納米碳量子點（CDs）具有十分優(yōu)越的特性，這使得它們在例如光學傳感、光生伏特以及生物成像等一系列領域中有著巨大的應用前景。然而，為了成功地將這種零維納米材料投入實際應用，我們?nèi)孕柽M一步理解其光致發(fā)光原理以及光致電荷的具體轉(zhuǎn)移過程。

為實現(xiàn)這一目的，來自伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校（UIUC）的學者們對于碳點的光物理特性分別在其單一粒子水平以及整體（bulk）狀態(tài)下進行了深入研究。這些碳點均通過一些分子進行了表面鈍化，這些分子分別作為電子受體或電子給體。

在研究初期，研究人員通過透射電鏡（TEM）對樣品進行了表征，結(jié)果表明許多碳點團聚成了環(huán)狀結(jié)構(gòu)。然而通過TEM測得的顆粒直徑與由動態(tài)光散射技術(shù)測得的結(jié)果并不一致，這很可能是由于TEM樣品制備過程中引入的誤差導致的。為了實現(xiàn)更高分辨率的表征以及更準確的顆粒尺寸測量，研究人員們決定使用原子力顯微鏡對樣品進行進一步的研究。AFM原子力顯微鏡的高分辨率成像結(jié)果表明環(huán)狀結(jié)構(gòu)與棒狀結(jié)構(gòu)同時存在。并且與TEM的結(jié)果相比，原子力顯微鏡測得的環(huán)狀結(jié)構(gòu)其尺寸與形狀都更均一。

研究人員還使用了一系列其它技術(shù)并結(jié)合密度泛函理論（DFT）計算。實驗結(jié)果表明形成什么樣的結(jié)構(gòu)是由許多實驗變量決定的，諸如時間、顆粒濃度、以及氫鍵結(jié)合等。結(jié)合所有實驗結(jié)果，研究人員認為碳點聚集態(tài)（bulk state）的光物理特性受到其形成的分層結(jié)構(gòu)的影響。