Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.2: Наночастинки халькогеніду кадмію

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    17962

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Найбільш вивченими неоксидними напівпровідниками є халькогеніди кадмію (CDE, з Е = сульфід, селенід і телурид). Нанокристали CDE, ймовірно, були першим матеріалом, використовуваним для демонстрації квантових розмірних ефектів, що відповідають зміні електронної структури з розміром, тобто збільшення енергії забороненої зони зі зменшенням розміру частинок. Ці напівпровідникові нанокристали зазвичай синтезуються термічним розкладанням металоорганічного попередника, розчиненого в безводному розчиннику, що містить джерело халькогеніду і стабілізуючий матеріал (полімер або укупорочний ліганд). Стабілізуючі молекули, пов'язані з поверхнею частинок, контролюють їх зростання і перешкоджають агрегації частинок.

    Зображення квантових точок селеніду кадмію (CdSe), розчинених у толуолі, яскраво флуоресцентних, коли вони піддаються впливу ультрафіолетової лампи, у трьох помітних різних кольорах (синій ~ 481 нм, зелений ~ 520 нм та помаранчевий ~ 612 нм) через заборону квантових точок (і, отже, довжина хвилі випромінюваного світла) залежить сильно на розмір частинок; чим менше точка, тим коротше випромінюється довжина хвилі світла. «Сині» квантові точки мають найменший розмір частинок, «зелені» - трохи більше, а «помаранчеві» - найбільші.

    Хоча халькогеніди кадмію є найбільш дослідженнями напівпровідникових наночастинок, методологія формування напівпровідних наночастинок була вперше продемонстрована незалежно для InP та GaAs, наприклад, рівняння 5.1.1. Цей метод був адаптований для ряду напівпровідникових наночастинок.

    \[ \text{InCl}_3 \text{ + P(SiMe}_3\text{)}_3 \rightarrow \text{InP + 3 Me}_3\text{SiCl}\]

    У разі CDE в якості джерела кадмію використовується диметилкадмій Cd (CH 3) 2, а біс (триметилсиліл) сульфід, (Me 3 Si) 2 S, триоктилфосфіну селенід або телурид (TopSe, TopTe) служать джерелами селеніду в триоктилфосфіну оксиді (TOPO), що використовується як розчинник і закупорювання молекули. Суміш нагрівають при температурі 230-260 °С протягом декількох годин з модуляцією температури у відповідь на зміну розмірного розподілу за оцінками спектрів поглинання аліквот, видалених через рівні проміжки часу. Ці частинки, покриті молекулами TOP/TOPO, не агреговані і легко диспергуються в органічних розчинниках, утворюючи оптично прозорі дисперсії. Коли подібні синтези виконуються у присутності поверхнево-активної речовини, отримують сильно анізотропні наночастинки, наприклад, можуть бути отримані наночастинки CdSe у формі стрижня.

    TEM зображення наночастинок CdSe.

    Оскільки Cd (CH 3) 2 надзвичайно токсичний, пірофорний та вибухонебезпечний при підвищеній температурі, були використані інші джерела Cd. CDO, здається, є цікавим попередником. Порошок CDO розчиняється в TOPO і HPA або TDPA (тетрадецилфосфонова кислота) приблизно при 300° C, даючи безбарвний однорідний розчин. Вводячи розчинений в ТОР селен або телур, нанокристали виростають до потрібних розмірів.

    Нанострижні CdSe або CdTe також можуть бути отримані за допомогою більшої початкової концентрації кадмію порівняно з реакціями на наночастинки. Цей підхід був успішно застосований для синтезу численних інших халькогенідів металів, включаючи ZnS, ZnSe та Zn 1-x Cd x S. Подібні процедури дозволяють формувати наночастинки MnS, PDs, NiS, Cu 2 S, нано-стрижні та нанодиски.

    Бібліографія

    • К.Р. Беррі, Фіз. Оп., 1967, 161, 848.
    • Хілі, П. Е. Лайбініс, П. Д. Ступік, і А.Р. Баррон, Дж. Соц., Хім. Комун. , 1989, 359.
    • Л. Манна, Е.К. шер, і А.П. Алівісатос, Дж. Хім. Соц. , 2000, 122, 12700.
    • Мюррей, Дж. Норріс, і М.Г. Бавенді, Дж. Хім. Соц. , 1993, 115, 8706.
    • З. Пенг і X. Пен, Дж. Хім. Соц. , 2002, 12, 3343.
    • Р.Л. Уеллс, Пітт, А.Т. Макфейл, А.П. Перді, С.Р. Б. Шафіезад, і Халлок Чем. Матер. , 1989, 1, 4.
    • X. зун, Ю. Фен, W. Knoll, і H. Man, J Am. Хім. Соц. , 2003, 125, 13559.