De Toepassingen van Nanophotonics Met de Instrumenten van de Fluorescentie Van Wetenschappelijke HORIBA

Besproken Onderwerpen

Achtergrond
SWNT Photoluminescence en NanoLog®
Photoluminescence van QuantumPunten
Photoluminescent Analyse van OLEDs
De Instrumenten van Spex® voor QuantumPunten en OLEDs
Conclusies

Achtergrond

Dit artikel beschrijft sommige toepassingen van fluorescentieinstrumenten van HORIBA Wetenschappelijk aan nanophotonics, b.v., singlewalled koolstof nanotubes (SWNTs), quantumpunten, en organische lichtgevende dioden (OLEDs).

De Quantum beperking beïnvloedt nanomaterials' photoluminescence: wanneer semiconducting nanoparticle kleiner is dan de het bohr-Exciton van het bulkmateriaal straal, is de bandgapenergie omgekeerd evenredig aan de nanoparticlegrootte. Kleinere nanoparticles hebben van de hogere energieabsorbering en emissie gewoonlijk eigenschappen dan grotere nanoparticles van het zelfde materiaal.

SWNT Photoluminescence en NanoLog®

Fig. 1 schetst het proces van semiconducting photoluminescence SWNT. De dalende absorptie en emissieenergieën van individuele species SWNT correleren direct met diameters van analyse van radiale ademhalingswijzen van de spectroscopie Raman. Bepaalde (n, m) waarden van semiconducting gelijke SWNTs voorspelden bandgaps tussen valentie en geleidingsvermogenbanden. (Metaal en semi-metallic SWNTs met ononderbroken valentie en de geleidingsvermogen-banden tonen weinig of geen photoluminescence.)

Een NANOLOG® (dubbel-raspt opwindingsmonochromator, de spectrograaf van de weergaveemissie met een verkiesbaar-raspt torentje, en vloeibaar-n-gekoelde2 inGaAs-Serie detector met meerdere kanalen) heeft optimale opwindingsoptica voor onderzoek SWNT of om het even welke stevige steekproef in rechte hoek of voor-gezichtsspiegelconfiguraties. De emissiespectrometer heeft verkiesbare gratings in een torentje voor snelle, gemakkelijke aanwinst van spectrums opzetten dichtbijgelegen-IRL. Één grating heeft enkelschots dekking van > 500 NM met een detector gevoelig van 800-1700 NM.

Figuur 1. Semiconducting-SWNT photoluminescenceabsorptie en emissie. De banden van de Geleiding zijn rood; de valentie banden zijn blauw. De Elektronen zijn geel; de gaten zijn witte cirkels. De Kleine zwarte pijlen zijn stralings of nonradiative overgangen van S of gaten tussen verschillende band-niveaus. Vx en CX zijn specifieke valentie of geleidingsvermogenbanden.

De Verbeterde emissiespectrums verstrekken EEMs voor een waaier van opwindingsgolflengten; de aanwinsten nemen slechts notulen. De Opwinding band strekt zich van 0-14 NM uit; de spectrometer spleten variëren van 0-16 mm met grating 1200 groove/mm. Een orde-sorterende filter verhindert zichtbaar licht de spectrometer in te gaan.

EEMs wordt gecompileerd (Fign. 2A en B) door onze exclusieve software NANOSIZER® om samenstelling SWNT (Fig. 2C) te bepalen. Een dubbel windingsalgoritme (Hangend US-brevet) in NANOSIZER® verwerkt opwinding en emissievormen van de golflengte gelijktijdig de gecoördineerde lijn voor elke species gegevens; de bijdragen van alle spectrale banden in een gebied van belang worden gevonden. De eem- gegevens (Fig. 2, stevige lijnen) en de simulaties (contourkaarten) worden van twee opschortingen SWNT van verschillende productieprocessen voornaam door verschillende grootte en de spiraalvormige distributies gegeven: hoge druk koolstof-monoxide methode (HiPCO, Fig. 2A); kobalt-molybdeen katalytische methode (CoMoCAT, 2B). Fig. 2A identificeert vijf belangrijke species HiPCO; Fig. 2B indentifies vier belangrijke species CoMoCAT. Fig. 2C, een spiraalvormige die kaart van species in Fign. 2A worden gevonden en B, brengt spiraalvormige hoek tegenover diameter SWNT tegen intensiteit van emissie (symboolgrootte) in kaart. Merk op dat de buizen HiPCO een grotere gemiddelde diameter dan CoMoCAT hebben. De simulatie geeft nauwkeurige analyse van samenstelling SWNT op IBM - compatibele PC in notulen.

Figuur 2. Quantum opwinding-emissie (A en B) en spiraalvormige (c) kaarten van de opschortingen van HiPCO en van Co-MoCAT SWNT, die een NANOLOG® gebruiken. De Stevige lijnen (A en B) zijn gegevens; de kleuren contouren zijn simulaties. De grootte van het Symbool (c) toont relatieve omvang voor HiPCO (cirkels) en CoMOCAT (vierkanten), elk genormaliseerd aan 1. R2 de waarden voor de simulaties zijn 0.997 (HiPCO) en 0.999 (CoMoCAT).

Photoluminescence van QuantumPunten

Banden van de Quantumpunten de' absorptie hebben brede spectrale eigenschappen en nauwkeurige tunability van hun emissiebanden. Hun absorptiespectrums stammen uit vele overlappende banden die bij hogere energieën stijgen. Elke absorptieband beantwoordt aan een energie-overgang tussen afzonderlijke elektron-gat (exciton) energie-niveaus; de kleinere punten geven een eerste exciton piek bij kortere golflengten.

Een foton wordt uitgezonden wanneer een elektron van geleiding-band rand aan valentieband kruist. De energie van het Foton is evenredig aan bandgap, door de het bohr-Exciton van het bulkmateriaal straal en de grootte van de quantumpunt wordt bepaald (Fig. 3 die).

Figuur 3. Quantum beperking voor quantumpunten. De banden van de Valentie en van het geleidingsvermogen zijn blauw en rood, respectievelijk. De Samenstelling van punten A en B is identiek; slechts varieert de bulkstraal met betrekking tot vaste de bohr-Exciton straal.

De Quantum punten' voordelen in vergelijking met standaard organische fluorophores zijn: Één enkele bron kan veelvoudige punten opwekken die over een brede waaier uitzenden, die selectieve uitsluiting van opwindingslicht geven van de gemeten emissie. De Quantum punten hebben de hoge fluorescente en sterke twee opbrengsten van de fotonabsorptie, zodat zijn zij tot 1000 keer helderder, voor betere weergaveresolutie. Hun melodieuze bandgaps bieden toepassingen zoals wit-lichte LEDs en andere vertoningen aan.

De Meeste quantumpunten worden gemaakt van giftige elementen (b.v., Pb, CD, Se, en Te). Hun photoluminescence kan voor biologische interactie gevoelig zijn, zo vereisen de meeste biologische toepassingen van quantumpunten een deklaag (gewoonlijk een triblockcopolymeer die), de punten niet-toxisch maken maar ook de punten aan moleculaire sondes helpen te vervoegen, en de punten beschermen tegen biomoleculaire agenten. Kan de verenigde weergave van het Antilichaam van deze punten voor diagnose en behandeling van kanker nuttig zijn. De quantumpunten dichtbijgelegen-IRL kunnen diepere weefsel-weergave helpen, want het licht dichtbijgelegen-IRL weefsel dieper dan zichtbaar licht doordringt. De Quantum punten' wekten staatslevens (2~10 NS) op verhogen hun waarde voor tijd-vastbesloten fluorescentieinstrumenten. Vele die vervoegingskeuzen en op:wekken-staatseigenschappen van punten maken hen voor biosensors nuttig bij de energie-overdracht van de fluorescentieresonantie wordt gebaseerd.

Photoluminescent Analyse van OLEDs

Gebaseerd op dun-films, OLEDs aanbiedingsvoordelen over LCDs: geen het backlighting, emissie van licht slechts van actieve pixel voor lagere macht, hogere contrast en kleur-trouw, helderdere emissie, bredere be*kijken-hoeken, snellere tijdelijke reactie, betere temperatuur-stabiliteit, en deposito op flexibele of transparante substraten.

Een voltage over een kring OLED wordt toegepast drijft de elektronen (Fig. 4A) en gaten (Fig. 4B) in de organische laag waar de nieuwe combinatie voorkomt om fotonen (Fig. dat 4C) uit te zenden. Hier, brengen de fotonen van blauw, groene, en rode zenders wit licht op. De Samenstelling, de dikte, en de relatie tussen de diverse lagen regelen luminescentie OLED.

Figuur 4. OLED de verrichting in 3 stadia, A aan de White pijlen van C. toont stroom van (geel) S en (witte) gaten van elektroden. Starbursts in C is elektron-gat nieuwe combinatie in de organische die laag door fotonemissie wordt gevolgd.

Fig. 5 toont het fosforescerende bederf van een Universele zender van de Vertoning met een leven van > 1 die µs, op een tcspc-FLUOROLOG® wordt geregistreerd.

Figuur 5. Fosforescerend bederf van een organische zender die van een PHOLED, een tcspc-FLUOROLOG ® op voor-gezichtswijze gebruiken (voor stevige steekproeven die), van <100 ps > 200 µs oplossen. ëexc = 335 NM NanoLED (800 ps impulsen); ëem = 520 NM. R2 voor staart-geschikt = 0.995.

De Instrumenten van Spex® voor QuantumPunten en OLEDs

De modulaire spectrofluorometer FLUOROLOG® is uitgerust voor UV aan evenwichtstoestand dichtbijgelegen-IRL en tijd-vastbesloten metingen (van <100 ps) voor photoluminescenceonderzoek. Het instrument kan evenwichtstoestand en tijd vastbesloten anisotropie voor moleculaire moties en vormen, met twee detectors doen TCSPC: onze tbx-05 (300-850 NM, 180 ps), en Hamamatsu 9170-75 (900-1700 NM, 300 ps). Monochromators en gratings voor uv-Zichtbaar of dichtbijgelegen-IRL in het t-Formaat is opgevlamd kunnen het systeem optimaliseren dat. Een verwisselbare adapter voor xenonlamp en NanoLED zet tussen evenwichtstoestand en tijd-vastbesloten wijzen om. NanoLEDs is gepulseerde lichtbronnen TCSPC (~1 NS = 200 ps, 10 kHz-1 herhalingstarieven van Mhz), met inbegrip van diep-uv (265, 280, en 295 NM), en is verwisselbaar met SpectraLEDs (500 NSimpulsen aan CW) voor fosforescentiestudies.

Cel-Weergave, en de nanophotonic kring-analyse die vereisen microscopische resolutie, brede spectrale gevoeligheid, en brede dynamische en kinetische die waaiers de biosensing, door onze modulaire confocal microscoop en DYNAMIC™ met evenwichtstoestand ps-aan-NS- tijdresolutie, in kaart te brengen aan 1 µm worden verstrekt.

Het systeem kan aan FLUOROLOG® worden gekoppeld. Fig. 6 toont CdS quantumpunten in een halfgeleiderwafeltje, samen met de tral bijdrage van de punten' specificatie (ëexc = 350 NM).

Figuur 6. Spectrale en ruimteafbeelding van quantumpunten CdSe in een matrijs in vaste toestand van een halfgeleiderwafeltje. A is het helder-gebiedsbeeld; color-coded vlekken voor spectrale gebieden van belang zijn emissiespectrums (b).

Conclusies

Voor onderzoekers van SWNTs, bieden wij NANOLOG® en NANOSIZER® aan. De Onderzoekers van quantumpunten kunnen onze FLUOROLOG® gebruiken. Voor rijpende technologie OLED, hebben wij instrumenten TCSPC om fluorescente levens op te lossen. De Biologische toepassingen zullen DYNAMISCHE ™ belangrijk vinden. Wetenschappelijke HORIBA heeft de optimale spectrofluorometer voor nanotechnologieonderzoek op deze gebieden.

Bron: SPEX® Nota F-28 van de Toepassing van de Groep van de Fluorescentie „Nanophotonics met de Instrumenten van de Fluorescentie van Wetenschappelijke HORIBA“

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve Wetenschappelijke HORIBA

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

Last Update: 13. June 2013 06:26

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit