Entropy‐Dominated Triplet Exciton Emission in Carbon Dots

磷光 激子 亮度 材料科学 比克西顿 熵(时间箭头) 化学物理 辐射传输 分子物理学 物理 荧光 凝聚态物理 光学 热力学
作者
Zhi‐Yu Xiang,Qing Cao,Yanwei Hu,Shiyu Song,Ying Zhou,Chaojun Gao,Chong‐Xin Shan,Kai‐Kai Liu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (45)
标识
DOI:10.1002/smll.202403917
摘要

Abstract Phosphorescence in carbon dots (CDs) from triplet exciton radiative recombination at room temperature has achieved significant advancement. Confinement and nanoconfinement, serving as valuable techniques, are commonly utilized to brighten triplet exciton in CDs, thereby enhancing their phosphorescence. However, a comprehensive and universally applicable physical description of confinement‐enhanced phosphorescence is still lacking, despite efforts to understand its underlying nature. In this study, the dominance of entropy is revealed in triplet exciton emission from CDs through the establishment of a microscopic vibration state model. CDs with varying entropy levels are studied, indicating that in a low entropy system, the multi‐energy triplet exciton emission in CDs exhibits enhanced brightness, accompanied by a corresponding increase in their lifetimes. The product of lifetime and intensity in CDs serves as a descriptor for their phosphorescence properties. Moreover, an entropy‐dependent information variation system based on the CDs is demonstrated. Specifically, in a low‐entropy system, information is retained, whereas the corresponding information is erased in a high‐entropy system. This work elucidates the underlying physical nature of confinement‐enhanced triplet exciton emission, offering a deeper understanding of achieving ultralong phosphorescence in the future.
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