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 Дистанционное зондирование из космоса выявило 280 гигантских каменных кругов, разбросанных по пустыне Атбай в Судане. Исследователи пришли к выводу, что это погребальные сооружения, оставленные исчезнувшей культурой скотоводов. Эти люди пасли здесь стада в четвертом-третьем тысячелетии до нашей эры, когда климат в пустыне был более влажным.
Авторы нового исследования выяснили, почему летающие насекомые так не любят чеснок: в нем содержится органическое вещество, подавляющее процесс спаривания и откладывания яиц. Причем мух и комаров отпугивает не запах, а вкус чеснока, поскольку это соединение особым образом воздействует на вкусовые рецепторы.
Одни из самых таинственных явлений во Вселенной — мощные голубые вспышки — появляются внезапно, сияют почти как целые галактики и исчезают за считаные дни. Теперь астрономы, похоже, впервые приблизились к разгадке их происхождения: такие события могут возникать при слиянии нейтронной звезды или черной дыры с массивной звездой Вольфа — Райе.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
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