УДК: 539.24, 539.216.1, 53.086

Пористая матрица для исследования оптических свойств систем плотноупакованных квантовых точек

Парфенов П.С., Литвин А.П., Ушакова Е.В., Вениаминов А.В., Федоров А.В., Баранов А.В.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Парфенов П.С., Литвин А.П., Ушакова Е.В., Вениаминов А.В., Федоров А.В., Баранов А.В. Пористая матрица для исследования оптических свойств систем плотноупакованных квантовых точек // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 8. С. 38–43.

Parfenov P.S., Litvin A.P., Ushakova E.V., Veniaminov A.V., Fedorov A.V., Baranov A.V. A porous matrix for studying the optical properties of systems of close-packed quantum dots [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2014. V. 81. № 8. P. 38–43.

Ссылка на англоязычную версию:

P. S. Parfenov, A. P. Litvin, E. V. Ushakova, A. V. Veniaminov, A. V. Fedorov, and A. V. Baranov, "A porous matrix for studying the optical properties of systems of close-packed quantum dots," Journal of Optical Technology. 81(8), 449-453 (2014). https://doi.org/10.1364/JOT.81.000449

Аннотация:

C помощью конфокального микроскопа и атомно-силового микроскопа исследуется структура фильтровальной бумаги, используемой в качестве пористой матрицы для внедрения квантовых точек (КТ). На примере КТ PbS диаметром 6.9 нм исследована морфология внедренных в ее структуру КТ. Показано, что квантовые точки осаждаются на поверхности волокон, образуя небольшие кластеры, и распределены практически по всей поверхности волокон, скапливаясь преимущественно в канавках. Предложена модель распределения КТ внутри объема пористой матрицы, которая выступает в виде сложно искривленной поверхности определенной площади, определяемой геометрией волокон бумаги и их шероховатостью. Проведенные расчеты подтверждают предложенную модель и позволяют уточнить механизмы самоорганизации плотноупакованных структур из КТ и переноса энергии между ними.

Ключевые слова:

квантовые точки, PbS, пористая матрица, атомно-силовая микроскопия, конфокальная микроскопия

Благодарность:

Авторы благодарят Правительство Российской Федерации (грант 074-U01) и Минобрнауки РФ (Проект 14.B25.31.0002) за частичную финансовую поддержку работы.

Коды OCIS: 350.4238, 180.1790, 180.5810

Список источников:

1. Auxier J. M., Schulzgen A., Morrell M. M., West B. R., Honkanen S., Sen S., Borrelli N. F., Peyghambarian N. Quantum dots for fiber laser sources // Proc. SPIE. 2005. V. 5709. P. 249–262.
2. Moreels I., Lambert K., Smeets D., De Muynck D., Nollet T., Martins J.C., Vanhaecke F., Vantomme A., Delerue C., Allan G., Hens Z. Size-dependent optical properties of colloidal PbS quantum dots // ACS Nano. 2009. V. 3. № 10. P. 3023–3030.
3. Баранов А.В., Ушакова Е.В. Перенос энергии фотовозбуждения в системах квантовых точек // Научнотехнический вестник СПб ИТМО. 2008. Т. 51. № 6. С. 294–299.
4. Парфенов П.С., Литвин А.П., Баранов А.В., Ушакова Е.В., Федоров А.В., Артемьев М.В., Прудников А.В. Измерение времен затухания люминесценции квантовых точек PbS в ближнем инфракрасном диапазоне // Оптика и спектроскопия. 2012. Т. 112. № 6. С. 939–944.
5. Litvin A., Parfenov P., Ushakova E., Fedorov A., Artemyev M., Prudnikau A., Golubkov V., Baranov A. PbS Quantum Dots in a Porous Matrix: Optical Characterization // J. Phys. Chem. C. 2013. V. 117. № 23. P. 12318–12324.

6. Litvin A.S., Parfenov P., Ushakova E.V., Fedorov A.V., Artemyev M.V., Prudnikau A.V., Rukhlenko I.D. Optical properties and aging of PbS quantum dots embedded in a porous matrix // Proc. SPIE. 2013. V. 8807. P. 88070T.
7. Ushakova E., Litvin A., Parfenov P., Fedorov A., Cherevkov S., Baranov A. Nonradiative resonant energy transfer between PbS QDs in porous matrix // Proc. SPIE. 2013. V. 8807. P. 88070W.
8. Литвин А.П., Парфенов П.С., Ушакова Е.В., Баранов А.В. Исследование кинетики люминесценции квантовых точек сульфида свинца // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2012. Т. 81. № 5. С. 32–37.
9. Ushakova E., Litvin A., Parfenov P., Fedorov A., Artemyev M., Prudnikau A., Rukhlenko I., Baranov A. Anomalous Size-Dependent Decay of Low-Energy Luminescence from PbS Quantum Dots in Colloidal Solution // ACS Nano. 2012. V. 6. № 10. P. 8913–8921.
10. Corricelli M.; Enrichi F.; Altamura D.; De Caro L.; Giannini C.; Falqui A.; Agostiano A.; Curri M.L.; Striccoli M. Near Infrared Emission from Monomodal and Bimodal PbS Nanocrystal Superlattices // J. Phys. Chem. C. 2012. V. 116. № 10. P. 6143–6152.
11. Murray C.B., Kagan C.R., Bawendi M.G. Synthesis and Characterization of Monodisperse Nanocrystals and Close-Packed Nanocrystal Assemblies // Annu. Rev. Mater. Sci. 2000. V. 30. P. 545–610.
12. Litvin A., Ushakova E., Parfenov P., Fedorov A., and Baranov A. FRET between Close-Packed Quasi-Monodispersed PbS QDs in a Porous Matrix // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. № 12. P. 6531–6535.
13. Yang P., Wang Y., Zhang L. Luminescent SiO2 particles: porous structure of matrix and stability of quantum dots // J. Nanosci. Nanotechnol. 2013. V. 13. № 4. P. 3011–3015.
14. Orlova A., Gromova Y., Savelyeva A., Maslov V., Artemyev M., Prudnikau A., Fedorov A., Baranov A. Track membranes with embedded semiconductor nanocrystals: structural and optical examinations // Nanotechnology. 2011. V. 22. № 45. P. 455201.
15. Cademartiri L., Montanari E., Calestani G., Migliori A., Guagliardi A., Ozin G.A. Size-Dependent Extinction Coefficients of PbS Quantum Dots // Journal of the American Chemical Society. 2006. V. 128. №31. P. 10337-10346.
16. Sargent E.H. Infrared Quantum Dots // Adv. Mater. 2005. V. 17. № 5. P. 515–522.
17. Mandelbrot B. How Long Is the Coast of Britain? Statistical Self-Similarity and Fractional Dimension // Science. 1967. V. 156. № 3775. P. 636–638.
18. Слоан Н. Упаковка шаров // В мире науки. 1984. Т. 3. С. 72–82.
19. Ушакова Е.В., Голубков В.В., Литвин А.П., Парфенов П.С., Баранов А.В. Самоорганизация квантовых точек сульфида свинца разного размера // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. Т. 88. № 6. С. 127–132.
20. Елисеев А.А., Лукашин А.В. Функциональные наноматериалы /под ред. Третьякова Ю.Д. М.: Физматлит, 2010. 456 с.