Углеродные наночастицы (CNP) являются побочным продуктом производства углеродных нанотрубок (CNT). Однако и они могут оказаться полезными, в частности, благодаря своим оптическим свойствам. Исследователи из Purdue University (США) показали, что такие частицы могут быть легко и просто получены в пламени свечи.

Разместив алюминиевую фольгу или стеклянную пластинку над горящей свечой, ученые собрали сажу, которая, как оказалось, состоит из гидрофобных агломератов микронных размеров. Для разрушения этих образований сажа была окислена, и в результате были получены отдельные гидрофильные частицы. После центрифугирования маточный раствор был нейтрализован.

Полученная жидкость люминесцирует при освещении ультрафиолетом, а цвет зависит от вещества, которым была обработана сажа: желтый (азотная кислота) или синий (водный раствор перекиси водорода и уксусной кислоты). До обработки люминесценция не наблюдается, таким образом, именно окисление сажи приводит к образованию люминесцентных углеродных наночастиц.

Размер частиц составил около 1 нм, квантовый выход люминесценции – 1 %. Частицы хорошо диспергируются в различных растворителях, например, воде, метаноле и ДМСО.

Основным преимуществом таких углеродных частиц является то, что они могут быть быстро и легко получены без использования сложного оборудования. Они могут быть задействованы, например, в визуализации биообъектов. Присутствие карбонильных групп на поверхности CNP позволяет им образовывать связи с макромолекулами. Кроме того, так как фотолюминесценция частиц зависит от pH раствора, они могут применяться для идентификации специфичных молекул или для отслеживания внутриклеточных процессов.

Квантовый выход люминесценции у таких углеродных наночастиц очень мал, однако он может быть улучшен путем покрытия их поверхности гидрофильными молекулами, например, полиэтиленгликолем.