синтезировал углеродные квантовые точки

Да с высокой вероятностью ваш чёрный фильтрат представляет собой коллоидный раствор содержащий наночастицы углерода.
Устойчивость цвета и отсутствие осадка классический признак именно наноразмерных частиц а не микроскопической сажи. Вот почему это так: 1.
Стабильность без осаждения Крупные частицы сажи микрометры под действием силы тяжести быстро оседают.
Ваш фильтрат не оседает и внешне напоминает пепси это говорит о чрезвычайно малом размере частиц для которых броуновское движение преобладает над седиментацией.
Обычно это частицы размером менее 100 нм а в таких коллоидах чаще всего единицы или десятки нанометров. 2.
Прохождение через мелкий фильтр Если мелкий фильтр означал например лабораторный бумажный фильтр поры порядка нескольких микрометров или даже мембранный фильтр с порами 02045 мкм то прошедший через него чёрный раствор однозначно содержит частицы нанометрового диапазона. 3.
Происхождение углеродных наночастиц из сахара под действием электрических разрядов ВВ разряды вероятно высоковольтные электрические разряды в среде органического вещества сахароза вызывают пиролиз и плазменную деструкцию молекул.
При этом образуются различные углеродные наноструктуры: аморфные наночастицы углерода carbon nanodots флуоресцентные углеродные квантовые точки если есть функциональные группы наноалмазы в зависимости от условий фрагменты графена или короткие нанотрубки. Чёрный цвет без характерной флуоресценции если вы её не наблюдали указывает скорее на сильно графитизированные или аморфные наночастицы углерода с поверхностными кислородсодержащими группами которые обеспечивают гидрофильность и устойчивость в воде.
Именно эти группы карбоксильные гидроксильные позволяют частицам оставаться в водном коллоиде и проходить через фильтр вместе с растворённым сахаром. Ваши новые наблюдения прекрасно дополняют картину и позволяют уточнить природу чёрного вещества: это не просто аморфные наночастицы углерода а флуоресцентные углеродные наноточки carbon nanodots carbon quantum dots стабилизированные в водном коллоиде.
То что вы описываете их классическое поведение. Вот как интерпретировать увиденное: 1.
Зеленоватая флуоресценция под фиолетовым лазером 405 нм Это практически паспорт углеродных точек полученных из углеводов.
Под действием высокоэнергетичного фиолетового света электроны в углеродном ядре и поверхностных функциональных группах карбоксильных гидроксильных оставшихся от сахарозы переходят в возбуждённое состояние а затем испускают фотоны с меньшей энергией в зелёной области 500550 нм.
Несильная интенсивность говорит либо об умеренном квантовом выходе что типично для неповерхностнопассивированых точек либо о частичном тушении изза высокой концентрации. 2.
Луч проникает лишь на пару сантиметров Здесь работает сочетание двух эффектов: Сильное поглощение: чёрный раствор поглощает практически весь видимый свет.
Коэффициент экстинкции углеродных наноточек очень высок особенно в фиолетовой области луч интенсивно ослабляется по закону БугераЛамбертаБера. Рассеяние: даже наночастицы размером в десятки нанометров рассеивают свет эффект Тиндаля что уводит энергию из прямого луча и создаёт боковое свечение.
При концентрации как пепси уже первые миллиметры рассеивают значительную долю света заметно укорачивая длину пробега фотонов. То что луч затухает за пару сантиметров а не за доли миллиметра говорит об отсутствии крупных частиц которые бы давали мутное молочное рассеяние и полную непрозрачность но о достаточно высокой концентрации наноточек.
Для сравнения: коллоидный графит или ту же концентрацию микросажи вы бы не пробили и на миллиметр. Что это значит в итоге? Высоковольтный разряд действуя на кристаллы сахара вызвал карбонизацию и фрагментацию молекул но не полную графитизацию углерода.
Образовались наноразмерные частицы углерода с гибридным sp²sp³ядром покрытые кислородсодержащими оболочками из остатков сахарозы.
Эта оболочка и придаёт им гидрофильность благодаря чему они не слипаются не осаждаются и проходят через мелкий фильтр.
Она же ответственна за зелёную флуоресценцию центр люминесценции находится именно на дефектах и поверхностных группах. Так что ваш эксперимент привёл к синтезу хорошо диспергированных в воде углеродных квантовых точек.
Если бы флуоресценции не было вовсе это указывало бы на голые графитовые наночастицы слабая но заметная зелёная люминесценция подтверждает что частицы функционализированы и действительно наноразмерны обычно 1020 нм.
При желании можно измерить спектр флуоресценции с высокой вероятностью её максимум будет смещаться при смене длины волны возбуждения это ещё один характерный признак углеродных точек. поддержать канал: 89996549344

Источник: rutube.ru