众所周知，碳化物不仅具有独特的光学性质，而且强度高、化学稳定及生物兼容，在生物医疗、光学器件方面有重要的应用。这些性质与其尺寸、几何形状密切相关，并且由此可以实现调控与优化。环状纳米结构的碳化物便是一个典型例子，其性质具有明显的形状相关性，还可为量子相关性质的研究提供理想模型材料。然而如何实现碳化物环状纳米结构可控制造与绿色合成，一直是个挑战。

    最近，固体所研究人员基于硅片在液相有机介质中的激光烧蚀（图a左上插图）实现 Si与碳原子（或团簇）之间的碳化反应，进而采用选择性侵蚀，在室温下成功制备出了SiC纳米环（内径：3-10nm；外径：9-20nm）（图a）。这种SiC纳米环展现出明显的量子限制效应和强的蓝色发光特性（图b）；并且，在紫外区激发时，呈现反常的发光峰红移现象。通过与美国宾州州立大学科学家的合作研究，揭示了反常红移起因于量子限制效应与表面效应之间的综合作用。理论上曾预言，对于3nm以下尺寸的SiC纳米颗粒，表面效应将决定其光学性质，固体所研究人员的结果首次在实验上证实了这一预言。这项工作也为独特纳米结构的碳化物材料提供了便捷的制备方法。相关工作最近以全文在《先进材料》期刊上发表(Adv. Mater. 2012, 24, 5598-5603)。

    该项研究得到了国家自然科学基金重点项目的支持。

图：SiC纳米环形貌(a)与光致发光特性(b)。图(a)左上插图：液相激光烧蚀示意图，右下插图：纳米环放大图。