06.11.2020
ФизТех
845

В МФТИ «состарили» квантовые точки в пробирке

4.1

Ученые из Московского физико-технического института и Института проблем химической физики РАН предложили простой и удобный способ получения квантовых точек определенного размера с помощью химического старения. Это поможет физикам-экспериментаторам гораздо проще, легче и дешевле получать квантовые точки необходимого размера. А, значит, и упростить процесс изготовления солнечных батарей, телевизоров и пожарных детекторов.

В МФТИ «состарили» квантовые точки в пробирке / ©Пресс-служба МФТИ

Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Today Chemistry. Коллоидные квантовые точки  — наноразмерные кристаллы, свойства которых — частота поглощаемых или испускаемых электромагнитных волн — зависят от размера. Они применяются для изготовления солнечных батарей, телевизоров, пожарных детекторов. Старение кристаллов — общепринятый термин, который подразумевает устойчивое изменение характеристик материалов во времени.

В лаборатории фотоники квантово-размерных структур МФТИ занимаются коллоидными квантовыми точками сульфида свинца. Стандартный процесс их синтеза осуществляется путем смешения при определенных условиях двух веществ-предшественников, содержащих серу и свинец. С помощью специального оборудования и химических реагентов этот процесс контролируют, получая квантовые точки определенного размера. Однако такой метод сложный, дорогой, и не все размеры точек можно получить с его помощью.

«Если физикам нужны были квантовые точки, а у них не было своего оборудования для их получения, им раньше приходилось сильно раскошеливаться на заказной синтез или заказ из зарубежных каталогов. К тому же, не все размеры точек можно купить или заказать. Мы искали способ, который позволил бы максимально просто и дешево, без дополнительного оборудования и специальных навыков получать квантовые точки сульфида свинца необходимого размера и, следовательно, необходимых свойств», — рассказывает Иван Шуклов, заместитель заведующего лабораторией фотоники квантово-размерных структур МФТИ.

Экспериментируя с различными веществами, исследователи обнаружили, что в присутствии смеси олеиновой кислоты и олеиламина спектр квантовых точек меняется. Дальнейшее исследование с помощью электронной микроскопии показало, что в присутствии этой смеси стандартный синтез идет в обратном направлении. Атомы серы и свинца «убегают» назад в раствор, а квантовые точки «стареют» и становятся меньше. При этом сохраняется их распределение по размерам. Другими словами, получаются такие же квантовые точки, как до воздействия смеси, только меньше. Соответственно, и с другими свойствами.

Олеиновая кислота и олеиламин по отдельности используются в процессе стандартного синтеза квантовых точек. Однако именно одновременное использование и взаимодействие этих двух веществ сделало возможным контролируемое старение кристаллов. «Мы предложили решение, благодаря которому экспериментаторы, имея квантовые точки размером в 10 нанометров, могут завтра состарить их до размера в 8 нанометров, послезавтра — до 6 нанометров и так далее.

При этом их поглощение изменится от 2 мкм до 1,8 мкм при первом старении и до 1,5 мкм при втором. То есть из одной банки в течение очень короткого времени и с помощью очень простых операций становится возможным получать коллоидные квантовые точки нужного размера и свойств, — комментирует Владимир Разумов, заведующий лабораторией фотоники квантово-размерных структур МФТИ.

— Наш результат позволит, например, физикам, у которых из специального оборудования только пробирки, получать из одного имеющегося образца разные образцы этих коллоидных квантовых точек — разных размеров. Экспериментаторам надо только выждать определенное время, чтобы точки “повзрослели” до нужных характеристик». 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Предстоящие мероприятия
Вчера, 16:42
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

Позавчера, 16:05
Александр Березин

Океаны на нашей планете не могли возникнуть сразу после ее появления: здесь было слишком жарко. Однако попытки объяснить их «кометным завозом» не удались, изотопный состав нашей воды не такой, как в кометах. До самых недавних пор оставалось неясным, откуда же тогда она появилась, сделав возможной земную жизнь?

Вчера, 13:43
Александр Березин

Пока Германия закрывает свои последние реакторы, КНР планирует ввести 150 новых атомных энергоблоков в ближайшие 15 лет. И часть из них будет вырабатывать совсем не электричество, а нечто, многократно более востребованное нашей цивилизацией: тепло. На отопление человечество тратит намного больше энергии, чем на электроэнергетику, а отапливаться от солнечных батарей и ветряков не выйдет наверняка. Несколько процентов от выработки электроэнергетики и сегодня уходят на отопление — но более 90% нужды в тепле покрывает не она, а обособленная от нее теплоэнергетика, в виде котельных в жилых кварталах и газовых котлов в отдельно стоящих домах. Заменить эти источники одной электроэнергией невозможно: от нее тепло будет выходить в несколько раз дороже.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: