Люминесценция CdS

[Elena]

Доброго времени суток!

Есть вопросы по оптическим свойствам сульфида кадмия:
1. перед тем, как снимать спектры люминесценции, снимаем спектры поглощения и наблюдаем, что положение максимума поглощения зависит от степени разбавления. Разве так должно быть?
2. что будет правильным: при снятии спектров люминесценции образец возбуждать светом с длиной волны, соответствующей экситонному пику, или максимуму поглощения и почему?

С уважением,
Елена.

[avor]

1) Интересно, чем вы разбавляете твердые кристаллы нерастворимые в воде?
2)Насколько мне известно спектры люминесценции вещь мало зависимая от спектра возбуждения(интенсивность зависит, сам спектр практически нет)

[Polychemist]

1) Полагаю речь о растворе наночастиц?
2) Ну сделайте и так, и так, сравните, обсудите.
А для начала найдите статьи (их явно больше чем одна, включая квантовые точки) и почитайте, многое станет ясно.

[Elena]

Да, это дисперсия наночастиц в воде. Я разбавляла ее водой - уменьшала общую концентрацию частиц в растворе.
У меня далеко не всегда на спектрах поглощения наблюдается максимум... Как правило, в УФ степень поглощения зашкаливает. Если так происходит, то на что стоит ориентироваться?

[Iskander]

Зашкал в УФ - это нормально.
Смотрите и опирайтесь на видимую область. Максимумы поглощения и испускания, кинетика затухания

[MONSTA]

Нехороший вопрос. Чтобы сделать эту суспензию наночастиц, Вы в раствор какие-нибудь ПАВ добавляли? Короче, огласите, пожалуйста, весь список!

[avor]

ЭЭЭ Размер частиц огласите, способ получения. Ну и чем систему в устойчивом состоянии поддерживаете.

[peternt]

действительно, скажите что за частицы, что за стабилизатор, мутный ли "раствор", сильно ли люминесцируют частицы и как устроен приемный тракт прибора на котором поглощение снимаете , в каких кюветах

1. нет, так быть не должно, разбавляйте сильнее, до D=1 на длине волны возбуждения; незначительные "смещения максимума" можно объяснить, например, люминесценцией частиц при съемке поглощения.. если конечно частицы хорошо люминесцируют; рассеиванием света; методом определения максимума пика, если к нему на спектре примешивается непрерывно возрастающее поглощение от частиц, не дающих выраженного экситонного пика поглощения.. покажите пожалуйста пример спектра поглощения.

2. ИМХО, снимать спектры дюминесценции нужно на одной длине волны, желательно, совпадающей с длиной волны излучения других более сложных приборов на которых Вы будете проводить другие измерения
Снимая спектры люминесценции только на максимуме "экситонного пика", Вы рискуете не возбудить ту фракцию частиц, которая слишком мала, чтобы поглощать на используемой длине волны, а такая фракция вполне может быть, особенно если полидисперность частиц большая.
Надежнее, в случае CdS, около 300-350 нм. В остальном, в большинстве случаев, нет разницы, на первом экситонном пике поглощения возбуждать или же в области на 100-200 нм (~1-2 эВ) левее. Но! Как уже было сказано, нужно быть уверенным, что в этом диапазоне поглощают только частицы и не поглощает стабилизатор, кювета, растворитель и т.п.

[Elena]

Наночастицы CdS были получены методом контролируемого осаждения в водной среде. Для стабилизации использовали ПАВ. Спектр поглощения ПАВ прилагается. Также имеется спектр коллоидной дисперсии наночастиц. На нем виден тот "зашкал", о котором я говорила. Размер частиц 8-15 нм.
Сама дисперсия прозрачная, при воздействии УФ-облучения светится оранжевым светом, но довольно слабо. Спектры поглощения снимали на приборе Cary 50 (Varian).

[Anatolii]

Поглощение просто коллосальное! Я бы рекомендовал разбавить р-р соответствующим растворителем, т.е., водным раствором вашего ПАВ с той же концентрацией, что и в растворе частиц. Это позволит уменьшить конц-ию только частиц, но не других компонентов. В качестве р-ра сравнения важно использовать р-р с составом максимально близким к исследуемому за исключением частиц. Оптическая плотность больше 2 означает ослабление светового потока в 100 раз, поэтому не превышайте 2, а лучше, как рекомендовали выше, держитесь до 1.
Если ваши частицы светятся в видимой области, то возбуждать надо УФ светом, т.е., энегрия такого света должна быть больше ширины запрещенной зоны частиц.
Вот подумал... видно что этот ваш пав сильно поглощает, значит разбавте р-ра водой, если, конечно, уменьшение конц-ии пав не дестабилизирует коллоид. Другой вариант - взять кювету толщиной где-то 1-2 мм, чтобы получить разумные значения опт. плотности.

[Elena]

Спасибо! Надо попробовать...
Полученные спектры после разбавления выложу
Будет ли критичным, если при разбавлении на спектре пропадет экситонный пик? Его и так практически не видно, а, разбавив раствор, может совсем пропасть...
Ширину запрещенной зоны правильнее для концентрированного раствора рассчитывать или для разбавленного?

[avor]

а вы умеете ее рассчитывать? Насколько мне известно, само понятие запрещенная зона в таких малых кристаллах уже теряет смысл. Здесь уже больше смысла в энергиях электронных уровней. И эти энергии переходов будут зависеть от размера кристалла. Или вы хотите рассчитать некоторую формальную величину, исходя из спектра люминесценции. Тогда какая вам разница разбавленный или нет, если вы сами говорите, что спектр испускания от концентрации не зависит, а спектр поглощения, насколько я понимаю в таких расчетах роли не играет.

[Elena]

Ширина запрещенной зоны приближенно рассчитывается из спектров поглощения.

[Iskander]

Ширина запрещённой зоны - это спектр флуоресценции.
Обычно максимум поглощения примерно на 20-40 нм меньше, чем максимум испускания. То есть, можно, конечно, накачать и УФ, только там должна быть большая диссипация энергии на тепло и в общем эта информация мало что даёт.

Я бы отсёк УФ область и писал в диапазоне 300 - 800 нм.
По концентрациям.
Вероятно придётся поднимать, так как при нынешнем варианте в видимой области ничего нет

ЗЫ
Кюветы хоть кварцевые?

[Elena]

Если я правильно понимаю, Вы предлагаете не разбавлять раствор, а спектры поглощения для концентрированных растворов ограничить диапазоном 300-800 нм?

Каким образом можно поднять спектр?

Да, кюветы кварцевые.

[Iskander]

Думаю, да.

УФ область блокируется ПАВ и там толку мало.
Оранжевое свечение - это где-то 560-570 нм. Я бы ожидал поглощение при 520 - 530.

По подъёму спектра, кажется вариантом повысить концентрацию наны. И писать без УФ области. А вообще, есть (неуверенное) подозрение, что в воде флуоресценция наглухо тушится. Мне её толком понаблюдать так и не удалось.

[peternt]

Коллеги,
"Ширину запрещенной зоны" (как справедливо замечено, в реальности у каждой отдельной достаточно малой частицы зон уже нет) у монодисперсных нанокристалов полупроводников надежнее рассчитывать исходя именно из спектров поглощения, не люминесценции. В спектрах поглощения наночастиц полупроводников такого размера - по сути, квантовых точек, как правило есть весьма выраженный "горб", с которого поглощение и начинается. Он соотвествует 1Sh1Se переходу, если не сливается с другими переходами и поглощением частиц большого размера. Полученное значение будет средним по ансамблю наночастиц.. ну, средним в первом приближении

Однако же на спектрах видно сильное поглощение именно от ПАВ, и весьма слабо выраженный пик поглощения собственно от нанокристаллов CdS. Думаю, распределение частиц по размерам слишком широкое - это первое что приходит на ум после такого спектра

Исходя из описания спектров люминесценции (оранжевая) и поглощения в уф и синей области (~430 нм +-50, на глаз) напрашивается вывод, что люминесценция не экситонная.. что-либо рассчитывать со спектров люминесценции я бы не советовал, для начала попробуйте более монодисперсные частицы с именно экситонной люминесценцией получить. Для CdS задача непростая

Елена, у вас есть возможность снять TEM? Если частицы хорошо видны и границы различимы, то надежнее средний размер и распределение оттуда получить. Если нет, то как написал Iskander, снимайте поглощение с концентрированных растворов 300-800 нм, или даже начиная с 400 нм. Тогда у Вас хотя бы будут более-менее репрезентативные спектры поглощения. Размер же точно рассчитать только из них не всегда можно.

У Вас стоит задача определить размер частиц?

[peternt]

кстати, еще можно снять спектр поглощения ПАВ с примерно той же концентрацией (г/л) что и в растворе частиц и вычесть, правда, в видимой области это почти ничего не даст

[Elena]

Я проверила: зашкаливать поглощение прекращает только при 8-кратном разбавлени водой (при разбавлении ПАВ зашкал остается и смещается в длинноволновую область), никакого экситонного поглощения не наблюдается при этом...

Размер частиц составляет 10-20 нм. Этот результат был получен методом динамического светорассеяния и подтвержден при помощи РЭМ. У меня цель - охарактеризовать оптические свойства полученных частиц.

Iskander, думаю, Вы правы, что люминесценция гасится в водной среде. В моем случае, к сожалению, в органику или оптически прозрачный полимер перевести частицы нельзя, т.к. они не осаждаются при центрифугировании (с ацетоном) при 8 000 об/мин., а другой центрифуги нет.

Patern, какие "признаки" у экситонной люминесценции?
Согласна, что лучше обрезать спектры поглощения до 400 нм, но что тогда с коротковолновой областью делать: если увеличивать концентрацию частиц (следовательно, и ПАВ), то зашкаливать поглощение все равно будет - при больших длинах волн, и стоит ли обрезать спектр в УФ-области, где идет зашкаливание?
Да, думаю, можно попробовать вычесть спектр ПАВ...