NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC HẠT NANO SILICA CHỨA CÁC CHẤM LƯỢNG TỬ

Việc nghiên cứu chế tạo các hạt nano silica chứa các chấm lượng tử mới được thực hiện ở vài nhóm nghiên cứu trên thế giới, như Y. Kobayashi (J Sol-Gel Sci Technol, 2010, 55:79–85), Y. Yang và M. Gao (Adv. Mater., 2005, 17, 2354-2357).

Việc bọc lớp vỏ silica mà các nhóm này đã thực hiện dựa trên các chấm lượng tử thương phẩm hoặc các chấm lượng tử CdTe. Các hạt nano silica chứa các chấm lượng tử này có kích thước chưa phải là hình cầu và không đồng đều, huỳnh quang của các chấm lượng tử được bọc silica lại bị giảm đáng kể so với lúc chưa bọc. Hơn nữa, các chấm lượng tử thường được chế tạo với điện tích bề mặt âm nên rất khó khăn khi đưa vào mạng nền silica (các chấm lượng tử tích điện âm sẽ bị đẩy ra khỏi mạng nền silica). Do đó, để có thể bọc lớp vỏ silica cho các chấm lượng tử, người ta thường phải làm cân bằng lực đẩy tĩnh điện giữa các chấm lượng tử và mạng nền silica. Việc nghiên cứu chế tạo các hạt nano silica chứa chấm lượng tử với cường độ huỳnh quang cao vẫn cần tiếp tục được nghiên cứu để đưa tới ứng dụng.

NỘI DUNG:

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ....................................................................................... 5

1.1. Tổng quan về các chấm lượng tử .................................................................................. 5

1.1.1. Các mức năng lượng của hạt tải trong chấm lượng tử bán dẫn .................. 6

1.1.2. Các tính chất quang lý của các chấm lượng tử ........................................... 9

1.1.2.1. Phổ hấp thụ của các chấm lượng tử ..................................................... 9

1.1.2.2. Phổ huỳnh quang của các chấm lượng tử .......................................... 10

1.1.2.3. Thời gian sống phát quang, hiệu suất lượng tử và độ bền quang của

các chấm lượng tử ........................................................................................... 10

1.1.2.4. Sự nhấp nháy (blinking) của các chấm lượng tử ............................... 11

1.1.3. Các hạn chế và độ độc hại của các chấm lượng tử ...................................13

1.2. Các phương pháp chế tạo hạt nano silica ....................................................13

1.2.1. Quá trình sol-gel chế tạo mạng nền silica ............................................. 14

a. Phản ứng thuỷ phân ................................................................................. 14

b. Phản ứng ngưng tụ .................................................................................. 14

c. Kết hợp và gel hoá .................................................................................. 15

1.2.2. Phương pháp Stӧber và Micelle đảo chế tạo các hạt nano silica .......... 17

a. Phương pháp Stöber ................................................................................ 17

b. Phương pháp Micelle............................................................................... 18

1.3. Nghiên cứu chế tạo các hạt nano silica chứa các chấm lượng tử ...............19

1.3.1. Các khó khăn khi chế tạo hạt nano silica chứa chấm lượng tử ............ 19

1.3.2. Một số phương pháp chế tạo hạt nano silica chứa chấm lượng tử ....... 19

1.3.2.1. Phương pháp Micelle đảo .............................................................. 19

1.3.2.2. Phương pháp Stӧber ....................................................................... 20

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................................ 22

2.1. Chế tạo các hạt nano silica chứa các chấm lượng tử bằng phương pháp Stöber ..... 22

2.1.1. Chế tạo các hạt nano silica chứa chấm lượng tử CdTe ............................23

2.1.2. Chế tạo các hạt nano silica chứa chấm lượng tử CdSe ............................25

2.2. Các kỹ thuật thực nghiệm ............................................................................................ 27

2.2.1. Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ............................................................27

2.2.2. Phương pháp đo tán xạ ánh sáng động (Dynamic Light Scattering - DLS)

và thế Zeta ..........................................................................................................28

2.2.3. Phép đo phổ hấp thụ .................................................................................32

2.2.4. Phép đo phổ huỳnh quang ........................................................................34

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 37

3.1. Kết quả chế tạo các hạt nano silica chứa chấm lượng tử CdTe và CdSe .................. 37

3.2. Các hạt nano slica chứa chấm lượng tử CdTe ............................................................ 40

3.2.1. Các đặc trưng quang học, phân bố kích thước hạt và khả năng phân tán 40

3.2.1.1. Phổ hấp thụ ........................................................................................ 40

3.2.1.2. Phổ huỳnh quang ............................................................................... 40

3.2.1.3. Bán kính thủy động học và thế zeta của các hạt nano SiO2@CdTe .. 42

3.2.2. Ảnh hưởng của điều kiện chế tạo lên đặc điểm và tính chất quang của hạt ...... 44

3.2.2.1. Ảnh hưởng của xúc tác NH4OH ........................................................ 44

3.2.2.2. Ảnh hưởng của lượng nước ............................................................... 47

3.2.2.3. Ảnh hưởng của lượng APTES ........................................................... 51

3.3. Các hạt nano slica chứa chấm lượng tử CdSe ............................................................ 53

3.3.1. Các đặc trưng quang học, phân bố kích thước hạt và khả năng phân tán 53

3.3.1.1. Phổ hấp thụ ........................................................................................ 53

3.3.1.2. Phổ huỳnh quang ............................................................................... 53

3.3.1.3. Bán kính thủy động học và thế zeta của các hạt nano SiO2@CdSe .. 54

3.3.2. Ảnh hưởng của điều kiện chế tạo lên đặc điểm và tính chất quang của hạt ... 57

3.3.2.1. Ảnh hưởng của xúc tác NH4OH ........................................................ 57

3.3.2.2. Ảnh hưởng của lượng nước ............................................................... 60

3.3.2.3. Ảnh hưởng của lượng APTES ........................................................... 62

3.4. Độ ổn định quang của các hạt nano silica chứa chấm lượng tử theo thời gian và

trong các môi trường khác nhau .......................................................................................... 65

KẾT LUẬN ............................................................................................................... 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LINK DOWNLOAD

NỘI DUNG: