據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)1月13日（北京時間）報道，美國萊斯大學研究人員開發(fā)出一種可將普通碳纖維制成石墨烯量子點的新方法。這種一步到位的技術(shù)比現(xiàn)有的石墨烯量子點研制工藝更為簡化，所得到的量子點不足5納米，具有高溶解性，大小可以通過設(shè)定制造時的溫度來加以控制。未來在電子、光學和醫(yī)學領(lǐng)域?qū)⒂芯薮蟮膽�用潛力。相關(guān)研究發(fā)表在本月美國化學學會雜志《納米快報》網(wǎng)絡(luò)版上。

    量子點的概念是在上世紀80年代提出的，是一種半導體納米結(jié)構(gòu)，帶隙取決于大小和形狀，可用于研制計算機、發(fā)光二極管、太陽能電池、激光器以及醫(yī)療成像設(shè)備。

    萊斯大學的研究人員選擇性地讓碳纖維發(fā)生氧化，并用透射電子顯微鏡進行觀察。他們看到的石墨烯斑點，更確切地說應該是從化學處理過的碳纖維中提取的納米級氧化石墨烯。參與研究的萊斯大學研究生高薇（音譯）說：“我們稱它們?yōu)榱孔狱c，但它們是二維的，因此我們實際上獲得的是石墨烯量子盤。”

    用其他如化學分解或電子束光刻等技術(shù)獲得的量子點價格昂貴，且制造一小批石墨烯量子點需要數(shù)周時間。新方法的最大優(yōu)勢在于，只需一個步驟就能得到大量量子點，且所用原料價格便宜，是很容易買到的碳纖維。

    進一步實驗顯示，這些量子點的大小以及與此相關(guān)的光致發(fā)光特性可以在相對較低的制造溫度下進行控制。在120攝氏度、100攝氏度和80攝氏度時，可獲得發(fā)藍色、綠色和黃色冷光（熒光）的量子點。

    高薇說，發(fā)冷光（熒光）的特性使得這些石墨烯量子點在成像、蛋白質(zhì)分析、細胞跟蹤和其他生物醫(yī)學領(lǐng)域應用前景廣闊。在休斯頓MD安德森癌癥中心和貝勒醫(yī)學院對兩個人類乳腺癌細胞系進行的測試顯示，這些量子點很容易進入細胞的細胞質(zhì)中，并且不會影響細胞的增殖。

    該研究論文的合著者、萊斯大學研究生、同時就讀于MD安德森癌癥中心的麗貝卡·羅梅羅·阿伯托說：“與熒光體相比，石墨烯量子點的優(yōu)勢是發(fā)出的熒光更穩(wěn)定，不會出現(xiàn)光漂白，因而不易失去其熒光性。這可能成為進一步探索生物成像的一個有趣途徑。未來，這些石墨烯量子點可能發(fā)揮更大的作用，因為它們也可以應用于傳感領(lǐng)域�！�

    研究人員還發(fā)現(xiàn)，這些量子點的邊緣往往表現(xiàn)為鋸齒狀。而石墨烯片的電學性質(zhì)是由其邊緣形狀決定的，鋸齒狀表明它們具有半導體特性。

    自從英國實驗人員用膠帶從石墨上撕下薄薄的一層，石墨烯就憑借奇特的物理性質(zhì)成為材料學的寵兒。不過納米級的石墨烯微片難以制造，這限制了它應用于“量子點”這一半導體組件的前景。美國萊斯大學的新技術(shù)，用碳纖維作為加工原料，只需要設(shè)定好溫度，就可以制造出大批量的大小一致的納米級石墨烯點。效率的躍升，好比從手抄書時代進入了活字印刷時代。而碳纖維除了在降落傘和自行車等領(lǐng)域發(fā)揮它的高強度特性之外，又多了一個用途：為生物技術(shù)和電子制造業(yè)作貢獻。