走进绚丽的纳米世界：碳量子点制备实验

杜春燕

2023年10月4日，蒙吉·巴文迪、路易斯·布鲁斯、阿列克谢·叶基莫夫3位科学家，因在发现和合成量子点方面作出的贡献，被授予2023年诺贝尔化学奖。

量子点是人工合成的、大小在1～20纳米之间的半导体粒子。一个量子点通常只由数千原子组成，而不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光。本期就让我们通过一个实验来认识碳量子点吧！

实验材料

一次性手套、椰子壳、蒸发皿、烘箱、研钵、烧杯、量筒、白醋、电子秤、小勺、玻璃棒、滤纸、比色皿、紫外线灯

实验步骤

1 戴上一次性手套，将准备好的椰子壳或其他果皮放在蒸发皿中，将蒸发皿放在烘箱（也可用家用烤箱）中烘烤。烘箱温度设定为230摄氏度，工作时间设定为30分钟（注意：不同功率的烘箱或烤箱需要的时间可能不一样，随时观察椰子壳或果皮的状态，完全碳化后即可）。

2 取出烘烤好的椰子壳。这时椰子壳已碳化，变成了炭黑色。将它们放在研钵中，研磨成粉。

3 用电子秤称取0.05克椰子壳碳化粉末（没有电子秤也可以直接取一小勺）。用量筒量取20毫升白醋，并倒入烧杯中。将称好的碳化粉末倒入装有白醋的烧杯中，并用玻璃棒搅拌均匀。

实验步骤

4 用滤纸将烧杯中的悬浊液过滤，得到碳量子点溶胶。

5 将碳量子点溶胶倒入比色皿中（在家用透明容器即可）。将比色皿放在紫外线灯下照射，观察其荧光效果。

实验原理

碳元素是构成生物体最基本的元素，也是自然界含量最丰富的元素之一。2004年，科学家在制备碳纳米管的纯化过程中，发现了碳量子點。它是一种新型的零维碳纳米材料，具有特殊的荧光性质。因其良好的水溶性和生物相容性，且化学稳定性高、低毒，被用于光电探测器、太阳能电池和生物成像等多个领域。

在生活中，我们可以用常见的生物质材料，例如玉米芯、一次性筷子、椰子壳、榴莲壳、橘子皮等作为碳源，碳化后，利用水或者酸性、碱性溶剂提取制备碳量子点。

在我们身边，也有量子点的“身影”。发光二极管背光光源的色彩，经过量子点技术转化，可以在家用电器的屏幕上呈现出最佳的红、绿、蓝3种基本颜色。

未来，随着元宇宙、虚拟现实、增强现实等技术的飞速发展，各类电子设备的显示屏或液晶面板，都有可能在量子点技术的帮助下，给人们带来更好的视感体验。

上期实验答案

在清水中加两勺食盐，

搅拌让食盐溶解。

用准备好的盐水漱口（30秒左右），

让盐水充分接触口腔内壁后，

收集脱落的口腔黏膜细胞。

在口腔唾液中加入少许洗涤灵水，

搅拌均匀；再加入等体积的

冷藏过的高浓度酒精，即可看到

人体口腔细胞的DNA沉淀。