量子点拥有突出的发光特性，如高荧光产率、宽激发、窄发射、可调节的荧光性质。量子点中的光激子可以通过能量转移或电荷转移的方式转移给氧化石墨烯，使制备金属离子探测器和生物传感等器件成为可能。金属离子掺杂的量子点能够辐射发出荧光的同时，还有金属离子的磷光发出。而掺杂量子点与氧化石墨烯混合体系中能量转移动力学机制尚不清楚。对针对以上科学问题，物理与信息工程学院苗向阳教授团队前期利用纳秒闪光光谱技术，已经研究了未掺杂量子点和氧化石墨烯体系之间的激发态相互作用，对二者能量转移动力学进行了有效操控（J. Phys. Chem. C, 2020, 124, 25038; J. Lumin., 2020, 227, 117602）。

在上述工作基础之上，团队近期采用传统的水热法合成一系列巯基丙酸修饰的锰掺杂硫化锌量子点，通过调节锰离子的掺杂量，选用荧光-磷光可比拟的双峰发射量子点进行研究。改变氧化石墨烯浓度，测量锰掺杂量子点和氧化石墨烯体系的发光光谱，分析荧光-磷光淬灭效率及能量转移效率(最高可以达到90%以上)的影响；通过测量瞬态吸收光谱，分析混合体系的激发态相互作用，加深理解掺杂量子点和氧化石墨烯之间的能量转移机制(图1)。研究发现，掺杂量子点的表面缺陷态(荧光来源)通过能量转移的方式到氧化石墨烯的效率要比孤立的锰离子(磷光来源)的能量转移效率要更高。增加氧化石墨烯浓度或光致还原氧化石墨烯手段，均可以提高量子点缺陷态的电子布局，而锰离子态的影响较小，进而对体系荧光-磷光双发射的超快能量转移动力学进行了有效操控。相关研究有利于计掺杂量子点的器件，如发光二极管、太阳能聚光器和激光器等。

该研究成果以“Energy Transfer from Dual-Emission Manganese-Doped Quantum Dots to Graphene Oxide”为题于2022年1月13日在《The Journal of Physical Chemistry C》期刊上发表。物理与信息工程学院青年教师吴瑞祥副教授为第一作者，苗向阳教授、吴瑞祥副教授和李斌为共同通讯作者。

以上研究得到了国家自然科学基金、山西省应用基础研究计划、山西省高等学校科技创新计划和临汾市重点研发计划资助。

文章链接：https://pubs.acs.org/10.1021/acs.jpcc.1c10367

图1 锰掺杂硫化锌量子点(QDs)与氧化石墨烯(GO)之间的能级结构示意图。