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Applications de Nanophotonics Avec des Instruments de Fluorescence de HORIBA Scientifique

Sujets Couverts

Mouvement Propre
SWNT Photoluminescence et le NanoLog®
Photoluminescence des Points de Quantum
Analyse Photoluminescente d'OLEDs
Instruments de Spex® pour des Points et OLEDs de Quantum
Conclusions

Mouvement Propre

Cet article décrit quelques applications des instruments de fluorescence de HORIBA Scientifique au nanophotonics, par exemple, nanotubes singlewalled de carbone (SWNTs), points de tranche de temps, et lights emitting diode organiques (OLEDs).

Le confinement de Quantum photoluminescence affecte nanomaterials' : quand le nanoparticle semi-conducteur est plus petit que le radius du Bohr-Exciton de matériau en vrac, l'énergie de bandgap est inversement proportionnelle à la taille de nanoparticle. De Plus Petits nanoparticles ont habituellement des propriétés d'absorbance et d'émission de plus haute énergie que de plus grands nanoparticles du même matériau.

SWNT Photoluminescence et le NanoLog®

Fig. 1 esquisse le procédé du photoluminescence semi-conducteur de SWNT. Les énergies décroissantes d'absorption et d'émission de différentes substances de SWNT marquent directement avec des diamètres de l'analyse des modes de respiration radiaux de la spectroscopie de Raman. Certain (n, m) valeurs des bandgaps prévus par correspondance semi-conductrice de SWNTs entre la valence et bandes de conductibilité. (SWNTs Métallique et semi-métallique avec la valence continue et conductibilité-bandes affichent peu ou pas de photoluminescence.)

Un NANOLOG® (monochromateur double-discordant d'excitation, spectrographe d'émission de représentation avec une tourelle sélectionable-discordante, et détecteur2 liquide-N-refroidi multivoie d'InGaAs-alignement) a le bloc optique optimal d'excitation pour la recherche de SWNT ou n'importe quel échantillon solide dans des configurations à angle droit ou de face avant de miroir. Le spectromètre d'émission a les grilles sélectionables dans un support de tourelle pour la saisie rapide et facile des spectres proche-IR. Une grille a la couverture en pas à pas > de 500 nanomètre avec un détecteur sensible de 800-1700 nanomètre.

Le Schéma 1. absorption et émission Semi-conductrices-SWNT de photoluminescence. Les bandes de Conduction sont rouges ; les bandes de valence sont bleues. Les Électrons sont jaunes ; les trous sont les cercles blancs. Les Petites flèches noires sont des passages radiatifs ou nonradiative d'es ou de trous entre différents bande-niveaux. Vx et la CX sont les bandes particulières de valence ou de conductibilité.

Les spectres d'émission Rectifiés fournissent EEMs pour un domaine des longueurs d'onde d'excitation ; les saisies prennent seulement des minutes. L'Excitation passe-bande s'échelonne de 0-14 nanomètre ; les fentes de spectromètre varient de 0-16 millimètres avec une grille de 1200 groove/mm. Un filtre commande-triant empêche la lumière visible d'entrer dans le spectromètre.

EEMs sont compilés (Figs. 2A et B) par notre logiciel d'exclusivité NANOSIZER® pour déterminer composition en SWNT (Fig. 2C). Un double algorithme de convolution (Brevet U.S. En Instance) dans le NANOSIZER® calcule simultanément la ligne formes de coordonnée de longueur d'onde d'excitation et d'émission pour chaque substance ; des cotisations de toutes les bandes spectrales en région d'intérêt sont trouvées. Les données d'EEM (Fig. 2, lignes continues) et les simulations (plans de forme) de deux suspensions de SWNT de différents processus de fabrication discernés par taille différente et les distributions hélicoïdales sont données : méthode à haute pression de monoxyde de carbone (HiPCO, Fig. 2A) ; méthode catalytique de cobalt-molybdène (CoMoCAT, 2B). Fig. 2A recense cinq substances principales de HiPCO ; Fig. 2B indentifies quatre substances principales de CoMoCAT. Fig. 2C, un plan hélicoïdal de la substance trouvée dans Figs. 2A et B, cornière hélicoïdale de traçages contre le diamètre de SWNT contre l'intensité de l'émission (taille de symbole). Notez que les tubes de HiPCO ont plus grand moyen diamètre que CoMoCAT. La simulation donne l'analyse précise de composition de SWNT sur un PC Compatible IBM en quelques minutes.

Le Schéma 2. excitation-émission de Quantum (A et B) et (c) plans hélicoïdaux des suspensions de HiPCO et de Co-MoCAT SWNT, utilisant un NANOLOG®. Lignes continues (A et B) sont des données ; les formes de couleur sont des simulations. Les tailles de Symbole (c) affichent des amplitudes relatives pour HiPCO (cercles) et CoMOCAT (carrés), chacun normalisé aux valeurs de 1.2 R pour les simulations sont 0,997 (HiPCO) et 0,999 (CoMoCAT).

Photoluminescence des Points de Quantum

Bandes d'absorption de points de Quantum les' ont les caractéristiques techniques spectrales grandes et le tunability précis de leurs bandes d'émission. Leurs spectres d'absorption proviennent de beaucoup de bandes superposantes augmentant à de plus hautes énergies. Chaque bande d'absorption correspond à un énergie-passage entre les niveaux énergétiques discrets d'électron-trou (exciton) ; de plus petits points donnent une première crête d'exciton à des longueurs d'onde plus courtes.

Un photon est émis quand un électron croise à partir de l'arête de conduction-bande à la bande de valence. L'énergie de Photon est proportionnelle au bandgap, déterminé par le radius du Bohr-Exciton de matériau en vrac et la taille du point de tranche de temps (Fig. 3).

Le Schéma 3. confinement de Quantum pour des points de tranche de temps. Les bandes de Valence et de conductibilité sont bleues et rouges, respectivement. La Composition des points A et B est identique ; seulement le radius en vrac varie relativement au radius fixe de Bohr-Exciton.

Avantages de points de Quantum les' comparés aux fluorophores organiques normaux sont : Une source unique peut exciter les points multiples émettant sur une large gamme, donnant l'exclusion sélectrice de la lumière d'excitation de l'émission mesurée. Les points de Quantum ont les rendements fluorescents et intenses élevés d'absorption à deux photons, ainsi ils sont jusqu'à 1000 fois plus lumineux, pour une meilleure définition de représentation. Leurs bandgaps réglables offrent des applications telles que la blanc-lumière LED et autre des affichages.

La Plupart Des points de tranche de temps sont faits d'éléments toxiques (par exemple, Pb, Cd, Expert En Logiciel, et Te). Leur photoluminescence peut être sensible aux interactions biologiques, applications tellement la plupart des biologiques des points de tranche de temps exigent une couche (habituellement un copolymère de triblock), le rendu les points non-toxiques mais également aidants à conjuguer les points aux sondes moléculaires, et protégeants les points contre les agents biomoléculaires. La représentation conjuguée d'Anticorps de ces points peut être utile pour le diagnostic et la demande de règlement du cancer. Les points de la tranche de temps Proche-IR peuvent faciliter une tissu-représentation plus profonde, parce que la lumière proche-IR pénètre la lumière que visible plus profonde de tissu. Les points de Quantum' ont excité l'augmentation des vies de condition (2~10 NS) leur valeur pour les instruments temps-resolved de fluorescence. Beaucoup de choix de conjugaison et de propriétés d'exciter-condition des points les rendent utiles pour des biocapteurs basés sur le transfert d'énergie de résonance de fluorescence.

Analyse Photoluminescente d'OLEDs

Basé sur les films minces, avantages d'offre d'OLEDs par rapport aux Affichages à cristaux liquides : aucun contre-jour, émission de la lumière seulement d'émission plus contrastée et le rendu des couleurs, plus lumineuse active de pixels pour la puissance faible, d'angles de visualisation plus larges, de réaction temporelle plus rapide, de meilleure température-stabilité, et de dépôt sur les substrats flexibles ou transparents.

Une tension appliquée en travers des lecteurs de circuit d'OLED les électrons (Fig. 4A) et trous (Fig. 4B) dans la couche organique où la recombinaison se produit pour émettre les photons (Fig. 4C). Ici, les photons des émetteurs bleus, verts, et rouges fournissent la lumière blanche. La Composition, l'épaisseur, et le rapport entre les couches variées règlent la luminescence d'OLED.

Le Schéma 4. le fonctionnement d'OLED dans 3 stades, A aux flèches de C. White affichent le flux d'es (jaune) et de trous (blancs) des électrodes. Starbursts en C sont recombinaison d'électron-trou dans la couche organique suivie de l'émission de photon.

Fig. 5 affiche le délabrement phosphorescent d'un émetteur Universel d'Affichage avec une vie > des µs 1, enregistrée sur un TCSPC-FLUOROLOG®.

Le Schéma 5. délabrement Phosphorescent d'un émetteur organique d'un PHOLED, utilisant un ® de TCSPC-FLUOROLOG en mode de face avant (pour les échantillons solides), résolvant de <100 picoseconde à > 200 µs. ëexc = 335 nanomètre NanoLED (pouls de 800 picosecondes) ; ëem = 520 nanomètre. R2 pour l'arrière-ajustement = 0,995.

Instruments de Spex® pour des Points et OLEDs de Quantum

Le spectrofluoromètre modulaire de FLUOROLOG® est équipé pour l'UV aux mesures équilibrées et temps-resolved de proche-IR (de <100 picoseconde) pour la recherche de photoluminescence. L'instrument peut faire l'anisotropie équilibrée et par heure résolue pour des mouvements moléculaires et des formes, avec deux détecteurs de TCSPC : notre TBX-05 (300-850 nanomètre, 180 picosecondes), et Hamamatsu 9170-75 (900-1700 nanomètre, 300 picosecondes). Les Monochromateurs et les grilles ont flambé pour UV-visible ou proche-IR dans le T-Format peut optimiser le système. Un adaptateur permutable pour la lampe xénon et le NanoLED convertit entre les modes équilibrés et temps-resolved. NanoLEDs sont les sources lumineuses pulsées de TCSPC (~1 NS = 200 picosecondes, répétition du Mhz 10 kHz-1 calibre), y compris le profond-UV (265, 280, et 295 nanomètre), et sont interchangeable avec SpectraLEDs (500 pouls de NS à l'ONDE ENTRETENUE) pour des études de phosphorescence.

la Cellule-Représentation, biosensing, et la circuit-analyse nanophotonic exigent la définition microscopique, la sensibilité spectrale grande, et les grands choix dynamiques et cinétiques, si à notre microscope confocal modulaire de DYNAMIC™ avec la résolution picoseconde-à-NS temporelle équilibrée, et à mappage à 1 µm.

Le système peut être accouplé au FLUOROLOG®. Fig. 6 affiche des points de tranche de temps de Cd dans un disque de semi-conducteur, cotisation tral de Spéc. avec points' (ëexc = 350 nanomètre).

Le Schéma mappage Spectral et spatial de 6. de tranche de temps de CdSe pointille dans une modification semi-conductrice d'un disque de semi-conducteur. A est l'image de lumineux-zone ; les endroits de code à couleurs pour les régions d'intérêt spectrales sont les spectres d'émission (b).

Conclusions

Pour des chercheurs de SWNTs, nous offrons le NANOLOG® et le NANOSIZER®. Les Chercheurs des points de tranche de temps peuvent utiliser notre FLUOROLOG®. Pour mûrir la technologie d'OLED, nous avons des instruments de TCSPC pour résoudre des vies fluorescentes. Les applications Biologiques trouveront le ™ DYNAMIQUE important. HORIBA Scientifique a le spectrofluoromètre optimum pour la recherche en matière de nanotechnologie dans ces zones.

Source : Note d'Application de Groupe de Fluorescence de SPEX® F-28 « Nanophotonics avec des Instruments de Fluorescence de HORIBA Scientifique »

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît HORIBA Scientifique

Date Added: Jul 6, 2006 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 06:32

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