科学 HORIBA からの蛍光性の器械との Nanophotonics アプリケーション

カバーされるトピック

背景
SWNT Photoluminescence および NanoLog®
Quantum の点の Photoluminescence
OLEDs の Photoluminescent 分析
Quantum 点および OLEDs のための Spex® の器械
結論

背景

この記事は nanophotonics に、例えば科学HORIBA singlewalled カーボン nanotubes (SWNTs)、量の点および有機性発光ダイオードからの蛍光性の器械のあるアプリケーションを記述します (OLEDs)。

Quantum の拘束は nanomaterials に」 photoluminescence 影響を与えます: 半導体の nanoparticle が第一次製品の Bohr 励起子の半径より小さいとき、 bandgap エネルギーは nanoparticle のサイズに反比例しています。 小さい nanoparticles に通常同じ材料のより大きい nanoparticles より高エネルギーの吸光度および放出特性があります。

SWNT Photoluminescence および NanoLog®

図 1 は半導体 SWNT の photoluminescence のプロセスをスケッチします。 個々の SWNT 種の減少した吸収および放出エネルギーはラマン分光学からの放射状の呼吸モードの分析からの直径に直接関連します。 確か (n、 m) 半導体の原子価間の SWNTs のマッチによって予測される bandgaps の値および導電率バンド。 (連続的な原子価の金属および半金属 SWNTs および導電率バンドはほとんど photoluminescence を示します。)

NANOLOG® (二重耳障りな刺激モノクロメーター、イメージ投射放出分光写真器、および選択可能耳障りなタレットが付いている多重チャンネルの2液体 N 冷却された InGaAs アレイ探知器) に直角または前部表面ミラー構成で SWNT の研究または固体サンプルのための最適の刺激光学があります。 放出分光計はほぼ IR スペクトルの急速で、容易な獲得のための宝塔内砲架で選択可能な格子を備えています。 1 つの格子に > 800-1700 nm から敏感な探知器との 500 nm の単発式適用範囲があります。

図 1. 半導体SWNT の photoluminescence の吸収および放出。 伝導帯は赤いです; 原子価バンドは青いです。 電子は黄色いです; 穴は白い円です。 小さく黒い矢は異なるバンドレベルの間の ES または穴の放射または非放射転移です。 Vx および cx は特定の原子価または導電率バンドです。

訂正された発光スペクトルは刺激波長の範囲に EEMs を提供します; 獲得は分だけかかります。 帯域通過刺激は 0-14 nm から及びます; 分光計スリットは 1200 groove/mm の格子との 0-16 の mm から変わります。 順序ソートフィルターは可視ライトが分光計を入力することを防ぎます。

EEMs はコンパイルされます (SWNT の構成 (図 2C を定める) 私達の排他的な NANOSIZER® のソフトウェアによる Figs. 2A および B)。 NANOSIZER® の二重回旋のアルゴリズム (保留中の U.s.-pat.) は同時に各種のための刺激および放出波長の座標の線形計算します; 興味の領域のすべての分光バンドからの貢献はあります。 EEM データ (図 2 の実線) および別のサイズによって区別される異なった製造工程の 2 つの SWNT の中断からのシミュレーション (等高線図) および螺旋形の分布は与えられます: 高圧カーボン一酸化物方法 (HiPCO、図 2A); コバルトモリブデンの触媒作用方法 (CoMoCAT、 2B)。 図 2A は HiPCO 5 つの主要な種を識別します; 図 2B は CoMoCAT 4 つの主要な種を indentifies。 図 2C の Figs. 2A で見つけられる螺旋形のマップおよび種の B は放出 (記号のサイズ) の強度に対して、螺旋形の角度を対 SWNT の直径計画します。 HiPCO の管が CoMoCAT より大きい中間の直径を備えていることに注目して下さい。 シミュレーションは分の IBM と互換性のあるパソコンの SWNT の構成の精密な分析を与えます。

図 2. Quantum の刺激放出 (NANOLOG® を使用して HiPCO そして共同MoCAT SWNT の中断の A および B) および螺旋形の (c) マップ。 実線 (A および B) はデータです; カラー輪郭はシミュレーションです。 記号のサイズ (c) は HiPCO (円) のための相対的な振幅を示し、 CoMOCAT (正方形) は、シミュレーションのための 1. R2 値に正規化するそれぞれ 0.997 です (HiPCO) および 0.999 (CoMoCAT)。

Quantum の点の Photoluminescence

Quantum の点の」吸収バンドに放出バンドの広い分光機能そして精密な tunability があります。 吸収スペクトルは高エネルギーで増加する多くの重複バンドから生じます。 各吸収バンドは離散電子穴 (励起子) のエネルギーレベル間のエネルギー転移に対応します; より小さい点はより短い波長で最初の励起子のピークを与えます。

光子は電子が伝導バンド端から原子価バンドに交差するとき出ます。 光子エネルギーは第一次製品の Bohr 励起子の半径および量の点のサイズ (図 3) によって定められる bandgap に比例しています。

量の点のための図 3. Quantum の拘束。 原子価および導電率バンドは青および赤いです、それぞれ。 点 A および B の構成は同一です; バルク半径だけ固定 Bohr 励起子の半径に関連して変わります。

標準有機性 fluorophores と比較される Quantum の点の」利点は次のとおりです: 単一ソースは測定された放出からの刺激ライトの選択的な排除を与える広い範囲に出る多重点を刺激できます。 Quantum の点に高い蛍光および強い光子吸収の収穫 2 つあります、従ってよりよいイメージ投射解像度のための 1000 倍までより明るいです。 調整可能な bandgaps は白ライト LEDs および他のようなアプリケーションを表示提供します。

ほとんどの量の点は有毒な要素 (例えば、鉛、カドミウム、 Se および Te) から成っています。 photoluminescence はそう量の点のほとんどの生物的アプリケーション必要としまコーティング (通常 triblock の共重合体)、レンダリングを点を無毒な、分子プローブに点の活用をまた助け biomolecular エージェントから保護します点生物的相互作用に敏感かもしれ。 これらの点の抗体の共役イメージ投射は癌の診断そして処置のために有用かもしれません。 ほぼ IR 量のより深いティッシュイメージ投射を助けるほぼ IR ライトはティッシュの深いより可視ライトを突き通します。 Quantum の点の」励起状態の寿命 (2~10 ns) はタイム解決する蛍光性の器械のために価値を増加します。 点の多くの活用の選択および興奮州の特性はそれらを蛍光性共鳴エネルギー転送に基づいてバイオセンサーのために有用にさせます。

OLEDs の Photoluminescent 分析

薄フィルムに基づいて、 LCDs 上の OLEDs の提供の利点: 低い電力のための実行中ピクセルからのだけライトの逆光照明無し、放出、適用範囲が広いですか透過基板のハイコントラストおよびカラー忠誠、より明るい放出、より広い観覧角度、より速く一時的な応答、よりよい温度安定性および沈殿。

光子 (図 4C) を出すために組み変えが発生する有機性層に OLED の本塁打を渡って電子 (図 4A) および穴 (図 4B) 適用される電圧。 ここでは、青、緑、および赤いエミッターからの光子は白色光をもたらします。 さまざまな層間の構成、厚さおよび関係は OLED の冷光を調整します。

3 つの段階の図 4. OLED 操作、 C. White のの矢への A は ES (黄色) および電極からの穴の流れを (白い) 示します。 C の Starbursts は光子の放出に先行している有機性層の電子穴の組み変えです。

図 5 は TCSPC-FLUOROLOG® に記録される > 1 µs の寿命のユニバーサル表示エミッターの燐光性の腐食を示します。

図 5. <100 ps から > 200 の µs に解決する前部表面モードの TCSPC-FLUOROLOG の ® を使用して PHOLED からの有機性エミッターの燐光性の腐食、 (固体サンプルのために)。 ëexc = 335 nm NanoLED (800 ps のパルス); ëem = 520 nm。 テール適合のための R2 = 0.995。

Quantum 点および OLEDs のための Spex® の器械

モジュラー FLUOROLOG® の spectrofluorometer は photoluminescence の研究のためのほぼ IR の定常およびタイム解決する測定への紫外線のために (<100 ps から) 装備されています。 器械は、定常のおよび 2 つの TCSPC の探知器との分子動きそして形の時間によって解決される異方性をすることができます: 私達の TBX-05 (300-850 nm、 180 ps)、および浜松 9170-75 (900-1700 nm、 300 ps)。 モノクロメーターおよび格子は紫外線目に見えるのために燃えましたまたは T フォーマットのほぼ IR はシステムを最適化できます。 キセノンランプおよび NanoLED のための切替可能なアダプターは定常およびタイム解決するモードの間で変換します。 NanoLEDs は深紫外線を含む脈打った TCSPC の光源 (~1 ns は = 200 ps、繰返し 10 の kHz1 の MHz の評価します)、 (265、 280、および 295 nm) で、および燐光性調査のための SpectraLEDs (CW への 500 の ns のパルス) と交換可能です。

biosensing セルイメージ投射および nanophotonic 回路分析は 1 つの µm に顕微鏡の解像度、広いスペクトル感度および広くダイナミックな、運動範囲を、定常 ps に ns 時間解像度の私達のモジュラー DYNAMIC™の共焦点の顕微鏡、およびマップによって必要とします。

システムは FLUOROLOG® につなぐことができます。 図 6 は点と共に半導体ウエハーでカドミウムの量の点を」、 spec- の tral 貢献 (ëexc = 350 nm) 示します。

CdSe の量の 6. は半導体ウエハーのソリッドステートマトリックスで分光および空間的なマップ点を打ちます。 A は明るフィールド画像です; 興味の分光領域のための色分けされた点は発光スペクトル (b) です。

結論

SWNTs の研究者のために、私達は NANOLOG® および NANOSIZER® を提供します。 量の点の研究者は私達の FLUOROLOG® を使用できます。 OLED の技術を成熟させるために、私達に蛍光寿命を解決する TCSPC の器械があります。 生物的アプリケーションはダイナミックな™を重要見つけます。 科学 HORIBA にこれらの領域でナノテクノロジーの研究のための最適 spectrofluorometer があります。

ソース: 」科学 HORIBA からの蛍光性の器械との SPEX® の蛍光性のグループのアプリケーションノート F-28 「Nanophotonics

このソースのより多くの情報のために科学 HORIBA を訪問して下さい

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

Last Update: 13. June 2013 06:46

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