1.什么是量子點？

   量子點（QuantumDot）是由有限數(shù)目的原子構(gòu)成，屬于準零維材料，即在三個維度上尺寸均呈現(xiàn)納米級別。外觀恰似球形物或者類球形，其內(nèi)部電子在各個方向的運動均會受到限制，因此量子限域效應(yīng)非常明顯。

   顧名思義，石墨烯量子點(Graphene Quantum Dots)一般是橫向尺寸在100nm以下，縱向尺寸可以在幾個納米以下，具有一層、兩層或者幾層的石墨烯結(jié)構(gòu)，也就是特殊的非常小的石墨烯碎片。它的特性來源于石墨烯以及碳點，表現(xiàn)出生物低毒性、優(yōu)異的水溶性、化學(xué)惰性、穩(wěn)定的光致發(fā)光、良好的表面修飾。

2.怎么制備石墨烯量子點？

   石墨烯量子點的合成可以看做是對碳納米晶體合成方法的延伸和補充，仍舊分為：自上而下和自下而上的制備。

   自上而下的方法是指通過物理或化學(xué)方法將大尺寸的石墨烯薄片切割成小尺寸的GQDs，包括水熱法、電化學(xué)法和化學(xué)剝離碳纖維法等；

自下而上的制備法則是指以小分子作前驅(qū)體通過一系列化學(xué)反應(yīng)制備GQDs，主要是溶液化學(xué)法、超聲波和微波法等。

3. 石墨烯量子點發(fā)光機理

   一提起量子點很多人腦中想到的都是美美的彩虹畫面，即熒光，熒光是種光致冷發(fā)光的現(xiàn)象，當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長的入射光 (通常是紫外線或 x-ray) 照射，吸收光能后進入激發(fā)態(tài)，且立即退激發(fā)并發(fā)出出射光，而熒光可在吸光激發(fā)后約 10^-8秒內(nèi)發(fā)光，其能量小于吸光的能量。通常，若是把材料制成量子點大小，則電子容易受到激發(fā)而改變能階，與電洞（空穴）結(jié)合后就會放出光。

   石墨烯量子點由于邊緣效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，可表現(xiàn)出獨特的光化學(xué)特質(zhì)。石墨烯除了具有碳量子點所具有的優(yōu)點外，其熒光具有激發(fā)波長依賴性。當(dāng)激發(fā)波長從 310 nm 變成 380 nm 時，熒光發(fā)射峰位置的相應(yīng)從 450 nm 移至 510 nm，光致發(fā)光強度迅速降低。

   一般而言，氧化石墨烯表現(xiàn)出寬譜的紅光發(fā)射，取決于其含有的含氧官能團，而氧化石墨烯被還原之后由于含氧官能團減少以及結(jié)構(gòu)的改變，主要呈現(xiàn)藍光（第一性原理模擬推測其由碳空位缺陷引發(fā)）。修飾類石墨烯具有相似的規(guī)律，發(fā)光光譜主要由兩部分組成：藍光發(fā)光峰位（不移動）、長波長發(fā)光（峰位移動），相對于沒有經(jīng)過修飾的石墨烯，其長波長發(fā)光顯著增強。由于嫁接的官能團能夠提供新的激發(fā)躍遷過程，并且增強原本很弱的 sp2 碳原子簇尺寸效應(yīng)的激發(fā)過程，使得相應(yīng)的發(fā)光過程得到增強。比如，目前報道比較多的B、N、P、S摻雜等。