Fluorescent carbon nanodots (CNDs) have drawn increasing attention in recent years. These cost-effective and eco-friendly nanomaterials with bright fluorescence have been investigated as promising materials for electrooptic and bioimaging applications. However, the chemical source stimulating their strong fluorescence has not been completely identified to date. Depending on the chemical composition, two absorption peaks are observed in the visible range. In this study, we applied selected chemical modifications to CNDs in order to elucidate the correlation between the chemical structure and optical behavior of CNDs. Varying the amount of acetic acid in the synthesis process resulted in different effects on the absorbance and fluorescence photo-spectra. Specifically, at a low concentration (10%), the fluorescence is dramatically red shifted from 340 to 405 nm. Comprehensive characterization of the chemical modification by FTIR and XPS allows identification of the role of acetic acid in the reaction mechanism leading to the modified photoactivity. The functional group responsible for the 405 nm peak was identified as HPPT. We describe a chemical mechanism involving acetic acid that leads to an increased concentration of HPPT groups on the surface of the CNDs. Applying two additional independent chemical and consequently optical modifications namely solution pH and annealing on the nanodots further supports our proposed explanation. Understanding the molecular origin of CND fluorescence may promote the design and control of effective CND fluorescence in optical applications.

中文翻译：

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碳纳米点的表面修饰揭示了其明亮荧光的化学来源

近年来，荧光碳纳米点（CNDs）引起了越来越多的关注。这些具有明亮荧光的具有成本效益且环保的纳米材料已被研究为用于电光和生物成像应用的有前景的材料。然而，迄今为止尚未完全确定刺激它们强荧光的化学源。根据化学成分，在可见光范围内观察到两个吸收峰。在这项研究中，我们对 CNDs 进行了选定的化学修饰，以阐明 CNDs 的化学结构和光学行为之间的相关性。在合成过程中改变乙酸的量会对吸光度和荧光光谱产生不同的影响。具体来说，在低浓度（10%）下，荧光从 340 nm 显着红移到 405 nm。通过 FTIR 和 XPS 对化学修饰的综合表征可以确定乙酸在导致光活性改变的反应机制中的作用。负责 405 nm 峰的官能团被确定为 HPPT。我们描述了一种涉及乙酸的化学机制，该机制导致 CND 表面 HPPT 基团的浓度增加。在纳米点上应用两个额外的独立化学和光学修改，即溶液 pH 值和退火，进一步支持了我们提出的解释。了解 CND 荧光的分子起源可能会促进光学应用中有效 CND 荧光的设计和控制。通过 FTIR 和 XPS 对化学修饰的综合表征可以确定乙酸在导致光活性改变的反应机制中的作用。负责 405 nm 峰的官能团被确定为 HPPT。我们描述了一种涉及乙酸的化学机制，该机制导致 CND 表面 HPPT 基团的浓度增加。在纳米点上应用两个额外的独立化学和光学修改，即溶液 pH 值和退火，进一步支持了我们提出的解释。了解 CND 荧光的分子起源可能会促进光学应用中有效 CND 荧光的设计和控制。通过 FTIR 和 XPS 对化学修饰的综合表征可以确定乙酸在导致光活性改变的反应机制中的作用。负责 405 nm 峰的官能团被确定为 HPPT。我们描述了一种涉及乙酸的化学机制，该机制导致 CND 表面 HPPT 基团的浓度增加。在纳米点上应用两个额外的独立化学和光学修改，即溶液 pH 值和退火，进一步支持了我们提出的解释。了解 CND 荧光的分子起源可能会促进光学应用中有效 CND 荧光的设计和控制。负责 405 nm 峰的官能团被确定为 HPPT。我们描述了一种涉及乙酸的化学机制，该机制导致 CND 表面 HPPT 基团的浓度增加。在纳米点上应用两个额外的独立化学和光学修改，即溶液 pH 值和退火，进一步支持了我们提出的解释。了解 CND 荧光的分子起源可能会促进光学应用中有效 CND 荧光的设计和控制。负责 405 nm 峰的官能团被确定为 HPPT。我们描述了一种涉及乙酸的化学机制，该机制导致 CND 表面 HPPT 基团的浓度增加。在纳米点上应用两个额外的独立化学和光学修改，即溶液 pH 值和退火，进一步支持了我们提出的解释。了解 CND 荧光的分子起源可能会促进光学应用中有效 CND 荧光的设计和控制。在纳米点上应用两个额外的独立化学和光学修改，即溶液 pH 值和退火，进一步支持了我们提出的解释。了解 CND 荧光的分子起源可能会促进光学应用中有效 CND 荧光的设计和控制。在纳米点上应用两个额外的独立化学和光学修改，即溶液 pH 值和退火，进一步支持了我们提出的解释。了解 CND 荧光的分子起源可能会促进光学应用中有效 CND 荧光的设计和控制。