بخشی از مقاله
چکیده
نانوذرات نیمرسانا خواص الکترواپتیکی منحصر بفردي دارند. ما در اینجا با استفاده از روش شیمیایی مرطوب، نانوذرات Cdse در ابعاد - 1-3 - nm تولید کردیم . اساس این روش بر مهار نانوذرات با ایجاد یک پوشش در اطراف ذرات و جلوگیري از حجیم شدن آنهاست و از مرکپتو اتانول که عامل محدودکننده رشد است استفاده شد. در این تحقیق که براي اولین بار در ایران گزارش میشود ازتکنیکهاي مختلف مثل طیف جذب - uv-vis - ، فتولومینس - - PL و پراش - XRD - X-ray براي مطالعه خواص نوري نانوذراتCdse استفاده شد. بررسیها نشان داد که با افزایش غلظت مرکپتواتانول تغییر در طول موج جذب نوري و در نتیجه تغییر اندازه ذرات ایجاد میگردد.
مقدمه
یکی از روشهاي تولید نانوذرات ، روش حالت مایع است که روش شیمیایی مهار جزء آن میباشد. در چند دهه اخیر توجه بسیاري از دانشمندان به مواد نیمرساناي گروه II-VI و آلاییدن آن- ها به خاطر خاصیت نوري و الکتریکی منحصر به فرد معطوف شده است. [1,2] اولین اثر کاهش اندازه، افزایش نسبت سطح به حجم نانوذرات است[3] که باعث میگردداتمهاي واقع در سطح اثر بسیار بیشتري نسبت به اتمهاي درون حجم ذرات و خواص فیزیکی ذرات داشته باشند.
[4] مشاهده شده است در نیمرساناها با کاهش قطر نانوذرات فاصله بین اتمهاي آنها افزایش مییابد[5] و تغییر در فاصله بین اتمها در نانوذرات تاثیر زیادي در خواص ماده دارد ، تغییر در انرژي آزاد سطح، پتانسیل شیمیایی را تغییر میدهد. این علم در خواص ترمودینامیکی ماده - تغییرات گاف انرژي، انتقال طول موج جذب و تغییر در نقطه ذوب - موثر است.[6] و تغییر در خواص الکترونیکی و شیمیایی و مغناطیسی را نیز به همراه دارد. نیمرساناها در زیر یک اندازه بحرانی که با شعاع بوهراکسیتون ماده - که فرمول آن در زیر است - قابل قیاس است از خود "خواص تابع اندازه" نشان میدهند.
که براي5.4 Cdse آنگستروم و براي 20Cds آنگستروم و براي 11 Zns آنگستروم محاسبه شده است.ودر اندازههایی در این حدود تغییر خواص نوري چشمگیري از این مواد گزارش شده استCdse. [7,8] جزء اولین موادي بود که کاربردها و آزمایشات روي آن انجام شد. کاربردهاي بسیاري از نانوذرات در نوكهاي فعال اپتیکی، سنسورهاي شیمیایی ، LED ها ، نانوکریستالها، صفحات نمایش نورگسیل و پزشکی، باتريهاي خورشیدي، لیزرهاي نقطه کوانتومی، گزارش شده است.[9,10,11]
آزمایشگاهی
ساده و ارزان و قابل کنترل بودن واکنشدهندهها در نتیجه سایز ذرات از مزایاي روش شیمیایی مرطوب است. ساخت : 0,587 - i - گرم از دي هیدرید استات کادمیم را با 50 میلیلیتر دي- متیل فرمامید - DMF - حل میکنیم، - غلظت - 2.2mM و آن را درون ظرف واکنش - که یک بالون سه دهانه است - ریخته ، در حالی که بوسیله همزن مغناطیسی به طور یکنواخت به هم زده می- شود - حدودا 10 دقیقه - - ii - بعد مهارکننده مرکپتواتانول با غلظتهاي مختلف و مقدار 0,25 میلیلیتر تهیه شدند و آن را قطره قطره - به صورت هر سه ثانیه یک قطره - با همان سرعت چرخش همزن مغناطیسی به بالون سه دهانه اضافه میکنیم - iii - پنتاهیدرید سلنید سدیم را در 8 میلیلیتر آب حل میکنیم - با غلظت - 0,2 mM و بلافاصله بعد از اتمام مرکپتو آن را نیز به صورت قطره قطره اضافه میکنیم و وقتی قطرات پنتاهیدرید سلنید سدیم تمام شد نیم ساعت میگذاریم کل محلول با همزن مغناطیسی با همان سرعت اولیه بچرخد. - IV - همزن مغناطیسی را خاموش کرده و سپس گرمکن را روشن نموده - دما را کمکم بالا میبریم - وقتی دما به80 درجه سانتیگراد رسید سه ساعت محلول بدست آمده را رفلاکس میدهیم سپس محلول را با استون شسته و بعد از نیم ساعت در انتها نیز 5 الی 7 مرتبه با متانول شستشو ودر هر مرتبه سانتریفیوژ میکنیم و در آخر هم به وسیله پمپ خلاء نمونهها را خشک می- کنیم.
بررسی و تحلیل
طیف جذب uv-visible
طیف جذب نانوذرات با استفاده از طیفسنج uv-visible perkin Elmer lambada2 انجام گردید. نانوذرات Cdse به ازاي غلظتهاي مختلف مهارکننده مرکپتواتانول تولید شدند. در زیر طیف uv نانوذرات Cdse مشاهده میشود. نانوذرات تولید شده در حالت کلوییدي با دستگاه uv موردسنجش قرار گرفتهاند و مقدار انرژي گاف و اندازه آنها با توجه به رابطه- معروفبراس و انرژي گاف در حالت نانو و بالک : با تغییر طول موج گسیلی که به عنوان پیشفرض به دستگاه داده میشود همچنان طول موج جذب مقداري در حد ٠۵٣ را نشان میدهد.
طیف فوتولومینسانس نانوذرات
طیف فوتولومینسانس نانوذرات تولید شده به وسیله دستگاه LS-55 سافت شرکت Perkin Elmer انجام گرفت. مادهاي که براي تست مورد استفاده قرار میگرفت کلوییدي بسیار رقیق بود. دستگاه طیفنگار فوتولومینسانس با تحریک ماده با طول موج خاص از گسترده امواج الکترومغناطیسی - که مقداري نزدیک به شانه جذب نمودار uv دارد - آن را تحریک میکند و در بخش دیگري از دستگاه، طیف گسیل توسط یک آشکارساز بسیار حساس گرفته شده و به یک کامپیوتر ارسال میگردد. - در حقیقت یک نور لیزر آبی به نمونه میزنیم ، نمونه شروع به نورتابی میکند و کاملا روشن میشود و داخل یک آشکارساز یا اسیکترومتر فرستاده میشود و محصول آن طیف PL است. - ما از نانوذرات CdSe که غلظت مهارکننده آنها 0,1 مولار بود با استفاده از دستگاه PL طیف جذب گرفتیم، نتیجه در شکل 3 نشان داده شده است.
