纳米技术是21世纪的关键推动者，推动全球经济朝着更加环保和可持续的未来发展。发光二极管(LED)是新一代固态照明的绿色光源，由于其能效高、能耗低、寿命长、无辐射等优点，广泛应用于办公室、酒店、教育机构以及医疗保健行业。LED是当今最节能、发展最快的照明技术。智能照明系统使用量的增加是推动全球LED照明行业最近崛起的主要因素之一。LED灯比标准白炽灯泡消耗更少的能量，使用寿命更长。因此，LED灯正在迅速取代白炽灯和荧光光源。事实上，预计到2027年，LED照明行业的价值将达到1247亿美元，复合年增长率为10.6%，半导体光的波长下转换技术通常使用紫外线触发的下转换材料来产生可见光。然而，关键是要设计和建造一种简单、成本效益高、大规模、生态友好的技术，采用低成本的起始材料。
一个被称为“纳米材料的绿色合成”的新研究领域已经出现，以产生可信、可持续和生态无害的材料。自2004年初意外发现以来，碳量子点(CQD)已被证明具有非凡的品质，如环境友好、易于合成、不闪烁、高生物相容性、强发光、耐久性和高光稳定性，以及非凡的多光子激发能力、易于功能化和非凡的水分散性。由于其在生物成像、生物传感、光子学、光电子等领域的许多应用，基于碳量子点的光子纳米材料作为有机染料和基于重金属的半导体量子点的可行替代品越来越受欢迎。
许多稀土元素、有机染料、无机基磷光体和量子点被用作下转换材料，包括CdTe、CdSe/ZnSe、CuInS、CdSe/ZnS、Cd硒/CdS/ZnS、CuInS2/ZnS、InP/ZnS、CdSe/ZnS量子点和其他。虽然无机QD基磷光体在比色灵活性、光输出和能量消耗方面提供了几个优点，但这些QD磷光体中的大多数含有有害物质，如Cd、Te、Se和其他物质。此外，这些磷光体在光电子中的成本效益是有限的，因为它们是在高反应温度下与非常昂贵的前体产生的。
在这种情况下，基于白色或多色CQD的LED作为第一选择是有意义的。到目前为止，在文献中已经有几篇关于用于多色或白色LED下转换的CQD的报道，这些CQD是从有机和无机前体获得的。天然来源，如草药/中草药/植物，由于其生物相容性和众所周知的天然能力，在当今制造用于农业和生物医学应用的各种材料的场景中特别有吸引力。特别是从传统草药/草药/植物中生产碳量子点，是一项新的、即将到来的突破，在生物医学诊断领域具有巨大的前景。传统草药/草药/植物知识与纳米技术的结合可能有助于解决全球医疗保健部门目前面临的复杂医疗保健困难。尽管文献中有许多出版物将天然衍生的CQD用于各种生物医学应用，但只有少数文章将天然衍生CQD用于光电子应用。为了将草药/植物衍生CQD的应用扩展到生物医学应用之外，我们在这里展示了源自Cissus quadraularis的N-CQD的成功演示，用于未来基于量子点的光学显示器和LED下转换中的成本效益高的应用。文献中还没有将天然衍生的CQD用于光电子应用的报告。据我们所知，还没有发表关于由治疗植物的生物材料生产的下转换LED的论文。选择四角刺的原因是它是一种重要的草药补充剂，可以治疗痔疮、骨质流失、过敏、哮喘和糖尿病等疾病。四角刺的植物化学成分主要由黄酮类、生物碱、糖苷类、甾体、皂苷、单宁、三萜类、苯类、酚类等组成。植物茎部含有A和β-淀粉酶、β-谷甾醇、酮基setosterol、酚类、单宁酸、维素、胡萝卜素、草酸钙、31甲基氚戊酸、乙酸taraxeyl、taraxeyliso十五烷酸、钙、磷等[40]。提取物中矿物质的存在对于掺杂合成的纳米颗粒是进一步有益的。
此外，由于合成塑料对环境的巨大影响，如今开发用于工业和商业用途的可生物降解聚合物势在必行。据我们所知，目前还没有研究生物塑料如何作为固相分散基质发挥作用，以及它如何影响CQD的光致发光特性。选择生物塑料不仅是因为其易于使用、低成本和环境友好，而且是为了避免由于聚集而导致固体形式的自猝灭。同时，淀粉基质不与激发光竞争吸收，也不吸收CQD发射，提高了荧光效率。
因此，这项工作的目标是开发一种由四角刺茎叶提取物合成的氮掺杂CQD，该化合物价格合理、可持续且生态友好。此外，可生物降解的玉米淀粉基生物塑料将作为CQD的固相分散基质，用于下转换发光二极管和基于量子点的光学显示器。此外，使用制造的基于量子点的光学显示器和下转换发光二极管研究了不同CQD浓度和pH敏感性的影响。
