Applicazioni di Nanophotonics Con gli Strumenti di Fluorescenza da HORIBA Scientifico

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Sfondo
Fotoluminescenza di SWNT e il NanoLog®
Fotoluminescenza dei Punti di Quantum
Analisi Photoluminescent di OLEDs
Strumenti di Spex® per i Punti e OLEDs di Quantum
Conclusioni

Sfondo

Questo articolo descrive alcune applicazioni degli strumenti della fluorescenza da HORIBA Scientifico al nanophotonics, per esempio, i nanotubes singlewalled del carbonio (SWNTs), punti di quantum e diodi a emissione luminosa organici (OLEDs).

La relegazione di Quantum pregiudica fotoluminescenza dei nanomaterials': quando la nanoparticella semiconduttrice è più piccola del raggio dell'Bohr-Eccitone del materiale alla rinfusa, l'energia del bandgap è inversamente proporzionale alla dimensione di nanoparticella. Le Più Piccole nanoparticelle hanno solitamente beni di capacità di assorbimento e dell'emissione di più alta energia che le più grandi nanoparticelle dello stesso materiale.

Fotoluminescenza di SWNT e il NanoLog®

La Fig. 1 schizza il trattamento della fotoluminescenza semiconduttrice di SWNT. Le energie diminuenti dell'emissione e di assorbimento di diverse specie di SWNT correlano direttamente con i diametri dall'analisi dei modi di respirazione radiali dalla spettroscopia di Raman. Sicuro (N, m) valori dei bandgaps preveduti corrispondenza semiconduttrice di SWNTs fra la valenza e bande di conduttanza. (SWNTs Metallico e semimetallico con la valenza continua e le conduttanza-bande mostrano poca o nessuna fotoluminescenza.)

Un NANOLOG® (monocromatore doppio stridente di eccitazione, spettrografo dell'emissione di rappresentazione con una torretta selezionabile-stridente e rivelatore2 liquido-N-raffreddato multicanale di InGaAs-schiera) ha ottica ottimale di eccitazione per la ricerca di SWNT o tutto il campione solido nelle configurazioni della fronte-fronte di taglio o ad angolo retto dello specchio. Lo spettrometro dell'emissione ha grate selezionabili in un supporto di torretta per rapida, acquisizione facile degli spettri quasi-IR. Una grata ha copertura monostabile > di 500 nanometro con un rivelatore sensibile da 800-1700 nanometro.

Figura 1. assorbimento ed emissione Semiconduttori-SWNT di fotoluminescenza. Le bande di Conduzione sono rosse; le bande della valenza sono blu. Gli Elettroni sono gialli; i fori sono cerchi bianchi. Le Piccole frecce nere sono transizioni radiattive o nonradiative di es o dei fori fra i banda-livelli differenti. Vx e la CX sono bande specifiche di conduttanza o della valenza.

Gli spettri di emissione Corretti forniscono EEMs per un intervallo delle lunghezze d'onda di eccitazione; le acquisizioni richiedono soltanto i minuti. L'Eccitazione passa-banda varia da 0-14 nanometro; le fessure dello spettrometro variano da 0-16 millimetri con una grata di 1200 groove/mm. Un filtro d'ordinamento impedisce l'indicatore luminoso visibile entrare nello spettrometro.

EEMs è compilato (Fichi. 2A e B) dal nostro software esclusivo di NANOSIZER® per determinare la composizione in SWNT (Fig. 2C). Un doppio algoritmo dell'avvolgimento (Brevetto U.S.A. In Corso) nel NANOSIZER® computa simultaneamente la riga forme di coordinata di lunghezza d'onda dell'emissione e di eccitazione per l'ogni specie; i contributi da tutte le bande spettrali in una regione di interesse sono trovati. I dati di EEM (Fig. 2, linee continue) e le simulazioni (mappe di contorno) da due sospensioni di SWNT dei processi di fabbricazione differenti distinti dalla dimensione differente e le distribuzioni elicoidali sono dati: metodo ad alta pressione del monossido di carbonio (HiPCO, Fig. 2A); metodo catalitico del cobalto-molibdeno (CoMoCAT, 2B). La Fig. 2A identifica cinque specie principali di HiPCO; La Fig. 2B indentifies quattro specie principali di CoMoCAT. Fig. 2C, una mappa elicoidale delle specie trovate in Fichi. 2A e B, angolo elicoidale dei tracciati contro il diametro di SWNT contro intensità di emissione (dimensione di simbolo). Si Noti che i tubi di HiPCO hanno un più grande diametro medio che CoMoCAT. La simulazione dà l'analisi precisa della composizione di SWNT su un PC IBMcompatibile nei minuti.

Figura 2. eccitazione-emissione di Quantum (A e B) ed elicoidale (C) mappe di HiPCO e delle sospensioni Co--MoCAT di SWNT, facendo uso di un NANOLOG®. Linee continue (A e B) sono dati; i contorni di colore sono simulazioni. Dimensioni di Simbolo (C) le ampiezze relative di manifestazione per HiPCO (cerchi) e CoMOCAT (quadrati), ciascuno normalizzate ai valori di 1.2 R per le simulazioni sono 0,997 (HiPCO) e 0,999 (CoMoCAT).

Fotoluminescenza dei Punti di Quantum

Le bande di assorbimento dei punti di Quantum' hanno le vaste funzionalità spettrali e tunability preciso delle loro bande dell'emissione. I Loro spettri di assorbimento provengono da molte bande di sovrapposizione che aumentano alle più alte energie. Ogni banda di assorbimento corrisponde ad una energia-transizione fra i livelli energetici discreti del elettrone-foro (eccitone); i più piccoli punti danno un primo picco dell'eccitone alle più brevi lunghezze d'onda.

Un fotone è emesso quando un elettrone attraversa dalla barriera della conduzione-banda alla banda della valenza. L'energia del Fotone è proporzionale a bandgap, determinato dal raggio dell'Bohr-Eccitone del materiale alla rinfusa e dalla dimensione del punto di quantum (Fig. 3).

Figura 3. relegazione di Quantum per i punti di quantum. Le bande di conduttanza e della Valenza sono blu e rosse, rispettivamente. La Composizione dei punti A e B è identica; soltanto il raggio in serie varia riguardante il raggio fisso dell'Bohr-Eccitone.

I vantaggi dei punti di Quantum' confrontati ai fluorophores organici standard sono: Una singola sorgente può eccitare i punti multipli che emettono sopra un vasto intervallo, dante l'esclusione selettiva dell'indicatore luminoso di eccitazione dall'emissione misurata. I punti di Quantum hanno alti due rendimenti fluorescenti e forti di assorbimento di fotone, in modo da sono fino a 1000 volte più luminosi, per migliore risoluzione della rappresentazione. I Loro bandgaps musicali offrono le applicazioni quale luce bianca LED ed altro visualizzazioni.

La Maggior Parte dei punti di quantum sono fatti degli elementi tossici (per esempio, Pb, Cd, Esperto In Informatica e Te). La Loro fotoluminescenza può essere sensibile alle interazioni biologiche, delle applicazioni così la maggior parte biologiche dei punti di quantum richiede un rivestimento (solitamente un copolimero del triblock), la rappresentazione i punti non tossici ma anche contribuendo a coniugare i punti alle sonde molecolari e proteggendo i punti dagli agenti biomolecolari. La rappresentazione coniugata dell'Anticorpo di questi punti può essere utile per la diagnosi ed il trattamento di cancro. I punti di quantum Quasi-IR possono aiutare la tessuto-rappresentazione più profonda, dato che l'indicatore luminoso quasi-IR penetra l'indicatore luminoso visibile più profondo del tessuto. Le vite dello stato eccitato dei punti di Quantum' (2~10 NS) aumentano il loro valore per gli strumenti del tempo risolti della fluorescenza. Molti scelte di coniugazione e beni di stato eccitato dei punti li rendono utili per i biosensori basati sul energia-trasferimento di risonanza della fluorescenza.

Analisi Photoluminescent di OLEDs

Sulla Base delle sottile-pellicole, vantaggi di offerta di OLEDs sopra le Affissioni a cristalli liquidi: nessun backlighting, emissione di indicatore luminoso soltanto dai pixel attivi per potenza più bassa, più alta contrasto e colore-fedeltà, emissione più luminosa, più ampi visualizzazione-angoli, risposta temporale più veloce, migliore temperatura-stabilità e deposito sui substrati flessibili o trasparenti.

Una tensione applicata attraverso le unità di circuito di OLED gli elettroni (Fig. 4A) e fori (Fig. 4B) nel livello organico in cui la ricombinazione accade per emettere i fotoni (Fig. 4C). Qui, fotoni dalla luce bianca blu, verde e rossa del rendimento degli emettitori. La Composizione, lo spessore e la relazione fra i vari livelli regolamentano la luminescenza di OLED.

La Figura 4. l'operazione in 3 fasi, A di OLED alle frecce di C. White mostra il flusso di es (giallo) e dei fori (bianchi) dagli elettrodi. Starbursts in C è ricombinazione del elettrone-foro nel livello organico seguito dall'emissione del fotone.

La Fig. 5 mostra la disintegrazione fosforescente di un emettitore Universale della Visualizzazione con una vita > dei µs 1, registrata su un TCSPC-FLUOROLOG®.

Figura 5. disintegrazione Fosforescente di un emettitore organico da un PHOLED, facendo uso di un ® di TCSPC-FLUOROLOG nel modo della fronte-fronte di taglio (per i campioni solidi), risolvente da <100 ps > a 200 µs. ëexc = 335 nanometro NanoLED (gli impulsi di 800 ps); ëem = 520 nanometro. R2 per la coda-misura = 0,995.

Strumenti di Spex® per i Punti e OLEDs di Quantum

Lo spettrofluorometro modulare di FLUOROLOG® è fornito per UV allo costante-stato quasi-IR ed alle misure del tempo risolte (da <100 ps) per la ricerca di fotoluminescenza. Lo strumento può fare l'anisotropia risolta di tempo e dello costante-stato per i moti molecolari e le forme, con due rivelatori di TCSPC: il nostro TBX-05 (300-850 nanometro, 180 ps) e Hamamatsu 9170-75 (900-1700 nanometro, 300 ps). I Monocromatori e le grate hanno arso per UV-visibile o il quasi-IR nel T-Formato può ottimizzare il sistema. Un adattatore scambiabile per la lampada allo xeno e NanoLED converte fra lo costante-stato ed i modi del tempo risolti. NanoLEDs è sorgenti di luce pulsate di TCSPC (~1 NS = 200 ps, 10 ripetizione di kHz-1 Megahertz valutano), compreso profondo-UV (265, 280 e 295 nanometro) ed è intercambiabile con SpectraLEDs (500 impulsi di NS al CW) per gli studi di fosforescenza.

la Cella-Rappresentazione, biosensing e l'circuito-analisi nanophotonic richiedono la risoluzione microscopica, la vasta sensibilità spettrale e gli ampi intervalli dinamici e cinetici, se il nostro microscopio confocale modulare di DYNAMIC™ con risoluzione di tempo dello costante-stato ps--NS e mappando a 1 µm.

Il sistema può essere accoppiato al FLUOROLOG®. La Fig. 6 mostra i punti di quantum dei Cd in un wafer a semiconduttore, con contributo tral di spec. dei punti' (ëexc = 350 nanometro).

Figura mappatura Spettrale e spaziale di 6. del quantum di CdSe punteggia in una matrice semi conduttrice di un wafer a semiconduttore. A è l'immagine del luminoso-campo; i punti colore-codificati per le regioni spettrali di interesse sono spettri di emissione (B).

Conclusioni

Per i ricercatori di SWNTs, offriamo il NANOLOG® e il NANOSIZER®. I Ricercatori dei punti di quantum possono usare il nostro FLUOROLOG®. Per la maturazione della tecnologia di OLED, abbiamo strumenti di TCSPC per risolvere le vite fluorescenti. Le applicazioni Biologiche troveranno il ™ DINAMICO importante. HORIBA Scientifico ha lo spettrofluorometro ottimale per ricerca in nanotecnologia in queste aree.

Sorgente: Nota di Applicazione del Gruppo di Fluorescenza di SPEX® F-28 “Nanophotonics con gli Strumenti di Fluorescenza da HORIBA Scientifico„

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego HORIBA Scientifico

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

Last Update: 13. June 2013 06:42

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