Materials Science and Engineering B: Chemical substitution of Cd ions by Hg in CdSe nanorods and nanodots: Spectroscopic and structural examination

Исследователи групп Нанохимии (М.В. Артемьев),  Наномедицины (А.В. Суханова) и руководитель ЛНБИ И.Р. Набиев, совместно с коллегами из Университетов Реймса (Франция), Белорусского государственного университета и Санкт-Петербургского государственного университета информатики, механики и оптики,  опубликовали статью «Химического замещение ионов кадмия ртутью в наностержнях и квантовых точках CdSe:  Спектроскопические и структурные исследования».

В этой работе (Prudnikau, A., Artemyev, M., Sukhanova, A. Nabiev, I., et al. (2012) Mater. Sci. Eng. B Vol. 177, 744-749), сотрудники ЛНБИ впервые исследовали процесс формирования тройных нанокристаллов CdHgSe посредством катионного химического замещения в изоструктурных (квантовые точки CdSe со структурой цинковой обманки) и неизоструктурных (квантовые точки и наностержни CdSe со структурой вюрцита) условиях.

Целью работы являлась разработка методик формирования полупроводниковых нанокристаллов, излучающих в ближней ИК-области, пригодных для использования в качестве NIR-меток в диагностике. Параллельно, исследовалась возможность формирования наногетероструктур типа «квантовые точки внутри наностержня» в качестве перспективных объектов для исследования фундаментальных оптических свойств квантоворазмерных сопряженных систем.

Установлено, что при катионном замещении в квантовых точках CdSe со структурой цинковой обманки, изоструктурной объемному HgSe, происходит эффективное замещение ионов кадмия ртутью, сопровождающееся длинноволновым сдвигом полос поглощения и люминесценции. На конечной стадии происходит формирование гомогенных тройных квантовых точек CdHgSe с люминесценцией в области 900 нм. Катионное замещение в квантовых точках CdSe со структурой вюрцита (эта кристаллическая модификация нехарактерна для объемного HgSe при обычных условиях) приводит к формированию на начальной стадии нанокристаллов типа «ядро-оболочка» CdSe/HgSe и полному тушению люминесценции, с последующей гомогенизацией и перестройкой кристаллической структуры всего нанокристалла в цинковую обманку.

Структурная перестройка приводит к формированию интенсивной полосы NIR люминесценции. В случае катионного замещения в наностержнях CdSe со структурой фюрцита формирование интенсивной полосы NIR люминесценции, начиная с начальной стадии замещения, указывает на возможность формирования областей HgCdSe со структурой цинковой обманки внутри наностержней CdSe (см. Рисунки).

Рисунок 1. Спектры поглощения (a) и фотолюминесцении (b) наностержней CdSe после катионного замещения атомами ртути различной продолжительности.

 

Рисунок 2. Спектры комбинационного рассеяния квантовых точек CdSe и HgCdSe с различным содержанием атомов Hg, полученных катионным замещением квантовых точек CdSe со структурой цинковой обманки (ZB). Содержание атомов Hg в квантовых точках указано на соответствующих графиках. Показано гауссовское разложение и отнесение КР полос на соответствующих спектрах.

Экспериментально продемонстрирована высокая эффективность использования спектроскопии комбинационного рассеяния для исследования структурных превращений в квантовых точках CdSe при катионном замещении.

 

Оригинальная публикация:

A. Prudnikau, M. Artemyev, M. Molinari, M. Troyon, A. Sukhanova, I. Nabiev, A. V. Baranov, S. A. Cherevkov, A. V. Fedorov. Chemical substitution of Cd ions by Hg in CdSe nanorods and nanodots: Spectroscopic and structural examination. Mater. Sci. Eng. B (2012), Vol. 177,  744-749.

 

Контакт:

Др. Михаил Артемьев: m_artemyev@yahoo.com

Группа Нанохимии, Лаборатория Нано-биоинженерии, Национальный Исследовательский Ядерный Университет «МИФИ», 32, Каширское шоссе, 115409 Москва, Российская Федерация

http://www.lnbe.mephi.ru

 
 
 
© 2012 Laboratory of Nano-BioEngineering