謝建德教授榮獲110學年度傑出研究獎 謝建德 宋柏佑
謝建德教授榮獲110學年度傑出研究獎
圖1. (a)在百草枯溶液存在下，硼/氮共摻雜GQD水溶液之PL發射光譜、(b) PL光譜強度與百草枯濃度比的線性圖以及(c)描述百草枯存在下硼/氮共摻雜GQD聚集猝滅機制。圖(a)及(b)分別插入硼/氮共摻雜GQD之螢光相片及GQD墨水所寫之”和平”字樣。(資料來源：Hsieh et al., Chemosphere 318: 137926 (2023)).png
GQD是一種零維材料，具有sp2 (碳原子之間的雙鍵)簇，並具備主要的量子效應和奈米級結構，優越的光致發光、螢光特性以及水溶性是GQD的一些共同特點。這兩類奈米材料的主要區別因素包括表面積與體積比、流體動力學直徑、晶體結構和激發/發射波長。我們利用SPMA合成技術，成功合成了硼和氮共摻雜的GQD。在這項研究中，製備了多種具有不同酰胺化和硼化水平的GQD設計，以評估B-/N-摻雜劑對光致發光（PL）性能的影響，其中特別關注了檸檬酸/尿素/硼酸的重量比，這被視為一項關鍵因素。在官能化GQD的製備過程中，SPMA技術能夠將硼和氮原子原位摻雜到石墨晶格中，從而形成B-/N-共摻雜的GQD。根據XPS分析，我們發現官能化的GQD具有最高達28.6 %的B/C原子比和86.4 %的N/C原子比。B-/N-共摻雜的GQD中，氮摻雜劑由吡咯/吡啶氮和石墨氮組成，而硼摻雜主要由插入或裝飾在GQD上的兩種鍵合類型(即B4C和BCO2)主導骨架結構。百草枯是最常用的農藥之一，對人類和動物有劇毒，接觸百草枯的主要途徑包括攝入和皮膚直接接觸，在過去的幾十年中，已經發生了許多急性中毒甚至死亡的事件。在本研究中，我們使用合成的GQD作為感測探針，來檢測和監測低濃度的百草枯對PL的淬滅現象，GQD的PL淬滅提供了一種有效的方法可以準確識別水性介質中的百草枯和其他金屬離子，例如鐵離子。本研究展示的B-/N-共摻雜GQD設計可用於開發高靈敏度的傳感器，用於檢測超低濃度的鐵離子和農藥。同時，這種技術也可應用於環境和生物領域中的PL標記。該方法具有低成本、高效率、高靈敏度、可靠性和環保等優點。