讨论主题
背景
单壁碳纳米管的光致发光和NanoLog ®
量子点的发光
有机发光二极管的发光分析
SPEX ®仪器量子点和有机发光二极管
结论
背景
本文介绍了一些从荧光仪器的应用堀场科学 ，纳米光子学，例如，singlewalled碳纳米管（SWNTs）的，量子点，和有机发光二极管（OLED）。
量子限制影响纳米材料的光致发光半导体纳米粒子的比散装物料的玻尔激子半径较小时，带隙能量纳米粒子的大小成反比。较小的纳米颗粒通常有较高的能量较大的纳米粒子比相同的材料和排放性能的吸光度。
单壁碳纳米管的光致发光和NanoLog ®
图1草图的过程中，半导体单壁碳纳米管的光致发光。直径从拉曼光谱径向呼吸模式的分析的吸收和发射能量个别的单壁碳纳米管物种的减少直接相关。半导体单壁碳纳米管的某些（N，M）的值匹配价和电导带之间的预测带隙。 （价连续金属和半金属单壁碳纳米管和电导带光致发光显示很少或根本没有。）
NANOLOG ®（双光栅激发单色器，成像发射光谱仪的光栅一个可选择的炮塔，和多通道液体二氮冷却的InGaAs阵列探测器）单壁碳纳米管的研究或任何固体样品的最优励磁光学直角或前面对镜子的配置。发射光谱仪，近红外光谱快速，容易收购的炮塔安装在一个可选光栅。一个光栅从800-1700 nm的敏感与探测器> 500纳米的单杆覆盖。
图1。半导体单壁碳纳米管的光致发光吸收和排放。导带红色;价带是蓝色的。电子是黄色的;孔的白色圆圈。黑色小箭头，或E - S之间的不同频段的水平孔的辐射和无辐射跃迁。 VX和CX特定价或电导带。
校正发射光谱激发波长范围提供EEMS;收购只需要几分钟。 0-14 nm的激发带通范围;光谱仪的狭缝不同从0-16毫米与1200槽/ mm光栅。订单分拣过滤器阻止进入光谱仪的可见光。
EEMS是编译（图2A和B）由我们独家NANOSIZER ®软件，以确定单壁碳纳米管组成（图2C）。 NANOSIZER ®双卷积算法（美国专利待定），同时计算激发和发射波长坐标线形状，每一个物种在一个地区的利益所有光谱波段的贡献是发现。 EEM数据（图2，实线）和模拟不同的生产流程由不同的大小和螺旋分布区别的两个单壁碳纳米管悬浮液（等高线图）：高压一氧化碳的方法（HiPCO，图2A）;钴钼催化法（CoMoCAT，2B）。图2A确定了5个主要HiPCO品种;图。 2B indentifies四个主要种CoMoCAT。图2C，在图中找到一个物种的螺旋地图。 2A和B地块螺旋角与对排放强度（符号大小）的单壁碳纳米管直径。请注意，HiPCO管的平均直径比CoMoCAT有较大的。 IBM兼容PC上模拟使单壁碳纳米管组成的精确分析，在几分钟内。
图2。量子激发发射（A和B）和螺旋（三）地图HiPCO和合作MoCAT单壁碳纳米管悬浮液，使用NANOLOG ®。实线（A和B）的数据;彩色轮廓模拟。符号大小（c）显示相对振幅HiPCO（圆圈）和CoMOCAT（正方形），每个标准化为1。 R 2的模拟值是0.997（HiPCO）和0.999（CoMoCAT）。
量子点的发光
量子点的吸收带具有广阔的光谱特征，其发射光谱的精确可调性。许多重叠在更高的能量越来越多波段的吸收光谱干。每个吸收带对应一个独立的电子 - 空穴（激子）节能水平之间的能源过渡，更小的点，在波长较短的第一激子峰。
当电子穿过，从导带边缘价带一个光子发射。光子的能量是成正比的带隙，散装物料的玻尔激子半径和量子点的大小（图3）确定。
图3。量子点的量子限制。价带和导带是蓝色和红色，分别。点组成的A和B是相同的，只有散装半径变化相对固定的玻尔激子半径。
标准的有机荧光量子点相比的优点是：单一来源，可以激发发光点多面广的范围内的多个点，从测量的排放给激发光的选择性排除。量子点具有高荧光和强大的双光子吸收的产量，因此，他们美好的1000倍，为更好的成像分辨率，。他们的可调带隙提供白光LED和其他显示，如应用。
大多数量子点是由有毒元素（如铅，镉，硒，碲）。可能是敏感的生物相互作用及其光致发光，所以量子点的生物应用需要涂层（通常是三嵌段共聚物），呈现点无毒，但也有助于共轭点的分子探针，从生物分子剂和保护点。抗体共轭成像这些点可能是有用的诊断和治疗癌症的。近红外量子点可能有助于更深层次的组织成像，近红外光比可见光穿透组织更深。量子点的激发态寿命（2〜10纳秒），时间分辨荧光仪器增加自己的价值。许多共轭选择和激发态性质的点，让他们基于荧光共振能量转移的有用的生物传感器。
有机发光二极管的发光分析
根据薄膜材料，通过液晶显示器的有机发光二极管提供的优势：没有背光，只能从更低的功耗，更高的对比度和色彩保真度，明亮的排放，更宽阔的观察角度，反应更快的时间，更好的温度稳定性的有效像素的排放，和灵活或透明基板上沉积。
跨越一个OLED电路采用了电压驱动的有机层在重组发生时发出的光子（图4c）（图4A）电子和空穴（图4B）。在这里，蓝色，绿色和红色的发射器光子产量的白光。组成，厚度，各层之间的关系，规范的OLED发光。
图4。OLED在3个阶段的操作，C.白色箭头显示流量的E - S（黄色）和电极的孔（白） 。在C星爆是由光子发射型有机层的电子 - 空穴的复合。
图图5 显示的TCSPC -的 Fluorolog ®与一生> 1μs的世界记录，显示发射器上的磷光衰减。
图5。有机发射器使用，从PHOLED磷光衰减的TCSPC -的Fluorolog ®在前端面模式（固体样品），从解决<100 PS> 200微秒。 ëexc = 335 nm的NanoLED（800 PS脉冲）; EEM = 520 nm处。 R2的尾部适合= 0.995。
SPEX ®仪器量子点和有机发光二极管
模块化的Fluorolog ®荧光光谱仪是配备紫外到近红外稳态和时间分辨测量，光致发光的研究（<100 ps的）。两个TCSPC探测器，该仪器可以做分子运动和形状的稳态和时间分辨各向异性：我们的TBX - 05（300-850纳米，180 PS），滨松9170-75（900-1700纳米，300 PS ）。紫外可见或近红外在T -格式闪耀光栅单色和优化系统。一个氙气灯和NanoLED转换之间的稳态和时间分辨模式切换适配器。 NanoLEDs的TCSPC光脉冲源（〜1 NS = 200 PS，10 kHz至1 MHz的重复率），包括深紫外线（265，280和295纳米），并与SpectraLEDs互换（500 ns脉冲为CW ）磷光研究。
细胞成像，生物传感和纳米光子电路分析需要显微镜的分辨率，广泛的光谱灵敏度，宽动态和动力学范围，提供我们的模块化动态™共聚焦显微镜与稳态PS - ns的时间分辨率，并映射到1微米。
该系统可耦合的Fluorolog ®。图6显示了在半导体晶片的CdS量子点与量子点的光谱的贡献（ëexc = 350 nm）的，。
图6。CdSe量子点在半导体晶片的固态基质的光谱和空间的映射。一个是亮场图像，颜色编码的光谱区域的利益点的发射光谱（二）。
结论
单壁碳纳米管的研究人员，我们提供 NANOLOG ®和NANOSIZER ® 。量子点的研究人员可以使用我们的Fluorolog ®。对于成熟的OLED技术，我们的TCSPC手段来解决荧光寿命。生物应用会发现动态™重要。 堀场科学已在这些领域对纳米技术研究的最佳荧光光谱仪。
来源：SPEX ®荧光组应用笔记的F - 28“堀场科学的荧光仪器的纳米光子学“
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