Создан новый класс гибридных люминофоров для нанофотоники
Ученые МФТИ и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН получили гибридный люминофор в форме коллоидных квантовых точек — кристаллофосфор фосфида индия, допированного марганцем. Разработка может лечь в основу принципиально новых устройств нанофотоники, не имеющих аналогов в мире.
Результаты работы опубликованы в Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry и High Energy Chemistry.
Люминесценция — это явление спонтанного испускания света в результате возбуждения вещества. Возбуждение может произойти из-за поглощения света, механического либо иного воздействия.
Люминофоры востребованы энергетической промышленностью, медициной, системами контроля качества и рядом других областей. Лампы дневного света в наших домах содержат люминофор. Многие медико-биологические исследования проводят с помощью этих соединений. Явление люминесценции лежит в основе защиты от подделок различных объектов, в частности ценных бумаг и банкнот.
Первое поколение люминофоров — кристаллофосфоры — представляют собой широкозонный полупроводник с введенными люминесцирующими ионами. Полупроводник выступает в роли фотопоглощающей матрицы, а примесные ионы — центрами излучательной рекомбинации. В связи с этим контроль спектральных характеристик определяется в первую очередь подбором ионов-допантов. Второе поколение люминофоров — это молекулярные люминофоры, спектральные свойства которых определяются дизайном молекулы и подбором функциональных групп. Вопрос создания гибридных люминофоров, то есть объединяющих в себе принципы создания люминофоров разных поколений, является малоизученным.
Коллоидные квантовые точки — новый класс люминофоров. Они нашли широкое применение в светоизлучающих диодах, солнечных элементах и фотодетекторах, а также в биомедицинских метках. Квантовые точки представляют собой полупроводниковые нанокристаллы. От их размера зависит структура электронных уровней и, как следствие, спектральные свойства. Данный эффект, именуемый квантово-размерным, создает новый подход к созданию люминофоров с заданными спектральными свойствами и выгодно выделяет их на фоне люминофоров прошлых поколений.
Ученые МФТИ и ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН рассмотрели способы создания и исследования спектрально-кинетических характеристик кристаллофосфора InP:Mn в форме коллоидных квантовых точек. В данном случае спектральные свойства определяются квантово-размерным эффектом в матрице InP, наличием примесного иона Mn2+, а также взаимным расположением энергетических уровней матрицы и иона-допанта.
В подобных системах наблюдается три вида излучения: флуоресценция, фосфоресценция и замедленная флуоресценция. В первом случае время жизни составляет около 50 нс, во втором — порядка 1 мс, в третьем — от 100 нс до нескольких мкс. Ученые показали, как именно квантово-размерный эффект в таких системах определяет соотношение этих трех видов излучения.
Следует подчеркнуть, что практический аспект использования коллоидных квантовых точек в фотонике основан не на индивидуальных, а на их коллективных свойствах в составе организованных структур — плотноупакованных слоев или нанокластерах. В таких системах возможен перенос носителей заряда, то есть фотопроводимость, и перенос энергии, иными словами Ферстеровский резонансный перенос возбуждения. Причем фотопроводимость имеет место, когда расстояние между гранями квантовых точек не превышает доли нанометров. Зато на любых расстояниях, вплоть до десятка нанометров, наблюдается Ферстеровский резонансный перенос возбуждения. Следовательно, он влияет на транспортные свойства в практически любых плотноупакованных системах, образованных коллоидными квантовыми точками. Эти особенности переноса энергии являются очень важными.
В работе, опубликованной в High Energy Chemistry, ученые исследовали роль флуоресцентных особенностей коллоидных квантовых точек InP:Mn/ZnS в процессах транспорта электронного возбуждения.
«Наличие примеси марганца приводит к появлению нового люминесцентного эффекта — “задержанного” переноса возбуждения, — пояснил Дмитрий Певцов, инженер-технолог лаборатории фотоники квантово-размерных структур МФТИ. — Суть эффекта заключается в возможности наблюдения переноса возбуждения на больших временах порядка миллисекунд, соответствующих продолжительности фосфоресценции, то есть времени жизни возбуждения на примесном ионе двухвалентного марганца, причем перенос происходит по короткоживущим уровням квантовых точек».
Данный эффект присутствует в системах допированных коллоидных квантовых точек, в которых наблюдается замедленная флуоресценция.
Результаты работы ученых, в частности, «задержанный» перенос возбуждения может лечь в основу принципиально новых устройств нанофотоники не имеющих аналогов в мире. Работа поддержана РНФ.
Telegram 
Дзен 
VK Брачная стратегия пернатых напрямую определяет их потребность в сексуальной разрядке. Британские биологи проанализировали поведение 120 видов птиц и выяснили, что животные без постоянного партнера прибегают к самоудовлетворению значительно чаще тех, кто образует крепкие пары. Исследование показало, что привычка тереться о ветки служит естественным эволюционным механизмом для сброса гормонального напряжения, а не патологическим следствием жизни в клетке: в дикой природе этот процесс происходит даже активнее, чем в зоопарках.
Ученые проверили ключевую гипотезу эволюции. Согласно этой концепции, естественный отбор поддерживает гены, которые полезны в начале жизни, даже если в старости они приводят к тяжелым болезням и гибели.
Ближайшие родственники человека — шимпанзе и бонобо — выстраивают дружественные связи по тем же принципам, что и люди, согласно теории социальных кругов. Исследователи впервые показали, что эта закономерность возникла задолго до появления человека.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно