Graphenes have very attractive properties for photovoltaics. Their tunable bandgap and large optical absorptivity are desirable for efficient light harvesting. Their electronic levels and interfacing with other materials for charge transfer processes can both be tuned with well-developed carbon chemistry. Graphenes have also been shown to have very large charge mobilities, which could be useful for charge collection in solar cells. In addition, they consist of elements abundant on Earth and are environmentally friendly. However, these important properties have not been taken advantage of because graphenes that are large enough to be useful for photovoltaics have extremely poor solubility and have a strong tendency to aggregate into graphite. Here we present a novel solubilization strategy for large graphene nanostructures. It has enabled us to synthesize solution-processable, black graphene quantum dots with uniform size through solution chemistry, and we show that they can be used as sensitizers for solar cells.

We report a solution-chemistry-based approach to large, stable colloidal graphene quantum dots with uniform size and shape. The versatility of solution chemistry allows us to tune the structures of the graphenes and thus their properties.

Graphene is a unique type of semiconductor with zero band gap and zero effective masses of charge carriers. Thus, in graphene quantum dots, we expect many interesting phenomena that are different from those in quantum dots of any other semiconductors. In addition, carbon is an element unique in chemistry and in our society because of well-developed carbon chemistry and the important roles that carbon materials have played in various technologies. In this Perspective, we discuss the recent development and existing challenges regarding colloidal graphene quantum dots. This new quantum-confined system may lead to novel applications, and meanwhile, it can serve as a model system for understanding complex processes in carbon materials.

Electronic relaxation in photoexcited graphenes is central to their photoreactivity and their optoelectrical applications such as photodetectors and solar cells. Herein we report on the first ensemble studies of electronic energy relaxation pathways in colloidal graphene quantum dots with uniform size. We show that the photoexcited graphene quantum dots have a significant probability of relaxing into triplet states and emit both phosphorescence and fluorescence at room temperature, with relative intensities depending on the excitation energy. Because of the long lifetime and reactivity of triplet electronic states, our results could have significant implications for applications of graphenes.

Abstract The regulation mechanism of small-for-size syndrome remains unclear. Thus, we aimed to analyze the molecular profiles following extended hepatectomy and identify the therapeutic target. Major hepatectomy and extended hepatectomy were performed in the rat model, and the remnant livers were obtained dynamically for the high-throughput transcriptome analysis to identify the differentially expressed genes (DEGs). The general framework for weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) was employed to explore the expression patterns of DEGs. As result, WGCNA identified 10 distinct gene co-expression modules according to the correlation between module eigengene and different postoperative time-points. The magenta module (gene count: 289) and the lightcyan module (gene count: 484) were found positively correlated with major hepatectomy instead of extended hepatectomy. In the lightcyan module, peroxisome proliferator-activated receptor-α (PPARα) was selected and found the down-regulation in the remnant liver following extended (marginal) hepatectomy in rats and humans. Besides, administration of PPARα agonist attenuated hepatic inflammation injury while PPARα antagonist increased liver inflammation injury after extended hepatectomy in rats, marked by the significantly changed aminotransferases, tumor necrosis factor-α and interleukin - 6 levels in the plasm, and histological Suzuki criteria. Consequently, DEGs and their molecular profiles after extended hepatectomy were identified, and PPARα might be a potential therapy target for small-for-size syndrome.

In this paper, we investigated the temperature sensing properties of self-phase modulation (SPM) combined with solitons in photonic crystal fibers by experimental verification. Pumped in the normal dispersion region close to the zero-dispersion point, SPM allows the resulting spectrum to extend into the normal dispersion region, generating solitons. By detecting the wavelength shift of the soliton at 900 nm, 2.366 W, the maximum sensitivity is 0.98 nm/°C. To the best of our knowledge, this is the first study of temperature sensing using SPM in combination with solitons, which broadens the boundaries of nonlinear-based sensors and holds considerable promise for high-performance temperature detection in a variety of demanding scenarios, such as railway safety and national security.

We propose and experimentally demonstrate a non-contact optical thermometric study based on Fluorescence Intensity Ratio (FIR) of non-thermally coupled levels (NTCLs) for real-time temperature detection of lithium battery. The no-core Er 3+ /Yb 3+ co-doped TeO 2 -Al 2 O 3 -WO 3 -BaF 2 +Er 2 O 3 +Yb 2 O 3 (TWA) optical fiber was prepared using the traditional melt-quenching method, and influence of the Al 2 O 3 concentration on the fiber luminescence was investigated in detail. Meanwhile, temperature demodulation by means of thermally coupled level (TCLs)-based FIR was juxtaposed for comparison. It was found that the sensor's sensitivity was enhanced at least 10 times utilizing the NTCLs-based FIR method, and at Al 2 O 3 concentration of 4 mol%, the sensor demonstrated the best sensing performance, which was 434.3×10 -4 K -1 in the temperature range of 258 to 371 K. In addition, this sensor had high temperature resolution and good repeatability, and its maximum measurement error during thermal monitoring of the charging/discharging process of an 18650-type lithium battery was only 0.7 K. To the best of our knowledge, this was the first report to use a temperature sensor based on fluorescence intensity ratio for real-time monitoring of 18650-type lithium batteries. The proposed sensor demonstrated excellent stability and repeatability, resistance to electromagnetic interference and corrosion, and the capability to avoid cross-sensitivity. It provides an effective and reliable measurement solution for long-distance and real-time temperature monitoring in new energy battery applications.