“कार्बन डॉट्स सूक्ष्म कार्बन नैनोकण होते हैं, जिनका आकार आमतौर पर 10 नैनोमीटर से कम होता है, और ये प्रकाश-दीप्ति प्रदर्शित करते हैं - यानी पराबैंगनी (UV) प्रकाश में चमकते हैं। यह अनूठा गुण इन्हें संवेदन, इमेजिंग और जालसाजी-रोधी स्याही जैसे विविध क्षेत्रों में मूल्यवान बनाता है।”

टिकाऊ नैनोटेक्नोलॉजी के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण प्रगति के रूप में, शोधकर्ताओं ने पपीते के पत्तों से प्राप्त कार्बन डॉट्स (सीडी) के उत्सर्जन गुणों को इंजीनियर करने की एक नई विधि विकसित की है। यह अभिनव दृष्टिकोण विलायक चयन और विषमपरमाणुक अपमिश्रण के माध्यम से सतह की अवस्थाओं में हेरफेर करके प्रतिदीप्ति को नीले से लाल रंग में सटीक रूप से समायोजित करने की अनुमति देता है, जिससे प्रतिदीप्ति सुरक्षा स्याही में आशाजनक अनुप्रयोग उपलब्ध होते हैं।

सीएसआईआर-एनसीएल में डॉ. एम. एन. लुवांग और उनकी टीम ने पपीते के पत्तों का उपयोग करके, जो एक आसानी से उपलब्ध और पर्यावरण-अनुकूल कार्बन स्रोत है, सीडी का संश्लेषण किया। यह जल, एथेनॉलमाइन (ईए) और डाइमिथाइलफॉर्मामाइड (डीएमएफ) को विलायक के रूप में उपयोग करके हरित रसायन विज्ञान के सिद्धांतों के अनुरूप है। विलायकों का चयन परिणामी सीडी के प्रकाशीय गुणों को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

अध्ययन ने प्रदर्शित किया कि सीडी के संश्लेषण के दौरान प्रयुक्त विलायक उनके प्रकाश-दीप्तिमान गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। विशेष रूप से, जल में संश्लेषित सीडी ने नीला उत्सर्जन प्रदर्शित किया, जबकि ईए और डीएमएफ का उपयोग करके तैयार की गई सीडी ने लाल प्रकाश उत्सर्जित किया। उत्सर्जन रंग में यह परिवर्तन ईए और डीएमएफ में उत्पादित सीडी में बढ़े हुए ऑक्सीकरण स्तर के कारण होता है, जिससे उनके प्रतिदीप्ति में लाल विस्थापन होता है। विलायक चयन के माध्यम से सीडी के उत्सर्जन रंग को संशोधित करने की क्षमता उनके प्रकाशीय गुणों को समायोजित करने के लिए एक सरल और प्रभावी दृष्टिकोण प्रदान करती है।

उत्सर्जन विशेषताओं को और संशोधित करने के लिए, संश्लेषण के दौरान एथिलीनडायमाइन (ईडीए) मिलाया गया, जिससे सीडी का नाइट्रोजन अपमिश्रण हुआ। इस संशोधन के परिणामस्वरूप लाल से नीले उत्सर्जन में बदलाव आया, जिससे पता चलता है कि नाइट्रोजन अपमिश्रण ऑक्सीकरण का प्रतिकार कर सकता है और नीले प्रतिदीप्ति को बहाल कर सकता है। यह खोज उन अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है जिनमें स्थिर और ट्यूनेबल ल्यूमिनेसेंस की आवश्यकता होती है।

सीडी उत्सर्जन ट्यूनिंग की क्रियाविधि को समझने के लिए विभिन्न अभिलक्षणन तकनीकों का प्रयोग किया गया। रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी ने दोष-सक्रिय डी और जी बैंड प्रकट किए, जो संरचनात्मक परिवर्तनों का संकेत देते हैं। एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस) ने ईए और डीएमएफ में सी-ओ बंधों के उच्च स्तर, और ईडीए-डोप्ड सीडी में सी-एन बंधों में वृद्धि का पता लगाया। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम) छवियों से पता चला कि संश्लेषित सीडी 1 से 5 एनएम तक थे, जिनमें इंटरप्लेनर स्पेसिंग मान एक्स-रे विवर्तन (एक्सआरडी) विश्लेषण के अनुरूप थे। इन विश्लेषणों ने इस बात की व्यापक समझ प्रदान की कि विलायक का चुनाव और डोपिंग सीडी के संरचनात्मक और प्रकाशिक गुणों को कैसे प्रभावित करते हैं।

विलायक चयन और नाइट्रोजन डोपिंग के माध्यम से सीडी के उत्सर्जन गुणों को इंजीनियर करने की क्षमता फ्लोरोसेंट सुरक्षा स्याही के विकास के लिए आशाजनक है। इन स्याही का उपयोग जालसाजी को रोकने और दस्तावेजों और उत्पादों की प्रामाणिकता सुनिश्चित करने के लिए किया जा सकता है। सतही अवस्था कार्यात्मक समूहों की इंजीनियरिंग के दौरान प्रयुक्त विलायकों के आधार पर, नीले से लाल और इसके विपरीत, नीले से लाल रंग में परिवर्तित होने योग्य प्रतिदीप्ति इन स्याहीयों की बहुमुखी प्रतिभा को बढ़ाती है। हालाँकि, पपीते के पत्तों से कार्बन डॉट्स के संश्लेषण को बढ़ाने के लिए विलायक-संबंधी पर्यावरणीय चिंताओं, ऊर्जा खपत और व्यावसायिक व्यवहार्यता को सुगम बनाने के लिए लागत-प्रभावशीलता सुनिश्चित करने जैसी चुनौतियों का समाधान करना आवश्यक है।

यह अध्ययन पपीते के पत्तों से प्राप्त कार्बन डॉट्स की टिकाऊ और अनुकूलनीय ल्यूमिनसेंट सामग्री के रूप में क्षमता पर प्रकाश डालता है। विलायक चयन और हेटेरोएटम डोपिंग जैसी संश्लेषण स्थितियों को समझकर और उनमें हेरफेर करके, सुरक्षा तकनीकों से लेकर बायोइमेजिंग तक, विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए विभिन्न उन्नत सामग्री विकसित की जा सकती है। नैनो तकनीक के साथ हरित रसायन विज्ञान के सिद्धांतों का एकीकरण ऐसे नवीन समाधान प्रदान करता है जो प्रभावी और पर्यावरण के अनुकूल दोनों हैं।

हेटेरोएटम डोपिंग के माध्यम से सतही अवस्था कार्यात्मक समूह के माध्यम से ल्यूमिनसेंट कार्बन डॉट उत्सर्जन की इंजीनियरिंग और सॉल्वैंट्स के प्रभाव का अनावरण

सुमन देवी* और मीत्रम नीरज लुवांग*

प्रथम प्रकाशन: 28 अप्रैल 2025

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.4c05002