Каскадный механизм усиления флуоресценции в гибридном нанокомпозите ZnO-графеновые квантовые точки/эпоксиакрилат

Чекулаев М.С., Истомин И.Е., Бабкина Л.А., Бабкина Е.О., Singh M., Ястребов С.Г., Евстрапов А.А.

Ссылка для цитирования:

Чекулаев М.С., Истомин И.Е., Бабкина Л.А. Бабкина Е.О., Mahi Singh, Ястребов С.Г., Евстрапов А.А. Каскадный механизм усиления флуоресценции в гибридном нанокомпозите ZnO-графеновые квантовые точки/эпоксиакрилат // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 2. С. 21–27. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-02-21-27

Chekulaev M.S., Istomin I.E., Babkina L.A., Babkina E.O., Mahi Singh, Yastrebov S.G., Evstrapov A.A. Cascade mechanism of fluorescence enhancement in a ZnO-graphene quantum dot/epoxy-acrylate hybrid nanocomposite [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 2. P. 21–27. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-02-21-27

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Оптические свойства композита на основе эпоксиакрилового олигомера, модифицированного наночастицами оксида цинка (ZnO). Актуальность: Создание многофункциональных полимерных покрытий для солнечных батарей, конвертирующих ультрафиолет в видимый свет. Цель. Разработка модели, устанавливающей каскадный механизм передачи энергии как причину усиления флуоресценции. Методы исследования. Оптические свойства изучались методами абсорбционной спектроскопии и флуориметрии на спектрофотометре Hitachi U-3410 и спектрофлуориметре Hitachi F-4010. Основные результаты. Экспериментально установлен и теоретически обоснован каскадный механизм усиления флуоресценции. Наночастицы ZnO, выступая в роли нанорезонаторов, поглощают ультрафиолетовое излучение и рекомбинируют через канал экситон-поляритонов. Переизлучённые фотоны поглощаются графеновыми квантовыми точками, что приводит к излучательным переходам в видимой области (410–480 нм). Научная новизна: впервые установлен и обоснован каскадный механизм передачи энергии от нанорезонаторов ZnO к графеновым квантовым точкам. Практическая значимость: путь к созданию покрытий, повышающих КПД солнечных батарей.

Ключевые слова:

флуоресценция, фотоотверждаемые полимеры, инкапсуляция, квантовые точки

Благодарность:

авторы благодарны В.В. Ильиной за многочисленные полезные обсуждения.

Коды OCIS: 160.2540, 260.2510

Список источников:

Бабкин О.Э., Бабкина Л.А., Василевская Т.Н. и др. Распределение нанокристаллов оксида цинка в полимерной пленке // Журнал прикладной химии. 2017. Т. 90. № 11. С. 1845–1850.

Babkin O.E., Babkina L.A., Vasilevskaya T.N. et al. Distribution of Zinc Oxide Nanocrystals in a Polymer Film // Russian Journal of Applied Chemistry. 2017. V. 90. N 11. P. 1845–1850. https://doi.org/ 10.1134/S1070427217110180

Бабкин О.Э., Бабкина Л.А., Василевская Т.Н. и др. Особенности распределения по размерам нанокластеров ZnO в полимерной матрице // Физика твердого тела. 2018. Т. 60. № 12. С. 2470–2473. http://doi.org/10.21883/PJTF.2021.17.51386.18841

Babkin O.E., Babkina L.A., Vasilevskaya T.N. et al. Features of ZnO Nanocrystal Size Distribution in a Polymer Matrix // Physics of the Solid State. 2018. V. 60. № 12. P. 2663–2667. https://doi.org/ 10.1134/S1063783418120041

John S. Photonic band gap materials: A new frontier in quantum optics // Physics Today. 1991. V. 44. № 5. P. 32–40. https://doi.org/ 10.1007/3-540-45338-5_7
Иванов-Омский В.И., Истомин И.Е., Бабкин О.Э. и др. Локализация света в полимере на основе эпоксиакрилового композита, модифицированного нанокластерами ZnO // Письма в Журнал технической физики. 2021. Т. 47. № 17. С. 3–5. https://doi.org/ 10.21883/PJTF.2021.17.51386.18841

Ivanov-Omskii V.I., Istomin I.E., Babkin O.E., Babkina L.A., Vasilevskaya T.N., Izotova K.V., Singh M., Yastrebov S.G. Localization of light in epoxyacrylate-based composite polymer modified with ZnO nanoclusters // Technical Physics Letters. 2021. V. 47. N 17. P. 853–857. https://doi.org/ 10.1134/S1063785021090066

Repp S., Erdem E. Controlling the exciton energy of zinc oxide (ZnO) quantum dots by changing the confinement conditions // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2016. V. 152. P. 637–644. https://doi.org/ 10.1016/j.saa.2015.01.110
Чекулаев М.С., Ястребов С.Г. Люминесценция углеродных квантовых точек в аморфном углероде // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 6. С. 62–66. http://doi.org/10.17586/ 1023-5086-2024-91-06-62-66

Chekulaev M.S., Yastrebov S.G. Luminescence of carbon quantum dots in amorphous carbon // Journal of Optical Technology. 2024. V. 91. N 6. P. 396–398. https://doi.org/ 10.1364/JOT.91.000396

Парселл Э.М. Вероятности спонтанного излучения на радиочастотах // Физическое обозрение. 1946. Т. 69. С. 681.Purcell E.M. Spontaneous emission probabilities at radio frequencies // Physical Review. 1946. V. 69. P. 681.