锐钛矿和金红石二氧化钛中光生载流子的超快动力学：电声相互作用研究

本文结合玻尔兹曼输运方程和电声散射速率计算研究锐钛矿和金红石二氧化钛中光生载流子的超快动力学过程. 其中,动力学模拟所需的结构参数均通过第一性原理计算获得. 结果表明,由于存在强Fr?hlich型电声耦合,纵光学声子模对两个晶相的能量弛豫过程均有十分显著的影响,但是两个晶相的弛豫机理却表现出明显的差异. 对于单条导带内的弛豫过程,锐钛矿和金红石的能量弛豫时间分别为24.0 fs和11.8 fs,前者约为后者的二倍. 这一差异来源于两个晶相中不同的电子扩散分布以及不同的声学模散射贡献. 对于涉及多条导带的弛豫过程,预测的锐钛矿和金红石的总体弛豫时间分别为47 fs和57 fs,其相对大小与单条导带的情况相反. 分析表明金红石相弛豫较慢是因为存在多个速率控制步骤. 这些发现为调控电子动力学以及设计高效的二氧化钛器件提供了有价值的信息.     

新型水溶性咪唑基硅量子点制备及用于果蔬中痕量铜的荧光检测

硅量子点因其极佳的亲生物性和光学性能成为纳米材料新宠,但传统硅量子点水溶性差限制了它的广泛应用。本实验以三甲基硅咪唑为硅前驱体采用水热法制备水溶性咪唑基硅量子点。相对于硼氢化钠、抗坏血酸、牛血清蛋白、半胱氨酸和柠檬酸,柠檬酸钠作为还原剂和稳定剂制得的硅量子点荧光发射最强。合成反应于220℃下可在2 h内完成,所制备的硅量子点水溶性好,平均粒径为2.6 nm,红外分析证实其表面存在游离的咪唑基。研究表明,硅量子点能与铜离子相互作用导致荧光强度的明显下降。考察不同温度下Cu2+对硅量子点荧光的猝灭行为,发现荧光猝灭程度随温度升高而增大。这说明荧光下降属于静态猝灭,即Cu2+与硅量子点上的咪唑基作用形成稳定配合物。此外,共振光散射分析还揭示荧光猝灭过程伴随着粒子团聚。基于硅量子点的荧光猝灭行为,建立了痕量铜的荧光检测方法。当Cu2+浓度在0.04~2400μmol/L之间,硅量子点的荧光强度随Cu2+浓度的增加而线性下降,检出限(S/N=3)达1.29×10-8 mol/L。本方法具有高的灵敏度、选择性和重现性,已应用于果蔬中痕量铜的荧光检测。