Синтез квантових точок CdTe методою молекулярних попередників та дослідження їх оптичних властивостей
Анотація
Квантові точки (КТ) телуриду кадмію (CdTe) були синтезовані методом молекулярного прекурсора (гарячої інжекції) та досліджені їхні оптичні властивості. Прекурсор олеату кадмію в октадецені/олеїновій кислоті нагрівали до 180°C в інертній атмосфері, а розчин триоктилфосфіну-телурію (TOP-Te) швидко вводили для ініціювання нуклеації. Змінюючи час росту (3‑16 хв), розмір КТ налаштовували, створюючи кольори випромінювання від зеленого до червоного. Нанокристали були охарактеризовані за допомогою УФ-Vis абсорбційної та фотолюмінесцентної (ФЛ) спектроскопії, яка показала чітке червоне зміщення оптичних спектрів зі збільшенням розміру частинок. Квантові точки CdTe демонструють оптичні властивості, що залежать від розміру, що узгоджуються з квантовим обмеженням, причому перший екситонний пік поглинання зміщується від ~520 нм до ~700 нм зі збільшенням діаметра. Всі зразки були високолюмінесцентними, зі значеннями квантового виходу фотолюмінесценції (PLQY) в діапазоні 60–90%. Цей простий синтез при відносно низькій температурі дає колоїдно стабільні квантові точки CdTe з настроюваними забороненими зонами. Результати демонструють простий шлях до налаштування оптичних властивостей квантових точок шляхом контролю часу реакції та дають уявлення про кінетику росту та квантово-розмірні ефекти в квантових точках CdTe.
Завантаження
Посилання
K.D. Wegner, and U. Resch-Genger, “The 2023 Nobel Prize in Chemistry: Quantum dots. Analytical and Bioanalytical Chemistry,” 416(14), 3283–3293 (2024). https://doi.org/10.1007/s00216-024-05225-9
W. Li, “Quantum Dots for Biological Imaging,” in: Molecular Imaging. Advanced Topics in Science and Technology in China, (Springer, Berlin, Heidelberg, 2023), pp. 501–511. https://doi.org/10.1007/978-3-642-34303-2_14
Z. Ren, and J. Zhang, “Applications of fluorescent biosensors based on quantum dots,” Highlights in Science, Engineering and Technology, 3(1), 93-100 (2022). https://doi.org/10.54097/hset.v3i.697
N. Ilaiyaraja, S.J. Fathima, and F. Khanum, “Quantum dots: A novel fluorescent probe for bioimaging and drug delivery applications,” in: Inorganic Frameworks as Smart Nanomedicines, (William Andrew Publishing, 2018), pp. 529–563. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813661-4.00012-2
E. Fresta, V. Fernández-Luna, P.B. Coto, and R.D. Costa, “Merging biology and solid‐state lighting: Recent advances in light‐emitting diodes based on biological materials,” Advanced Functional Materials, 28(24), 1707011 (2018). https://doi.org/10.1002/adfm.201707011
J. Chen, H. Ding, and X. Sheng, “Advanced manufacturing of microscale light-emitting diodes and their use in displays and biomedicine,” Journal of Information Display, 25(1), 1–12 (2023). https://doi.org/10.1080/15980316.2023.2248403
M. Green, “The origin and evolution of molecular precursors for quantum dot synthesis,” Materials Advances, 5(18), 7130–7139 (2024). https://doi.org/10.1039/d4ma00352g
Y. Kwon, J. Oh, E.J. Lee, S.H. Lee, A. Agnes, G. Bang, J. Kim, et al., “Evolution from unimolecular to colloidal-quantum-dot-like character in chlorine- or zinc-incorporated InP magic-size clusters,” Nature Communications, 11(1), 3127 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-16855-9
E. Lee, Y. Kwon, A. Agnes, Y. Ryu, and S. Kim, “Multiple roles of magic-sized clusters in quantum dot synthesis,” Journal of Physical Chemistry C, Phys. Chem. C, 128(4), 1809–1818 (2024). https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.3c07189
Y. Wang, B. Si, S. Lu, X. Ma, E. Liu, J. Fan, X. Li, and X. Hu, “Effective improvement in optical properties of colloidal CdTe@ZnS quantum dots synthesized from aqueous solution,” Nanotechnology, 27(36), 365707 (2016). https://doi.org/10.1088/0957-4484/27/36/365707
H.H. Kim, J.-S. Park, I.K. Han, S.O. Won, C. Park, D.K. Hwang, and W.K. Choi, “Emissive CdTe/ZnO/GO quasi-core–shell–shell hybrid quantum dots for white light-emitting diodes,” Nanoscale, 8(47), 19737–19743 (2016). https://doi.org/10.1039/C6NR06314D
X. Zhang, Y. Li, Y. Pan, and Q. Zhao, “Synthesis of water-soluble CdTe quantum dots and its influencing factors,” Journal of Functional Materials, 43(5), 667–670 (2012). https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-1656.2012.05.002
X.L. Liao, N. Yang, L.X. Xie, X.C. Yang, and X.P. Yang, “Synthesis and characterization of CdTe quantum dots capped by N-acetyl-L-cysteine,” Applied Mechanics and Materials, 275–277, 1956–1959 (2013). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.275-277.1956
B. Zhou, F. Yang, X. Zhang, W. Cheng, W. Luo, L. Wang, and W. Jiang, “One-pot aqueous phase synthesis of CdTe and CdTe/ZnS core/shell quantum dots,” Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 16(6), 5755–5760 (2016). https://doi.org/10.1166/jnn.2016.11764
C.B. Murray, D.J. Norris, and M.G. Bawendi, “Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE (E = S, Se, Te) semiconductor nanocrystallites,” Journal of the American Chemical Society, 115(19), 8706–8715 (1993). https://doi.org/10.1021/ja00072a025
P.F.G.M. da Costa, L.G. Merízio, N. Wolff, H. Terraschke, and A.S.S. de Camargo, “Real-time monitoring of CdTe quantum dots growth in aqueous solution,” Scientific Reports, 14(1), 1160 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-57810-8
Y. Shi, Z. Ma, N. Cui, Y. Liu, X. Hou, W. Du, and L. Liu, “In situ preparation of fluorescent CdTe quantum dots with small thiols and hyperbranched polymers as co-stabilizers,” Nanoscale Research Letters, 9(1), 121 (2014). https://doi.org/10.1186/1556-276X-9-121
M.P. Campos, and J.S. Owen, “Synthesis and surface chemistry of cadmium carboxylate-passivated CdTe nanocrystals from cadmium bis(phenyltellurolate),” Chemistry of Materials, 28(1), 227–233 (2016). https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.5b03914
L. Ding, Z. Peng, W. Sun, T. Liu, Z. Chen, M. Gauthier, and F. Liang, “Microwave synthesis of CdTe/TGA quantum dots and their thermodynamic interaction with bovine serum albumin,” Journal of Wuhan University of Technology–Materials Science Edition, 31(6), 1408–1414 (2016). https://doi.org/10.1007/s11595-016-1546-x
Авторське право (c) 2025 Карімберді Е. Онаркулов, Адхамджон І. Зокіров
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
