Синтез, характеристика и Функционализация гибридных Au / CdS и Au / ZnS ядро ​​/ оболочка наночастицами

Наночастицы золота и серебра есть потенциал для будущих технологических достижений в различных областях , включая фотоники, ¹ фотовольтаики, ² катализ, ³ химического / биологического зондирования, ⁴ биологической визуализации, ⁵ и фотодинамической терапии. ⁶ при видимом возбуждении, поверхностные электроны могут колебаться в образуют резонанс, известный как локализованный поверхностного плазмонного резонанса (SPR), который может быть использован, чтобы сконцентрировать падающее излучение в видимой области спектра. В последнее время наночастицы благородных металлов были объединены с полупроводниковыми или магнитными наночастицами для получения гибридных наночастиц с улучшенным и перестраиваемой функциональностью. ^7,8 современной литературе, например, исследование , проведенное Оуян и др. ⁹ или Чен и др. ^10, показал возможность синтеза этих частиц, но лишь ограниченный контроль в единообразии гибридных видов возможно благодаряраспределение размеров наночастиц золота и усугубляются отсутствием оптических характеристик в сочетании с физической характеристикой на каждой стадии роста. Замков и др. Показали , подобное единообразие в образовании оболочки , но только одна толщина оболочки была использована с различными основными размерами, с некоторыми оболочками не полностью сформирована вокруг наночастиц. Для того, чтобы эффективно использовать эти наночастицы, точный оптический отклик, должны быть известны и охарактеризованы различной толщины оболочки. Более высокая точность в толщине оболочки может быть достигнуто за счет использования монодисперсных, водных частиц золота в качестве матрицы, что приводит к более высоким контроль над конечным гибридных видов. Взаимодействие между ядром и оболочкой может показать ограниченное усиление поглощения или излучения ставок из-за небольшого количества полупроводникового материала и от близости к ядру золота. Вместо того, чтобы взаимодействие между полупроводником, найденного в оболочке и частиц золота, оболочка может быть использованаd в качестве спейсера , чтобы ограничить расстояние между внешним хромофора. ¹¹ Это позволит более высокий контроль над пространственным разделением между плазмонного некоторое время, отрицая последствия прямого контакта с металлической поверхностью.

Степень электронного взаимодействия поверхностного плазмонного резонанса и экситона , полученного в хромофора, напрямую соотносится с расстоянием между металлическими и полупроводниковыми видов, окружающая среда поверхности и силы взаимодействия. ¹² Когда виды разделены расстояниями больше 25 нм, две электронные состояния остаются невозмущенной и оптический отклик остается неизменным. ¹³ режим сильной связи является доминирующим , когда частицы имеют более тесный контакт и может привести к тушению любой энергии возбуждения через повышение безызлучательной скорости или Forester резонанса передачи энергии ( FRET). ^14,15 Манипуляция силы связи, путем настройки йе расстояние между хромофорном и металлической наночастицы, может привести к положительным эффектам, а также. Коэффициент экстинкции наночастиц может быть на несколько порядков больше, чем у большинства хромофоров, позволяя наночастицы гораздо более эффективно концентрировать падающий свет. Используя повышенную эффективность возбуждения наночастиц может привести к более высоким скоростям возбуждения в хромофора. ¹² Муфта диполя возбуждения может также увеличить скорость излучения хромофора , которая, может привести к увеличению квантового выхода , если безызлучательные ставки остаются неизменными. ¹² Эти эффекты могут привести к солнечных элементов или пленок с повышенной оптической плотности, а также эффективности фотогальванических, облегченные увеличили сечение поглощения золота и легкость извлечения заряда из полупроводникового слоя из – за существования локализованных поверхностных состояний. ^12,16 Этот исследование также предоставит полезную информацию о силе связи плазмона как афсоборование расстояния.

Локализованные поверхностных плазмонов широко использовались в ¹⁷ зондирования и обнаружения ¹⁸ заявок из – за чувствительности плазмонного резонанса в локальной среде. Кронин и др., Показали каталитическую эффективность TiO ₂ пленок может быть улучшена с добавлением наночастиц золота. Моделирование показало , что это увеличение активности обусловлено муфте электрического поля плазмонов с экситонов , которые в TiO _2, который впоследствии увеличивает скорость экситонные поколения. ¹⁹ Schmuttenmaer и др., Показали , что эффективность сенсибилизированных красителем (DSSC) солнечных батарей можно было бы улучшить с включением заполнителей Au / SiO ₂ / TiO _2. Агрегаты повысить абсорбцию путем создания широких локализованных мод поверхностного плазмонного , которые увеличивают оптическое поглощение в более широком диапазоне частот. ²⁰ , в другой литературе, Ли и др. Наблюденияd значительное сокращение времени жизни флуоресценции, а также зависит от расстояния повышение в установившемся интенсивности флуоресцентного состояния наблюдалось через прямое соединение одного CdSe / ZnS квантовой точки и одной наночастицы золота. ²¹ Для того , чтобы в полной мере воспользоваться этим плазмонного усиления, есть необходимость физического сцепления с набором расстояний между этими двумя видами.

Синтез гибридных наночастицами

Jiatiao и др., Описан способ покрытия полупроводникового материала на наночастицы золота с помощью катионного обмена с целью получения равномерных и перестраиваемые толщину корпуса. Снаряды были одинаковыми по толщине, но золотые шаблоны были не очень монодисперсных. Это приведет к изменению полупроводника золотой пропорции от частицы к частице и , следовательно , прочность сцепления. ⁹ Углубленное исследование оптических свойств этих основных наночастиц оболочки было проведено для того, чтобы разработать Reproducible синтетический метод. Предыдущие методы основаны на органической основе синтеза наночастиц, которые могут производить образцы с широкими плазмонного резонанса из-за неоднородности размеров наночастиц золота. Модифицированный водный синтез наночастиц золота может обеспечить воспроизводимое и монодисперсное шаблон наночастицы золота со стабильностью в течение длительного периода времени. Водный цетиловый поверхностно -активное вещество триметиламмония образует двойной слой на поверхности наночастиц вследствие взаимодействия между длинными углеродными цепями соседних цетиловый триметил молекул хлорида аммония. ²² Этот толстый поверхностный слой требует тщательной промывки для удаления избытка поверхностно -активного вещества и обеспечить доступ к поверхности наночастиц , но может обеспечить более высокий контроль над размером наночастиц и формы. ²³ водную добавление серебряной оболочки можно контролировать с высокой точностью приводит к более тесная взаимосвязь между толщиной оболочки и оптическими свойствами. ²³ более медленное снижение через аскорбиновая переменного токаID используется для осаждения серебра на поверхности золота, требуется добавление соли серебра, чтобы быть очень точным для того, чтобы предотвратить образование наночастиц серебра в растворе. Третий шаг требует большого избытка серы, которые будут добавлены в органическую фазу, и должно происходить перенос фазы водных наночастиц. С добавлением олеиламином в качестве органического укупорки агента и олеиновой кислоты, которые могут действовать в качестве обоих укупорки агента и помощи в фазе переноса наночастиц, однородной, аморфный сульфид серебра оболочка может быть образована вокруг наночастиц. ^9,24 Концентрация эти молекулы должны быть достаточно высокими, чтобы предотвратить агрегацию наночастиц на этом этапе, но слишком много избыток может сделать очистку трудно. В присутствии три- бутилфосфин и металлической нитрата (Cd, Zn или Pb), катионообменной внутри аморфной сульфидной оболочкой может быть проведено. Температура реакции должна быть модифицирована для различных реактивирует металлов ⁹и любой избыток серы, должны быть устранены, чтобы уменьшить образование отдельных квантовых точек. Каждый шаг синтеза соответствует изменению поверхностной среды наночастицы, следовательно, изменение в плазмона должно наблюдаться из-за зависимости частоты плазмонов на окружающую диэлектрическую поле. Параллельное исследование оптического поглощения в зависимости от просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) характеристики использовали для характеристики наночастиц. Эта методика синтеза предоставит нам хорошо контролируемых и однородных образцах, обеспечивая лучшую корреляцию с микроскопии и спектроскопии данных.

Сцепление с флуорофоров

Применение диэлектрический промежуточный слой между плазмонного поверхностью металла и флуорофор может помочь уменьшить потери из-за безызлучательной передачи энергии экситонов, создаваемых в металл. Этот промежуточный слой может также помочь в изучении зависимости от расстояния между флуорофором и томуплазмонного резонанса на металлической поверхности. Мы предлагаем использовать полупроводниковый оболочку гибридных наночастиц в качестве нашего диэлектрического расстояния между слоями. Толщина корпуса может быть настроена с нанометровой точностью с толщиной от 2 нм до 20 нм, что позволяет корреляционные эксперименты точные расстояния, которые будут проводиться. Оболочка также может быть настроен с Cd, Pb или катионов Zn и S, Se и Te анионов, что позволяет за контроль над не только расстояние, но и диэлектрической проницаемости, электронного устройства диапазона и даже параметров кристаллической решетки.