다루는 주제
배경
SWNT Photoluminescence 및 NanoLog ®
양자 점들의 Photoluminescence
OLEDs의 Photoluminescent 분석
양자 도트와 OLEDs에 대한 Spex ® 악기
결론
배경
이 문서에서 형광 악기의 일부 응용 프로그램에 대해 설명합니다 HORIBA 과학 nanophotonics, 예를 들어, singlewalled 탄소 나노튜브 (SWNTs), 양자 점, 그리고 유기 발광 다이오드 (OLEDs)에 있습니다.
양자 구속은 nanomaterials 'photoluminescence에 영향을 미칩니다 : semiconducting nanoparticle의 대량 자료의 Bohr - exciton 반경보다 작은 경우, 밴드갭 에너지 nanoparticle 크기 반비례합니다. 작은 nanoparticles는 일반적으로 동일한 소재의 큰 nanoparticles보다 높은 에너지 흡수 및 방출 특성이 있습니다.
SWNT Photoluminescence 및 NanoLog ®
그림. SWNT photoluminescence을 semiconducting 1 스케치는 프로세스. 개인 SWNT 종의 감소 흡수와 방출 에너지는 라만 분광에서 레이디얼 호흡 모드의 분석에서 직경과 직접 상관 관계. SWNTs를 semiconducting의 특정 (N, M) 값은 원자 및 전도성 밴드 사이의 예측 bandgaps 일치합니다. (연속과 금속과 반 금속 SWNTs 원자와 전도 - 밴드가 거의 또는 전혀 photoluminescence을 보여줍니다.)
NANOLOG ® (이중 격자 여기 단색, 선택 - 격자 터렛과 이미징 방출 분광기, 그리고 액체 - N 2 - 냉각 InGaAs - 배열 검출기 멀티채널가)에서 SWNT 연구 또는 고체 시료에 대한 최적의 여기 광을 마우스 오른쪽 단추로 각도 또는 프런트 - 얼굴 미러 구성합니다. 방출 분광계는 거의 IR 스펙트럼의 신속하고 쉬운 취득 터렛 마운트에서 선택할 통같이있다. 하나의 격자는 800-1700 nm의에서 민감한 감지기와 함께> 500 nm의 단일 - 촬영 범위를하고 있습니다.
그림 1. Semiconducting - SWNT photoluminescence 흡수 및 방출. 전도 밴드 빨간색, 발랑스 대역은 파란색이에요. 전자는 노란색, 흰색 동그라미 구멍이 있습니다. 작은 검은색 화살표는 발광 또는 nonradiative E - s의 전환하거나 다른 밴드 수준 사이에 구멍이 있습니다. VX 및 CX은 특정 원자 또는 전도성 밴드입니다.
수정된 방출 스펙트럼은 여기 파장의 범위 EEMs를 제공, 인수는 분 정도 소요. 0-14 NM에서 여기 대역 통과 범위, 분광계의 가늘고 길게 찢어진는 1200 홈 / mm 격자와 0~16밀리미터에서 다릅니다. 주문 정렬 필터는 분광계를 입력으로부터 가시 광선을 방지합니다.
EEMs는 우리의 독점적인 NANOSIZER ® SWNT 구성 (그림 2C)를 결정하기 위해 소프트웨어 (Figs. 2A와 B) 컴파일하고 있습니다. NANOSIZER ®에서 더블 회선 알고리즘 (. 미국 팻 보류) 동시에 여기 각 종족에 대한 방사 파장 조정 라인 모양을 계산, 관심 지역의 모든 스펙트럼 밴드의 기여가 발견됩니다. EEM 데이터 (그림 2, 고체 라인) 및 서로 다른 크기와 나선형 배포판에 의해 뛰어난 서로 다른 제조 공정의 두 SWNT 정지에서 시뮬레이션 (등고선지도)가 주어집니다 : 고압 탄소 일산화 방법 (HiPCO, 그림 2A).; 코발트 - 몰리브덴 촉매 방식 (CoMoCAT, 2B). 그림. 그림, 2A는 5 대 HiPCO 수종을 식별합니다. 2B는 네 가지 주요 CoMoCAT 수종을 indentifies. 그림. 2C, 무화과에서 발견된 인류의 나선형지도. 2A와 B, 플롯 헬리컬 각도 대 방출의 강도 (심볼 크기)에 대해 SWNT 직경. HiPCO 튜브가 CoMoCAT보다 큰 의미 직경을 가지고 있습니다. 시뮬레이션 분 IBM 호환 PC에서 SWNT 조성 정확한 분석을 제공합니다.
그림 2. 양자 여기 - 방출 사용 HiPCO와 공동 MoCAT의 SWNT의 정지의 (A와 B)와 헬리컬 (C)지도, NANOLOG ® 있습니다. 고체 라인 (A와 B) 데이터되며 컬러 등고선은 시뮬레이션입니다. 심볼 크기 (C)는 HiPCO (원) 및 CoMOCAT에 대한 상대 amplitudes (사각형), 1 표준 각각을 보여줍니다. 시뮬레이션을위한 R 2 값은 0.997 (HiPCO)와 0.999 (CoMoCAT)입니다.
양자 점들의 Photoluminescence
양자 도트 '흡수 밴드는 광범위한 스펙트럼 기능과 자신의 발광 밴드의 정확한 tunability 있습니다. 높은 에너지의 증가 많은 중복 밴드에서 그들의 흡수 스펙트럼의 줄기. 각각의 흡수 밴드는 이산 전자 - 홀 (exciton) 에너지 레벨 사이의 에너지 전환에 해당하는, 작은 점들이 짧은 파장에 첫 exciton 피크를 제공합니다.
전자가 전도 대역 에지에서 원자가 밴드에 십자가 때 광자가 방출됩니다. 광자 에너지는 대량 자료의 Bohr - exciton 반경 및 양자 도트의 크기 (그림 3)에 의해 결정, 밴드갭에 비례합니다.
양자 도트에 대한 그림 3. 양자 구속. 결합과 전도성 밴드는 파란색과 각각 빨간색입니다. 점들의 구성은 A와 B는 동일, 단지 대량 반경 고정 Bohr - exciton 반경에 상대적으로 다릅니다.
표준 유기 fluorophores에 비해 양자 점 '장점은 다음과 같습니다 단일 소스 측정 방출의 여기 광의 선택 배제를 제공 넓은 범위에서 발광 여러 점들을 자극 수 있습니다. 양자 점들이 높은 형광등과 강력한 두 광자 흡수 수율을 가지고, 그래서 그들은 더 나은 이미지 해상도를 위해, 1000 배 더 밝아까지입니다. 그들 조정할 수 bandgaps는 흰 빛 LED가 다른 디스플레이와 같은 애플 리케이션을 제공합니다.
대부분의 양자 점 (예, PB, CD, SE 및 테) 독성 요소를 만들 수 있습니다. 그들 photoluminescence 생물 학적 상호 작용에 민감 수 있으므로 양자 도트 대부분의 생물 학적 응용 프로그램은 무독성 점들을 렌더링, 코팅 (보통 트리 블록 공중 합체)가 필요뿐만 아니라, 분자 프로브로 점들을 활용하는 데 도움과 biomolecular 요원의 점들을 보호 . 이러한 점들의 항체 활용 이미징 암의 진단과 치료에 유용할 수 있습니다. 가까운 IR 빛을 가시 광선보다 깊은 조직을 침투에 대해 거의 IR 양자 점들은 조직 영상 깊은 원조 수 있습니다. 양자 도트 '흥분 상태 수명 (2 ~ 10 NS) 시간이 해결 형광 악기에 대한 자신의 가치를 향상시킬 수 있습니다. 많은 활용 선택과 점들의 흥분 상태 속성은 형광 공명 에너지 전달을 기반으로 biosensors 위해 유용합니다.
OLEDs의 Photoluminescent 분석
얇은 필름을 바탕으로, LCD는 이상 OLEDs 제공 장점 : 전용 저전력, 높은 명암과 색상 충실도, 밝은 방출, 넓은보기 - 앵글, 빠른 시간적 반응, 더 온도 안정성에 대한 활성 픽셀에서 빛을없이 백라이트, 방출, 유연한 또는 투명 기판과 증착.
OLED 회로에 걸쳐 적용되는 전압은 재조합이 (그림 4C) 광자를 방출하기 위해 발생하는 유기 층에 전자 (그림 4A) 및 구멍 (그림 4B)을 드라이브. 여기, 파랑, 녹색, 적색 방출 기에서 광자가 하얀 빛을 얻을 수 있습니다. 작곡, 두께, 그리고 여러 레이어 사이의 관계는 OLED의 발광을 규제.
그림 4. 3 단계에서 OLED 작업, C. 흰색 화살표로 전자의 흐름 (노란색)와 전극의 구멍 (흰색)를 보여줍니다. C에서 Starbursts은 광자 방출 다음 유기 층에 전자 홀 재조합 있습니다.
그림. 5에 기록된> 1 μs의 일생과 유니버설 디스플레이 방출의 인광을 발하는 부패 보여줍니다 TCSPC - FLUOROLOG의 ® 있습니다.
그림 5. 사용 PHOLED에서 유기 방출의 인광을 발하는 붕괴 TCSPC - FLUOROLOG을 ® 프런트 페이스 모드 (고체 샘플의 경우)에서 200 μs <100 PS>에서 해결. ëexc = 335 nm의 NanoLED (800 PS 펄스); ëem = 520 NM. 꼬리 - 적합 = 0.995위한 R2.
양자 도트와 OLEDs에 대한 Spex ® 악기
모듈 FLUOROLOG는 ® spectrofluorometer는 photoluminescence 연구에 가까운 IR 정상 상태 및 시간이 해결 측정 (<100 PS에서)에 자외선에 대한 갖추고 있습니다. 악기 두 TCSPC 탐지기로, 분자 움직임과 모양에 대한 정상 상태 및 시간이 해결 이방성 작업을 수행할 수 있습니다 우리 TBX - 05 (300-850 nm의, 180 PS), 그리고 하마 마츠 9170-75 (900-1700 nm의 300 PS ). UV - 가시 또는 T - 형식으로 가까운 IR에 대한 뭐래 Monochromators과 통같이는 시스템을 최적화할 수 있습니다. 크세논 램프와 정상 상태 및 시간이 해결 모드 사이 NanoLED 변환을위한 전환 어댑터. NanoLEDs는 펄스 아르 TCSPC 라이트 소스 (에 ~ 1 NS = 200 PS, 10 kHz에서 1 MHz의 반복 속도) (265, 280 및 295 nm의) 깊은 UV 포함하여, 그리고 (SpectraLEDs와 교환할 수있다 CW 500 NS 펄스 ) 인광 연구.
세포 이미징, biosensing, 및 회로 분석 nanophotonic는 미세한 해상도, 넓은 스펙트럼 감도, 넓은 동적 및 운동 범위, 정상 상태 PS - 투 - NS 시간 해상도의 모듈 동적 ™ 공촛점 현미경에 의해 제공하고, 1 매핑이 필요 μm의.
시스템에 결합 수 있습니다 FLUOROLOG ®. 그림. 6 점 '사양 - tral 기여 (ëexc = 350 NM)와 함께 반도체 웨이퍼의 CDS 양자 도트를 보여줍니다.
그림 6. 반도체 웨이퍼의 고체 매트릭스에 CdSe 양자 도트의 스펙트럼과 공간 매핑. A는 밝은 필드 이미지, 관심 지역에 대한 스펙트럼 색깔 명소 방출 스펙트럼 (B)입니다.
결론
SWNTs의 연구원, 우리는 제공 NANOLOG ® 및 NANOSIZER ® 있습니다. 양자 도트 연구원은 우리의 사용할 수 FLUOROLOG의 ® 있습니다. OLED 기술을 성숙을 위해, 우리는 형광 수명을 해결하기 위해 TCSPC 악기있다. 생물 학적 응용 프로그램은 동적 ™ 중요합니다. 발견할 것이다 HORIBA 과학은 이 분야에서 나노기술 연구에 대한 최적의 spectrofluorometer 있습니다.
출처 : SPEX ® 형광 그룹 애플 리케이션 노트 "HORIBA 과학에서 형광 악기 Nanophotonics"F - 28
이 원본에 대한 자세한 내용은 참조하시기 바랍니다 HORIBA 과학을