Исследование модификации оптических откликов полупроводниковых и металлических наночастиц при их взаимодействии в упорядоченных ансамблях
Руководитель: Ушакова Е.В.
Участники: Черевков С.А., Волгина Д.А., Кормилина Т.К.
Формулировка решаемой проблемы
В последнее десятилетие основной задачей современного материаловедения является создание новых материалов с заданными и управляемыми свойствами. Такой возможностью обладают наноструктурированные материалы, основанные на ансамблях элементов с характерными размерами от нескольких нанометров до нескольких десятков нанометров. В качестве структурных элементов могут выступать наночастицы (НЧ) как полупроводниковые, так и металлические. Одним из классов наноструктурированных материалов являются объемные упорядоченные ансамбли НЧ, называемые суперкристаллами. Такие суперструктуры уникальны, так как сочетают в себе свойства, как индивидуальных НЧ, так и их упорядоченного ансамбля. Самым распространенным методом инжениринга суперструктур из НЧ является метод их самоорганизации на подложке. При этом могут быть получены наноструктурированные материалы с различной симметрией и взаимным расположением частиц в структуре. Последний параметр является очень важным для управления и улучшения оптоэлектронных свойств таких материалов для их дальнейшего применения в устройствах фотовольтаики и сенсорики, так как взаимодействие наночастиц между собой в большей степени определено их пространственным распределением, в частности, расстоянием до ближайших соседей. Несмотря на то, что данная тема исследования является актуальной для материаловедения и практических применений, вопрос о модификации оптических откликов полупроводниковых и металлических наночастиц при их взаимодействии в упорядоченных ансамблях остается открытым. Необходимо установить закономерности переноса энергии фотовозбуждения и усиления оптических откликов полупроводниковых нанокристаллов вблизи металлических наночастиц в их упорядоченных ансамблях.
Кроме практического и материаловедческого интереса данной темы исследования установление закономерностей взаимодействия и передачи энергии фотовозбуждений между компонентами суперструктуры открывает новые горизонты в развитии таких современных направлений фундаментальной физики, как нанооптика и наноплазмоника, основанных на манипуляции параметрами ближнепольных электромагнитных полей.
Целью проекта является установление физических принципов модификации оптических откликов полупроводниковых и металлических наночастиц при формировании суперструктур с заданной морфологией путем их самоорганизации на диэлектрических подложках.
Научный задел
По тематике проекта получены следующие предварительные результаты:
· разработан протокол замены органической оболочки на молекулы олеиновой кислоты для нанокристаллов (НК) селенида кадмия (CdSe) с размером 4.0 нм для создания суперструктур на подложке. Успешная процедура замены подтверждается спектральным анализом образцов НК с различной оболочкой в ИК области спектра (Рис.1(а));
· разработана методика нанесения CdSe НК на диэлектрическую подложку;
· был получен тестовый образец суперструктур из CdSe НК диаметром 4.0 нм, изображение которого приведено на Рис.1(б);
Рис.1 – (а) ИК-спектры CdSe НК с органической оболочкой из молекул ТОФО (кривая 1) и олеиновой кислоты (кривая 2); (б) микрофотография тестового образца суперструктуры из CdSe НК
· продемонстрирована возможность получения спектров поглощения и люминесценции ансамблей НК на подложке (Рис.2(а));
· получены предварительные результаты исследования кинетических параметров люминесценции CdSe НК, диспергированных в тетрахлорметане и нанесенных на подложку (Рис.2(б)).
Рис. 2. – (а) Спектры поглощения и люминесценции суперструктуры и (б) кривые затухания люминесценции CdSe НК в растворе тетрахлорметана (кривая 1) и полученной из них суперструктуры (кривая 2)
Полученные предварительные данные опубликованы в следующих работах:
1. Ushakova E. V. et al. (2016) Optics Express. 24(2) A58;
2. Volgina D. A. et al. (2016) Journal of Physics: Conference Series, 741, 012021.
Контактная информация
199034, Россия, Санкт-Петербург, Биржевая линия В.О., д. 14
Телефон: +7 812 457 17 80
E-mail: opmns@corp.ifmo.ru
Сотрудники
© 2006-2020 Международный научно-образовательный центр Физики Наноструктур, Университет ИТМО. Все права защищены.