SEMICONDUCTORES INORGÁNICOS NANOCRISTALINOS (QDS): CORE (CDS), CORE-SHELL (CDS/ZNS) Y CORE-SHELL DOPADO CON MN2+

MATÍAS DI PAOLO, MARIANO L. BOSSI

Ciudad de Rosario

Congreso; XVIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2013

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

Introducción: Los QDs (Quantum Dots) presentan fenómenos de parpadeo, debido a incursiones a estados oscuros, en muchos casos poco definidos. Este fenómeno es de potencial interés para su utilización como marcadores en nanoscopías de fluorescencia, basadas en la localización de fluoróforos únicos. Además, los QDs poseen un elevado rendimiento de emisión, una extraordinaria estabilidad fotoquímica, altos coeficientes de absorción, y un espectro de emisión angosto y fácilmente regulable con el tamaño de partícula. Comúnmente utilizados en aplicaciones biológicas, su implementación en nanoscopias de localización ha resultado esquiva. Recientemente se han publicado diversas metodologías para la preparación de QDs de CdS, con un crecimiento de ZnS por adsorción sucesiva de cada capa de ion, que facilita la inclusión controlada de un dopante.[1] Objetivos: Preparación y caracterización de nanoparticulas de CdS (cores), y CdS/ZnS (core/shell), dopadas con Mn2+, con distintas propiedades de emisión, y potencialmente aplicables como sondas fluorescentes. Resultados: Los núcleos de CdS fueron preparados mediante una técnica one-pot completamente en fase orgánica,[1] que permite controlar el tamaño de las NPs mediante el ajuste de variables como la temperatura, la concentración de los reactivos y el tiempo de reacción. En particular, la influencia del tiempo de reacción (a temperatura fija) en las propiedades de emisión (y por lo tanto el tamaño de la NP) fue estudiada. El tamaño fue determinado indirectamente a partir de los espectros de absorción y emisión.[2] Luego de purificar los cores de tamaño deseado (3,5 – 4,0 nm de diámetro) se realizó el crecimiento de un shell de ZnS por un método de tipo crecimiento de capa sucesiva.[3] Se crecieron típicamente cáscaras de ZnS de 2 a 6 monocapas, llegando a un diámetro de 6 – 8 nm. Además, se incorporó el dopante (Mn2+) en la interfaz, es decir sobre la superficie del núcleo de CdS, y dentro de la cáscara de ZnS, a distintas distancias del núcleo. Se exploró el control de distintas variantes para obtener la cantidad adecuada del mismo, de tal manera de observar una emisión dual de parte de los estados puros del CdS (excitones) y del dopante. La caracterización final de las NPs preparadas se realizó mediante espectroscopias de fluorescencia y absorción UV-Vis, SEM-EDAX, TEM, ICP. Conclusiones: Se preparó exitosamente QDs de CdS/ZnS, con un buen control del tamaño del core, y por lo tanto las propiedades de absorción y emisión, y del espesor del shell. Esto permitió ajustar la excitación de los mismos a fuentes comerciales típicamente presentes en un microscopio (e.g. diodo de 405 nm). Se observaron dificultades para lograr una incorporación eficiente del dopante (Mn2+); este proceso fue poco reproducible, y muy dependiente de las condiciones experimentales.