講座主題：Carrier separation and exciton structure in graphene quantum dots and carbon nitride quantum dots
專家姓名：張瑞勤
工作單位：香港城市大學
講座時間：2023年12月15日 10:00-11:00
講座地點：騰訊會議：988-447-622
主辦單位：煙臺大學物理與電子信息學院
內容摘要：
Graphene quantum dots (GQDs) and Carbon nitride quantum dots (CNQDs), the latest addition to the carbon material family promise numerous novel applications in optical sensing, photo-catalysis, bio-sensing, and photovoltaics. However, understanding the photocatalytic capability of CNQDs compared to the graphene quantum dots (GQDs) have not been investigated thoroughly. In this work, through time-dependent density functional tight binding (TD-DFTB) calculations, it is revealed that due to the ground state frontier molecular orbitals (FMOs) localization, CNQDs have superior carrier charge separation, sensitive to the size of the QD. Strong localization of the FMOs and excited state charge separation was observed in the first excited state due to the relaxation of the structure. The exciton structure reveals spatial confinement to the stretched C-N bonds independent of the size of the QDs while there is no such exciton structure found for GQDs. The optical absorption and emission of CNQDs is sensitive to size and does not show strong variations in the shape of the QD. Our approach provides an explanation for the origin of the enhanced photocatalytic performance of CNQDs over graphene quantum dots (GQDs) and their characteristic exciton localization.
主講人介紹：
張瑞勤，香港城市大學物理與材料系教授，獲德國洪堡基金會貝塞爾研究獎（2004 年）、兩項國家自然科學獎（1997和2005年）和一項教育部獎項（1997年），為Journal of Electronic Materials副編輯和AAPPS Bulletin高級編輯，歷任香港物理學會主席（2013-2017年）和亞太物理學會(AAPPS)理事（2016年至今），2018年被選為美國物理學會會士(APS Fellow)，2020年起為斯坦福前2%高被引科學家。
張教授將計算物理和實驗手段相結合對多學科交叉領域的諸多關鍵科學和技術問題進行了研究，在發展多體理論和多電子大體系有效計算方法的基礎上，系統研究了限域量子態（包括電子、激子和聲子）的行為對環境、應力、壓力和光的響應和性質的調控，特別是認識到低維體系顯著的表面-體積比對量子態性質調控的有效性，成功系統地揭示了低維體系的一系列由表面和應力決定的新穎性質，證明了低維體系的表面和應力效應同量子限域效應同等重要。
