Une étude récente, affilié à UNIST a conçu un nouveau type de nanomatériaux de carbone, capable de changer de forme et de couleur en fonction du type de solvant utilisé. De tels matériaux ont attiré beaucoup d'attention en raison de leurs propriétés optiques et de leurs structures uniques.

Dans l'étude, l'équipe commune de recherche, dirigé par le professeur Byung Soo kim et le professeur Oh Hoon Kwon a présenté une conception et une synthèse uniques de nanofeuillets de carbone hybride (CNS), qui montrent un fort comportement solvatochrome avec une large accordabilité des couleurs allant du bleu à l'orange et même au blanc dans divers solvants.

Ce SNC hybride unique héberge des grappes de nanoanneaux de carbone à la surface de nanofeuillets d'oxyde de graphène (GO) en tant que produit de la réaction hydrothermale de petits précurseurs moléculaires en présence de nanofeuillets GO. De plus, sous excitation UV et lumière visible, le CNS hybride présente une émission réglable couvrant la large gamme de couleurs dans une série de solvants avec différentes polarités.

Selon l'équipe de recherche, ce comportement spectroscopique intéressant provient des interactions de liaison hydrogène entre le SNC et les solvants, qui induisent finalement la transition morphologique du SNC des feuilles 2D aux morphologies froissées 3D, affectant la durée de vie des états émissifs.

"Les amas de nanoanneaux de carbone à la surface des nanofeuillets GO ont des réactions chimiques différentes en fonction des propriétés des solvants, " dit Yuri Choi (étudiant combiné M.S./Ph.D. en sciences naturelles), le premier auteur de l'étude. "Le comportement spectroscopique du SNC provient des interactions de liaison hydrogène (H) entre le SNC et les solvants."

"C'est l'une des premières études à montrer clairement que la forme du SNC varie en fonction des solvants, " dit le professeur Kim. " Grâce à cette recherche, nous espérons améliorer les caractéristiques physiques des matériaux hybrides et élargir leurs champs d'application."

Dans l'étude, Le professeur Kwon et son équipe ont analysé les principes de base du contrôle de la lumière fluorescente pour les SNC, en utilisant la spectroscopie électronique résolue en temps. Dans le solvant protique, la structure du SNC a montré que l'émission orange était due à la perte d'énergie, causée par l'absence de liaison H dans un SNC. D'autre part, il a montré l'émission verte due à moins d'énergie perdue dans le solvant aprotique.

Cette étude a été financée par la subvention de la National Research Foundation of Korea (NRF) et par l'Institute of Basic Science, Corée. L'équipe de recherche s'attend à ce que cette nouvelle nanostructure de carbone mou ouvre une nouvelle possibilité d'adapter les propriétés photophysiques des nanomatériaux de carbone.