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pH-Elicited Luminescence Functionalities of Carbon Dots: Mechanistic Insights

光致发光 量子点 发光 部分 化学 羧酸盐 纳米材料 光化学 吸收(声学) 纳米技术 材料科学 碳纤维 光电子学 有机化学 复合数 复合材料
作者
Sharmistha Dutta Choudhury,Jiddhu M. Chethodil,Poojan Milan Gharat,P.K. Praseetha,Haridas Pal
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry Letters [American Chemical Society]
卷期号:8 (7): 1389-1395 被引量:139
标识
DOI:10.1021/acs.jpclett.7b00153
摘要

Remarkable and systematic pH-dependent changes are observed in the absorption and emission spectra of carbon dots derived for the first time from lemon juice, a natural bioresource. Detailed photophysical studies of these novel carbon dots (henceforth termed LD), in conjunction with Fourier transform infrared spectra, reveal that among the two possible prototropic equilibria, phenol ↔ phenolate and carboxylic ↔ carboxylate, that occur at the surface of LD, it is the former that is actually coupled with the emissive moiety and directly involved in determining the nature of the electronic energy levels and the associated optical transitions. Apart from providing valuable mechanistic insights on the photoluminescence (PL) of carbon dots, the pH dependence of LD is also demonstrated to yield variable PL signals and perform elementary Boolean logic operations in response to chemical stimulants. The pH effect can therefore complement the optoelectronic functionalities of these promising luminescent nanomaterials and help in the future development of molecular devices and intelligent multianalyte detection systems.
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