1。2 研究内容与意义

在纳米材料系列中，石墨烯量子点作为准零维，当我们将其与含有细胞毒性重金属组分的传统量子点（QDs）进行比较时，人们发现并十分重视石墨烯量子点（GQDs）在尤为显著的生物惰性、化学惰性、低细胞毒性方面以及良好的生物相容性以及各领域广泛的应用前景。在量子点内部，电子在各个不同方向上的运动都受到一定的局限，因此材料的限制效应极具价值，拥有各种独特的特征性能。这将彻底改变电子、光电和电磁学，广泛应用于太阳能电池，电子设备，光学染料，生物标志物和复合颗粒体系等领域。在生物学发展、医疗科学、材料研究、新型半导体器件等的研究中，石墨烯量子点作出了极具价值的贡献。它可以用于实现单分子传感器，还可以生产使用通信的超小型晶体管或半导体激光器，在化学传感器的生产、太阳能电池的研究、医疗成像设备或纳米级电路技术上的应用等。包括不同大小的量子点，其中大量子点也称为单电子晶体管（SET），并用作检测器以读取小量子点中的电荷状态。对于采取单电子晶体管多栅极作用在石墨烯系列双量子点器件上的控制，可以采用低温输送，对两点的耦合强度进行由弱到强的有效调节。这导致耦合-耦合能量的变化，表明这种高度可控的系统非常有希望成为未来核自旋的量子信息装置。科学家还测量了可控双石墨烯平行双量子点，通过背栅极和侧栅极电极调节可以平行于两点调整耦合间隔。耦合电容和耦合能等参数的高耦合灵敏度从两点耦合的蜂窝图像中提取出来，并且清楚地检测到量子点中的库仑阻塞信号和激发能谱，甚至弱库仑电荷信号也可以被检测。

以石墨烯量子点（GQD）作为材料的基础，OLED显示和太阳能电池的生产成本可以降到更低。新的GQD材料不掺杂任何有毒金属（如Cd，Pb等）。使用GQD作为材料的基础，将使未来的OLED面板更轻，更灵活，成本更低。石墨烯量子点在新兴的生物医学的成熟中得以广泛的应用并具有广阔的发展前景。对于生物成像研究方面，可以借用量子点在它独具的限制效应上以及副作用方面对于生物成像上进行对石墨烯量子点的荧光发射进行有效诱导，这已从理论以及成功的实验中都得以有力证实。在生物医学研究领域，荧光标记通常用于校准待研究的对象，但由于其长激发时间使荧光失效，这种现象称为光漂白（photo bleaching）。因此，荧光剂在生物医药中的普遍应用在一定程度上受到限制。石墨烯量子点具有稳定的荧光光源，但在石墨烯量子点的生产中存在一定缺陷。当产生石墨烯量子点时，氮原子占据原始碳原子的位置，从而将其与氮空位（NV）分离，并且当其接受可见光的激发后发射荧光。对于不同尺寸的石墨烯，量子点具有荧光光谱差异，因为在石墨烯量子点的生物医学研究中，提供了荧光材料非常稳定的性质。与荧光体相比，石墨烯量子点具有发射更稳定荧光的优点，不发生光漂白现象，不易发生光衰减和荧光损失。这可能是人类研究探索生物成像的有希望的方法。

作为石墨烯系列的新成员，石墨烯量子点（GQDs）除了石墨烯的优异性能外还具有一系列新的特性，其特征在于量子限制效应和边界效应，因此吸引了化学，物理，生物和其他领域的科学家关注。GQD的两种重要及主要的方法-自上而下和自下而上的方法。后者主要为溶液化学方法，超声波法和微波法，以及多环芳烃的可控热解。近年来，石墨烯由于其比表面积大，载流子迁移率高，机械柔韧性好，热化学稳定性好，环保特性好等特点而受到越来越多的关注。与二维石墨烯纳米片（GNS）和一维石墨烯纳米带（GNR）相比，零维石墨烯量子点（GQD）显示出更强的量子限制效应和边界效应。