En nyligen genomförd studie, knuten till UNIST har konstruerat en ny typ av kolnanomaterial, kan ändra form och färg beroende på vilken typ av lösningsmedel som används. Sådana material har väckt stor uppmärksamhet på grund av sina unika optiska egenskaper och strukturer.

I studien, den gemensamma forskargruppen, ledd av professor Byung Soo kim och professor Oh Hoon Kwon har presenterat en unik design och syntes av hybrid kol nanosheets (CNS), som visar ett starkt solvatokromiskt beteende med bred färgavstämning som sträcker sig från blått till orange och till och med till vitt i olika lösningsmedel.

Denna unika hybrid CNS är värd för kluster av kolnanoreringar på ytan av grafenoxid (GO) nanoark som produkten av den hydrotermiska reaktionen av små molekylära prekursorer i närvaro av GO nanosheets. Dessutom, under UV och synligt ljus excitation, hybrid-CNS uppvisar avstämbar emission som spänner över det breda spektrumet av färger i en serie lösningsmedel med olika polariteter.

Enligt forskargruppen, Detta intressanta spektroskopiska beteende visar sig härröra från vätebindande interaktioner mellan CNS och lösningsmedel, som så småningom inducerar den morfologiska övergången av CNS från 2D-ark till 3D skrynkliga morfologier, påverkar livslängden för emissiva tillstånd.

"Klustren av kolnanoring på ytan av GO nanosheets har olika kemiska reaktioner beroende på egenskaperna hos lösningsmedel, säger Yuri Choi (Kombinerad M.S./Ph.D.-student i naturvetenskap), studiens första författare. "Det spektroskopiska beteendet hos CNS har visat sig härröra från väte (H)-bindande interaktioner mellan CNS och lösningsmedel."

"Detta är en av de första studierna som tydligt visar att formen på CNS varierar beroende på lösningsmedlen, " säger professor Kim. "Genom denna forskning, vi hoppas kunna förbättra de fysiska egenskaperna hos hybridmaterial och utöka dess användningsområde."

I studien, Professor Kwon och hans team analyserade de grundläggande principerna för kontroll av fluorescerande ljus för CNS, med tidsupplöst elektronisk spektroskopi. I det protiska lösningsmedlet, strukturen av CNS visade orange utsläpp visades på grund av förlust av energi, orsakas av bristen på H-bindning i ett CNS. Å andra sidan, den visade den gröna emissionen på grund av mindre energiförlust i det aprotiska lösningsmedlet.

Denna studie har fått stöd av National Research Foundation of Korea (NRF) anslag och av Institute of Basic Science, Korea. Forskargruppen förväntar sig att denna nya mjuka nanostruktur av kol kan öppna upp en ny möjlighet för att skräddarsy de fotofysiska egenskaperna hos kolnanomaterial.