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Aplicações de Nanophotonics Com os Instrumentos da Fluorescência de HORIBA Científico

Assuntos Cobertos

Fundo
SWNT Photoluminescence e o NanoLog®
Photoluminescence de Pontos do Quantum
Análise Fotoluminescente de OLEDs
Instrumentos de Spex® para Pontos e OLEDs do Quantum
Conclusões

Fundo

Este artigo descreve algumas aplicações de instrumentos da fluorescência de HORIBA Científico ao nanophotonics, por exemplo, nanotubes singlewalled do carbono (SWNTs), pontos do quantum, e diodos luminescentes orgânicos (OLEDs).

O confinamento do Quantum afecta photoluminescence dos nanomaterials': quando o nanoparticle semiconducting é menor do que o raio do Bohr-Exciton de material de maioria, a energia do bandgap é inversamente proporcional ao tamanho do nanoparticle. Os nanoparticles Menores têm geralmente propriedades da absorvência e da emissão de uma energia mais alta do que nanoparticles maiores do mesmo material.

SWNT Photoluminescence e o NanoLog®

O Fig. 1 esboça o processo de photoluminescence semiconducting de SWNT. As energias de diminuição da absorção e da emissão de espécies individuais de SWNT correlacionam directamente com os diâmetros da análise de modos de respiração radiais da espectroscopia de Raman. Certo (n, m) valores de bandgaps previstos de SWNTs fósforo semiconducting entre o valence e faixas da condutibilidade. (SWNTs Metálico e semi-metálico com valence contínuo e as condutibilidade-faixas mostram quase nenhum photoluminescence.)

Um NANOLOG® (monocromador dobro-grating da excitação, espectrografia da emissão da imagem lactente com uma torreta selecionável-grating, e detector2 líquido-N-de refrigeração multichannel da InGaAs-disposição) tem o sistema ótico óptimo da excitação para a pesquisa de SWNT ou toda a amostra contínua em configurações do espelho do direito-ângulo ou da dianteiro-face. O espectrómetro da emissão tem gratings selecionáveis em uma montagem de torreta para a aquisição rápida, fácil dos espectros próximo-IR. Um grating tem a cobertura do único-tiro > de 500 nanômetro com um detector sensível de 800-1700 nanômetro.

Figura 1. absorção e emissão Semiconducting-SWNT do photoluminescence. As faixas de Condução são vermelhas; as faixas do valence são azuis. Os Elétrons são amarelos; os furos são círculos brancos. As setas pretas Pequenas são transições radiative ou nonradiative do e-s ou dos furos entre faixa-níveis diferentes. Vx e a CX são faixas específicas do valence ou da condutibilidade.

Os espectros de emissão Corrigidos fornecem EEMs para uma escala de comprimentos de onda da excitação; as aquisições tomam somente actas. A Excitação passa-banda varia de 0-14 nanômetro; as réguas do espectrómetro variam de 0-16 milímetros com um grating de 1200 groove/mm. Um filtro declassificação impede que a luz visível entre no espectrómetro.

EEMs é compilado (Figos. 2A e B) por nosso software exclusivo de NANOSIZER® para determinar a composição de SWNT (Figo. 2C). Um algoritmo dobro da convolução (US-PAT. Pendente) no NANOSIZER® computa simultaneamente a linha formas da coordenada do comprimento de onda da excitação e da emissão para cada espécie; as contribuições de todas as faixas espectrais em uma região de interesse são encontradas. Os dados de EEM (Fig. 2, linhas contínuas) e as simulações (mapas de contorno) de duas suspensões de SWNT dos processos de manufactura diferentes distinguidos pelo tamanho diferente e as distribuições helicoidais são dados: método de alta pressão do carbono-monóxido (HiPCO, Figo. 2A); método catalítico do cobalto-molibdênio (CoMoCAT, 2B). Figo. 2A identifica cinco espécies principais de HiPCO; Figo. 2B indentifies quatro espécies principais de CoMoCAT. Figo. 2C, um mapa helicoidal da espécie encontrou nos Figos. 2A e B, ângulo helicoidal dos lotes contra o diâmetro de SWNT contra a intensidade da emissão (tamanho do símbolo). Note que as câmaras de ar de HiPCO têm um diâmetro médio maior do que CoMoCAT. A simulação dá a análise precisa da composição em uma IBM - PC compatível de SWNT nas actas.

Figura excitação-emissão de 2. Quantum (A e B) e (c) mapas helicoidais de suspensões de HiPCO e de Co-MoCAT SWNT, usando um NANOLOG®. Linhas contínuas (A e B) são dados; os contornos da cor são simulações. Os tamanhos do Símbolo (c) mostram amplitudes relativas para HiPCO (círculos) e CoMOCAT (quadrados), cada um normalizado aos valores de 1.2 R para as simulações é 0,997 (HiPCO) e 0,999 (CoMoCAT).

Photoluminescence de Pontos do Quantum

As faixas de absorção dos pontos do Quantum' têm características espectrais largas e o tunability preciso de suas faixas da emissão. Seus espectros de absorção provêm de muitas faixas de sobreposição que aumentam em umas energias mais altas. Cada faixa de absorção corresponde a uma energia-transição entre energia-níveis discretos do elétron-furo (exciton); os pontos menores dão um primeiro pico do exciton em uns comprimentos de onda mais curtos.

Um fotão é emitido quando um elétron se cruza da borda da condução-faixa à faixa do valence. A energia do Fotão é proporcional ao bandgap, determinado pelo raio do Bohr-Exciton de material de maioria e pelo tamanho do ponto do quantum (Fig. 3).

Figura um confinamento de 3. Quantum para pontos do quantum. As faixas do Valence e da condutibilidade são azuis e vermelhas, respectivamente. A Composição dos pontos A e B é idêntica; somente o raio maioria varia relativo ao raio fixo do Bohr-Exciton.

As vantagens dos pontos do Quantum' comparadas aos fluorophores orgânicos padrão são: Uma única fonte pode excitar os pontos múltiplos que emitem-se sobre uma escala larga, dando a exclusão selectiva da luz da excitação da emissão medida. Os pontos do Quantum têm dois rendimentos fluorescentes e fortes altos da absorção de fotão, assim que são até 1000 vezes mais brilhantes, para a melhor definição da imagem lactente. Seus bandgaps ajustáveis oferecem aplicações tais como o Diodo emissor de luz da branco-luz e o outro indicadores.

A Maioria de pontos do quantum são feitos de elementos tóxicos (por exemplo, Pb, Cd, SE, e Te). Seu photoluminescence pode ser sensível às interacções biológicas, de aplicações tão a maioria biológicas de pontos do quantum exige um revestimento (geralmente um copolímero do triblock), a rendição os pontos não-tóxicos mas igualmente ajudando a conjugar os pontos às pontas de prova moleculars, e protegendo os pontos dos agentes biomoleculares. A imagem lactente conjugada Anticorpo destes pontos pode ser útil para o diagnóstico e o tratamento do cancro. Os pontos do quantum Próximo-IR podem ajudar a uma tecido-imagem lactente mais profunda, porque a luz próximo-IR penetra uma luz do que visível mais profunda do tecido. As vidas do estado entusiasmado dos pontos do Quantum' (2~10 ns) aumentam seu valor para instrumentos tempo-resolved da fluorescência. Muitas escolhas da conjugação e propriedades do entusiasmado-estado dos pontos fazem-nos úteis para os biosensors baseados em energia-transferência da ressonância da fluorescência.

Análise Fotoluminescente de OLEDs

Baseado em fino-filmes, vantagens da oferta de OLEDs sobre LCDs: nenhum backlighting, emissão da luz somente dos pixéis activos para a mais baixa potência, contraste e cor-fidelidade mais alta, emissão mais brilhante, visão-ângulos mais largos, resposta temporal mais rápida, melhor temperatura-estabilidade, e depósito em carcaças flexíveis ou transparentes.

Uma tensão aplicada através das movimentações de circuito de OLED os elétrons (Figo. 4A) e furos (Figo. 4B) na camada orgânica onde a recombinação ocorre para se emitir fotão (Figo. 4C). Aqui, os fotão dos emissores azuis, verdes, e vermelhos rendem a luz branca. A Composição, a espessura, e a relação entre as várias camadas regulam a luminescência de OLED.

A Figura 4. operação em 3 fases, A de OLED às setas de C. Branco mostra o fluxo de e-s (amarelo) e de furos (brancos) dos eléctrodos. Starbursts em C é recombinação do elétron-furo na camada orgânica seguida pela emissão do fotão.

O Fig. 5 mostra a deterioração fosforescente de um emissor Universal do Indicador com uma vida > dos µs 1, gravada em um TCSPC-FLUOROLOG®.

Figura 5. deterioração Fosforescente de um emissor orgânico de um PHOLED, usando um ® de TCSPC-FLUOROLOG no modo da dianteiro-face (para amostras contínuas), resolvendo de <100 picosegundo > a 200 µs. ëexc = 335 nanômetro NanoLED (pulsos de 800 picosegundos); ëem = 520 nanômetro. R2 para o cauda-ajuste = 0,995.

Instrumentos de Spex® para Pontos e OLEDs do Quantum

O spectrofluorometer modular de FLUOROLOG® é equipado para UV às medidas de estado estacionário e tempo-resolved do próximo-IR (de <100 picosegundo) para a pesquisa do photoluminescence. O instrumento pode fazer a anisotropia de estado estacionário e hora resolvida para movimentos moleculars e formas, com os dois detectores de TCSPC: nosso TBX-05 (300-850 nanômetro, 180 picosegundos), e o Hamamatsu 9170-75 (900-1700 nanômetro, 300 picosegundos). Os Monocromador e os gratings chamejaram para Uv-visível ou o próximo-IR no T-Formato pode aperfeiçoar o sistema. Um adaptador switchable para a lâmpada de xénon e o NanoLED converte entre modos de estado estacionário e tempo-resolved. NanoLEDs é luz-fontes pulsadas de TCSPC (~1 ns = 200 picosegundos, 10 repetição de kHz-1 Megahertz avalia), incluir profundo-UV (265, 280, e 295 nanômetro), e é permutável com SpectraLEDs (500 pulsos do ns ao CW) para estudos da fosforescência.

a Pilha-Imagem Lactente, biosensing, e a circuito-análise nanophotonic exigem a definição microscópica, a sensibilidade espectral larga, e escalas dinâmicas e cinéticas largas, desde que nosso microscópio confocal modular de DYNAMIC™ com definição de tempo picosegundo-à-ns de estado estacionário, e por traço a 1 µm.

O sistema pode ser acoplado ao FLUOROLOG®. O Fig. 6 mostra pontos do quantum dos Cd em uma bolacha de semicondutor, junto com contribuição tral das especs. dos pontos' (ëexc = 350 nanômetro).

Figura traço Espectral e espacial de 6. do quantum de CdSe pontilha em uma matriz de circuito integrado de uma bolacha de semicondutor. A é a imagem do brilhante-campo; os pontos cor-codificados para regiões espectrais de interesse são os espectros de emissão (b).

Conclusões

Para pesquisadores de SWNTs, nós oferecemos o NANOLOG® e o NANOSIZER®. Os Pesquisadores de pontos do quantum podem usar nosso FLUOROLOG®. Para amadurecer a tecnologia de OLED, nós temos os instrumentos de TCSPC para resolver vidas fluorescentes. As aplicações Biológicas encontrarão o ™ DINÂMICO importante. HORIBA Científico tem o spectrofluorometer o melhor para a pesquisa da nanotecnologia nestas áreas.

Source: Nota de Aplicação F-28 do Grupo da Fluorescência de SPEX® “Nanophotonics com os Instrumentos da Fluorescência de HORIBA Científico”

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor HORIBA Científico

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

Last Update: 13. June 2013 07:08

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