Проекты
проект РФФИ 12-03-00933а
Гибридные люминесцентные материалы на основе легированных
нанокристаллов полупроводников и функциональных органических
стабилизаторов Проект
ориентирован на создание и исследование новых гибридных люминесцентных
материалов, состоящих из легированных нанокристаллов полупроводника и
функциональной органической оболочки. Такие материалы перспективны для
визуализации биологических объектов, создания лазеров и
электролюминесцентных устройств. В этих материалах нанокристаллы
полупроводника обеспечивают высокую эффективность поглощения
возбуждающего света, примесные атомы в них - необходимые длину волны
люминесценции в области минимального поглощения крови и тканей и время
релаксации люминесценции, существенно превышающие время релаксации
люминесценции биологических тканей. Органический стабилизатор
обеспечивает стабильность нанокристаллов в биологических средах и
содержит функциональные группы, дающие возможность химического
присоединения к белку для последующего селективного закрепления всей
структуры на клетках заданного типа. Впервые: разработан метод
синтеза функционализированных полиэтиленгликолевых лигандов на
полимерном носителе; разработаны методики синтеза нанокристаллов CdSe,
легированных элементами I и III групп, перспективных в качестве новых
лазерных сред; проведено исследование полученных наночастиц комплексом
методов. Исследования показали, что легирование наночастиц CdSe
серебром, в отличие от меди, увеличивает квантовый выход люминесценции.
При низком уровне легирования (<1% Ag/Cd) в спектрах люминесценции
помимо межзонной люминесценции (МЗЛ) возникает широкая
длинноволновая полоса с максимумом при 1.85 эВ. Она не возбуждается
излучением с меньшей энергией, чем МЗЛ. Положение и относительная
интенсивность новой полосы люминесценции не обнаруживают зависимости от
размера нанокристаллов. При высоком уровне легирования (до 18% Ag/Cd)
возникает другая длинноволновая полоса люминесценции, которая может
быть возбуждена излучением с меньшей энергией, чем МЗЛ. Исследовано
влияние состава прекурсора серебра на морфологию нанокристаллов.
Варьируя природу прекурсора серебра и его количество, даже при
постоянной температуре синтеза, можно управлять размером компактных
(сферических, овальных) нанокристаллов в диапазоне от 3 до 12 нм или
получать разветвленные нанокристаллы (мультиподы) с длинной ножек до
150 нм при диаметре ножек всего 3-4 нм. При длительном хранении золей
нанокристаллов CdSe(Ag) происходит их старение. Оно проявляется в
неравномерном по спектру увеличению интенсивности длинноволновой полосы
относительно интенсивности МЗЛ при низком уровне легирования и,
наоборот, в уменьшении интенсивности длинноволновой полосы относительно
интенсивности МЗЛ при высоком уровне легирования. Показано, что
одновременное введение индия и серебра замедляет процесс старения золей
легированных наночастиц. Исследования уникального двойного пика МЗЛ,
возникающего у нанокристаллов CdSe при легировании эрбием показали, что
оба пика возникают из одного и того же возбужденного состояния.
Получение двойного пика МЗЛ возможно только на разветвленных
нанокристаллах. Получение двойного пика МЗЛ возможно при замене эрбия
цинком и даже кадмием. Подтверждается гипотеза происхождения второго
пика МЗЛ в результате рекомбинации экситона в ножке мультипода.
5. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА Нанокристаллические полупроводники, квантовые точки CdSe, легирование, люминесценция, мультиподы, ПЭГ-лиганды.
|