碳量子點
基本特徵
碳量子點是一種新穎的奈米螢光材料，其尺寸小於10nm。2004年首次被發現，可經由單層奈米碳管製得。結構主要以晶型或非晶結構碳為主體的核及表面帶有官能基的殼所組成[1]。由於碳量子點具有易於分散及強螢光效應等性質，近年來被廣泛的關注[2]。
雷射剝削法
雷射剝削法因能製備各種結構奈米材料及易於形狀控制[3]，廣泛運用於碳量子點的製備。在雷射束跟石墨片的交界處會產生局部連續高溫及高壓，因而產生氣泡，隨者雷射脈衝停止，氣泡開始受到外界環境影響，進而冷卻氣泡內部而形成團簇及成核。可以藉由改變雷射脈衝寬度製造不同的碳量子點尺寸。
電化學氧化
電化學氧化是最普遍的方法製得碳量子點。此方法具有高純度、低成本、高產率以及容易控制尺寸及良好再現性等優點。原理為藉由電化學氧化法切割石墨成為極小的顆粒(如圖2)。
化學氧化法
化學氧化法是藉由化學反應製備碳量子點的一種有效且方便量產的方法，而且不需要複雜的設備(如圖3)。
超音波合成法
超音波可以在液相中產生低壓及高壓波，造成微小的真空氣泡崩塌，這種過程會產生強力的剪切力[7]。因此，超音波可以有效把巨觀碳材切成奈米尺度的碳量子點。
微波法
微波法主要使用介於1 mm~1m波長提供適度的能量打斷物質的化學鍵。因此微波法可以有效地縮短反應時間並提供均勻且穩定的熱源製備尺寸均勻的碳量子點[8]。
熱分解
熱分解法使用額外的熱原促進有機前驅物進行脫水及碳化進而形成碳量子點。熱分解法具有易操作、無溶劑添加、多樣前驅物選擇、反應時間短、低成本以及可放大量產等多種優點[9]。
水熱處理
經由水熱碳化過程是一種低成本、具環境友善性及無毒的製程方法製備新穎的碳材[10]。
生物影像
因其具有生物相容性以及低生物毒性，碳量子點可以應用於各種生物、細胞及組織的成像應用[11-12]。
生物感測器
碳量子點因其具有在水中良好的溶解度、優良的表面改質能力、無毒性、多種激發螢光性、生物相容性、細胞滲透性以及光穩定性，可運用於葡萄糖、細胞銅、磷酸、鐵、PH值以及核酸的監控[14-20]。
化學感測器
碳量子點可以藉者螢光的強度做為各種物質的偵測器，例如DNA、磷酸鹽、凝血酶、亞硝酸鹽、葡萄糖、biothiol、鐵離子、PH value、銀離子、汞離子及銅離子[21]。
LED 照明
碳量子點因具有穩定的發光性質、低成本以及很好的環境友善性，可以做為LEDs材料。碳量子點經由PMMA固化及分散後可以製得碳量子膜。此膜具有可繞曲性、易量產性、節省成本、熱穩定性以及環境友好性等諸多優點。可以應用於固態可繞曲照明產業。
參考文獻
[1] J. Mater. Chem. A, 2017, 5,3717
[2] J. Mater. Chem. C, 2014, 2,692
[3] J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 7756.
[4] J. Nanopart. Res., 2011, 13, 7247.
[5] Analyst, 2016,141, 2657.
[6] Chem. Commun., 2010, 46, 8812.
[7] J. Mater. Chem., 2012, 22, 17470.
[8] ACS Nano, 2013, 7, 3644.
[9] Nanoscale, 2015, 7, 10162.
[10] J. Alloys Compd., 2015, 622, 303.
[11] J. Am.Chem. Soc., 2007, 129, 11318.
[12] J. Mater. Chem., 2012,22, 23327.
[13] Small, 2012, 8, 281.
[14] Chem. Commun., 2011, 47, 6695.
[15] Angew. Chem.,Int. Ed., 2012, 124, 7297.
[16] Chem. Commun., 2011, 47, 2604.
[17] Angew. Chem., Int. Ed., 2013, 125, 4045.
[18] Chem. Commun., 2012, 48, 1284.
[19] Angew. Chem., Int. Ed., 2012, 51, 6432.
[20] Chem. Commun., 2011, 47, 961.
[21] Adv. Mater., 2012, 24, 2037.
[22] Chem. Mater., 2013, 25, 1893.
[23] ACS Nano, 2013, 7, 11234.