲能積聚并轉換為光能，為聲學領域的重要實驗現象。但目前，對聲致發光機理的認識仍未完全清晰。研究認為，在聲空化以及氣泡膨脹和塌縮過程中產生的羥基自由基是純水中聲致發光的關鍵要素。而碳納米點作為一種表面具有豐富化學基團且表面化學活性較強的納米材料，常被用作自由基捕獲體。

　　鑒于此，研究人員利用碳納米點對聲致發光實驗中的羥基自由基進行調制，使聲致發光波長發生了顯著變化。通過聲致發光光譜分析、光脈沖信號時間分辨測量，及對超聲作用前后碳點的物理、化學特性表征分析，證實了碳納米點對水中聲致發光的影響主要是通過碳納米點與羥基自由基的耦合產生。該研究結果為深入理解聲致發光的微觀機理提供了新研究方法。

　　此外，超聲處理是碳納米材料制備過程中常用的方法。該研究發現聚焦超聲作用可使碳納米點的碳核尺寸變小、碳核結晶更好、碳點分散更均勻。而超聲誘導的化學效應可使碳點表面的基團被氧化，形成了更多的羧基。上述研究結果有助于進一步設計、優化熒光碳點的合成、調控及應用。

　    該研究工作得到了國家自然科學基金的支持。

　　文章鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/nr/d1nr02194j。

　　圖. (a)純水和碳納米點溶液(CNDAS)中聲致發光的普通相機拍照照片，分別為藍-紫色和橙色; (b)對應的聲致發光光譜（藍、紅點）用黑體輻射公式（實、虛線）擬合，并獲得對應的黑體輻射溫度Tb。