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与荧光仪器的 Nanophotonics 应用从科学的 HORIBA

包括的事宜

背景
SWNT Photoluminescence 和 NanoLog®
Quantum 小点 Photoluminescence
对 OLEDs 的 Photoluminescent 分析
为 Quantum 小点和 OLEDs 的 Spex® 仪器
结论

背景

即,此条款描述荧光仪器的有些应用从 HORIBA 科学对 nanophotonics singlewalled 碳 nanotubes (SWNTs),数量小点和有机发光二极管的 (OLEDs)。

Quantum 分娩影响 nanomaterials’ photoluminescence : 当半导体的纳米颗粒小于粒状材料的 Bohr 激子半径时, bandgap 能源是反比例的对纳米颗粒范围。 更小的 nanoparticles 比同一材料的更大的 nanoparticles 通常有高能吸光度和放射属性。

SWNT Photoluminescence 和 NanoLog®

图 1 速写半导体的 SWNT photoluminescence 的进程。 各自的 SWNT 种类越来越少的吸收和放射能源关联直接地与从对从喇曼分光学的辐形呼吸的模式的分析的直径。 确定 (n, m) 半导体的在化学价之间的 SWNTs 符合预测的 bandgaps 的值和导率范围。 (与持续化学价的金属和半金属 SWNTs 和导率范围显示很少或没有 photoluminescence。)

NANOLOG® (二重刺耳励磁单色仪、想象放射频谱图有一个可选刺耳炮塔的和多途径2液体 N 冷却的 InGaAs 列阵探测器) 有最佳的励磁光学 SWNT 研究或所有固定的范例的在直角或前表面镜子配置。 放射分光仪有可选的滤栅在近红外线光谱的迅速,容易的购买的一个炮塔座。 一滤栅有单发覆盖范围 > 500 毫微米与探测器敏感从 800-1700 毫微米。

图 1. 半导体的 SWNT photoluminescence 吸收和放射。 传导带是红色的; 化学价范围是蓝色的。 电子是黄色的; 漏洞是空白圈子。 小的黑色箭头是 ES 或漏洞的辐射性或非辐射的转移区别范围级别之间。 Vx 和 cx 是特定化学价或导率范围。

被更正的发射光谱为励磁波长的范围提供 EEMs; 购买需要仅分钟。 带通的励磁从 0-14 毫微米范围; 分光仪裂缝从与 1200 个 groove/mm 滤栅的 0-16 mm 变化。 顺序排序的补白防止可见光输入分光仪。

EEMs 被编译 (由我们确定 SWNT 构成的独有的 NANOSIZER® 软件的 Figs. 2A 和 B) (图 2C)。 一个双卷积算法 (待定的 U.s.-pat.) 在 NANOSIZER® 同时计算励磁和放射波长每个种类的坐标线形; 在区域利益找到从所有光谱范围的摊缴。 产生 EEM 数据 (图 2,实线) 和模拟 (等高线图) 从另外范围区分的不同的制造过程二 SWNT 停止和螺线配电器: 高压碳一氧化物方法 (HiPCO,图 2A); 钴钼催化作用的方法 (CoMoCAT, 2B)。 图 2A 识别五个主要 HiPCO 种类; 图 2B indentifies 四个主要 CoMoCAT 种类。 图 2C,在 Figs. 找到的种类螺线映射 2A 和 B,密谋螺线角度与 SWNT 直径强度放射 (符号范围)。 注意 HiPCO 管比 CoMoCAT 有一条更大的平均直径。 模拟产生对在一台与 IBM 公司机器兼容的个人计算机的 SWNT 构成的准确的分析在分钟。

图 2. Quantum 励磁放射 (A 和 B) 和 HiPCO 和共同的 MoCAT SWNT 暂挂螺线 (c) 映射,使用 NANOLOG®。 实线 (A 和 B) 是数据; 颜色等高是模拟。 符号范围 (c) 显示 HiPCO 的 (圈子) 相对高度,并且 CoMOCAT (正方形),其中每一正常化对2 模拟的 1. R 值是 0.997 (HiPCO) 和 0.999 (CoMoCAT)。

Quantum 小点 Photoluminescence

Quantum 小点’吸收带宽有清楚的光谱功能和他们的放射范围的准确的 tunability。 他们的吸收光谱源于增加在高能的许多重叠的范围。 每吸收带宽对应于在分离电子漏洞 (激子) 能源级别之间的一个能源转移; 更小的小点产生第一个激子峰顶在更短的波长。

当电子从传导范围边缘克服到化学价范围时,光子散发。 光子能源与 bandgap 是按比例,取决于粒状材料的 Bohr 激子半径和数量小点的范围 (图 3)。

图 3. 数量小点的 Quantum 分娩。 化学价和导率范围分别为蓝色和红色的。 小点 A 和 B 的构成是相同的; 仅批量半径变化相对固定的 Bohr 激子半径。

Quantum 小点’好处与标准有机 fluorophores 比较是: 一个唯一来源可能激发散发在一个清楚的范围的多个小点,产生励磁光有选择性的排除从被评定的放射的。 Quantum 小点有高萤光和严格的二个光子吸收产量,因此他们是 1000 次更加明亮的的更好的想象解决方法。 他们可调的 bandgaps 提供应用例如白光 LEDs 和其他显示。

多数数量小点由含毒物要素 (即,铅、 Cd、 Se 和 Te) 做成。 他们的 photoluminescence 可能是敏感的对生物交往,那么数量小点的多数生物应用要求涂层 (通常 triblock 共聚物),翻译无毒的小点,而且帮助共轭小点到分子探测和保护小点免受生物化子的作用者。 这些小点抗体共轭想象可能是有用的为癌症的诊断和处理。 近红外线数量小点也许帮助更加深刻的组织想象,为了近红外线光击穿组织深刻的比可见光。 Quantum 小点’受激态寿命 (2~10 ns) 为定期解决的荧光仪器增加他们的财产。 小点许多结合选择和兴奋状态属性使他们有用为在荧光共鸣能源调用基础上的生理传感器。

对 OLEDs 的 Photoluminescent 分析

凭稀薄影片, OLEDs 聘用好处超过 LCDs : 没有仅光后照光、放射从有效的低功率,更加大反差和颜色保真度的象素,更加明亮的放射、更宽的查看角度、更加快速的临时回应、更好的温度稳定性和证言在灵活或透明基体。

在 OLED 电路驱动器间适用的电压电子 (图 4A) 和漏洞 (图 4B) 到再结合发生散发光子的有机层 (图 4C)。 这里,从蓝色,绿色和红色放射器的光子产生白光。 构成、厚度和关系在多种层之间调控 OLED 发光学。

图 4. 在 3 个阶段的 OLED 运算,对 C. White 箭头的 A 显示 ES (黄色) 和漏洞流 (空白) 从电极。 Starbursts 用 C 是在光子放射跟随的这块有机层的电子漏洞再结合。

图 5 显示一台通用显示放射器的磷光性朽烂有寿命的 > 1 µs,记录在 TCSPC-FLUOROLOG®。

图 5. 磷光性朽烂从 PHOLED 的一台有机放射器,使用一 TCSPC-FLUOROLOG ® 在前表面模式下 (为固定的范例),解决从 <100 ps 对 > 200 µs。 ëexc = 335 毫微米 NanoLED (800 ps 脉冲); ëem = 520 毫微米。 尾标适应的 R2 = 0.995。

为 Quantum 小点和 OLEDs 的 Spex® 仪器

模件 FLUOROLOG® 莹光侧量器为紫外被装备对近红外线稳定和定期解决的评定 (从 <100 ps) photoluminescence 研究的。 仪器可能执行稳定和时刻被解决的各向异性现象的分子运动和形状,与二台 TCSPC 探测器: 我们的 TBX-05 (300-850 毫微米, 180 ps) 和滨松 9170-75 (900-1700 毫微米, 300 ps)。 单色仪和滤栅为紫外可视燃烧了或近红外线以这个 T 格式可能优选这个系统。 氙气灯和 NanoLED 的一台可转换的适配器转换在稳定和定期解决的模式之间。 NanoLEDs 是搏动的 TCSPC 光源 (~1 ns = 200 ps, 10 kHz1 MHz 重复对估计),包括深紫外 (265, 280 和 295 毫微米),并且与 SpectraLEDs (对 CW 的 500 ns 脉冲是可互换的) 发磷光研究的。

细胞想象, biosensing 和 nanophotonic 电路分析要求微观解决方法、清楚的光谱感光度和宽动态和运动范围,假设通过我们的有稳定 ps 对 ns 时间分辨率的模件 DYNAMIC™共焦的显微镜和映射对 1 µm。

这个系统可以被耦合到 FLUOROLOG®。 图 6 在半导体片显示 CdS 数量小点,以及小点’ spec- tral 摊缴 (ëexc = 350 毫微米)。

图 6. 光谱和空间映射 CdSe 数量在半导体片的一个固体矩阵加点。 A 是明亮域图象; 光谱地区的色编地点利益是发射光谱 (b)。

结论

对于 SWNTs 的研究员,我们提供 NANOLOG® 和 NANOSIZER®。 数量小点的研究员能使用我们的 FLUOROLOG®。 对于成熟 OLED 技术,我们有解决 TCSPC 的仪器萤光寿命。 生物应用将发现动态™重要。 科学的 HORIBA 有纳米技术研究的最佳莹光侧量器在这些区。

来源: SPEX® 荧光组应用注解 F-28 “与荧光仪器的 Nanophotonics 从科学的 HORIBA”

关于此来源的更多信息请参观科学的 HORIBA

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

Last Update: 13. June 2013 06:17

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