Реферат: Фотопроцессы, индуцированные лазерным излучением в растворах и пленках наночастиц CdSe/ZnS

На правах рукописи

ЗАХАРЧЕНКО Кирилл Викторович

фотопроцессы,индуцированные Лазерным излучением в растворах и пленках наночастиц CdSe/ZnS

01.04.21 — лазерная физика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидатафизико-математических наук

Работа выполнена в Московском инженерно-физическом институте(государственном университете)

Научныйруководитель:

докторфизико-математических наук,

профессор                                      ЧистяковАлександр Александрович

Официальныеоппоненты:

докторфизико-математических наук,

профессор                                          КолесниковВладислав Алексеевич,

кандидатфизико-математических наук,

старший научныйсотрудник               Варфоломеев Андрей Евгеньевич,

Ведущая организация:   ЦентрЕстественно-научных исследований

Института общей  физики им. А.Н. ПрохороваРАН

Защита состоится “29 ” мая 2007 г. в 15 ч 00 мин.на заседании диссертационного совета Д 212.130.05 в Московскоминженерно-физическом институте (государственном университете) по адресу 115409,Москва, Каширское шоссе, 31, т. (095)324-84-98.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИФИ.

Автореферат разослан  “  26  ”  апреля   2007 г.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре,заверенный печатью организации.

Ученый секретарь

диссертационногосовета                          И.Ю. Евсеев
          Обшая характеристика работы

Актуальность темы:

Большой интерес к исследованиюполупроводниковых наночастиц, или квантовых точек, CdSe и CdSe/ZnS связан с ихуникальными свойствами, определяемыми эффектом размерного ограничения носителей[1]. В настоящее время существуют технологии получения монодисперсных ансамблейнаночастиц CdSe/ZnS с разбросом по размерам, не превышающим 10% [2]. Показано,что наночастицы являются перспективным материалом для создания флюоресцентныхметок и сенсоров, способным конкурировать с традиционными органическимикрасителями [2, 3].

  Вместе с тем возрастает интерес к исследованию конденсатов наночастицCdSe/ZnS. С точки зрения фундаментальной науки, пленки наночастиц представляютсобой твердые тела из искусственных атомов, и изучение их свойств являетсяинтересной и актуальной задачей. Кроме того, создание пленок наночастицоткрывает перспективы разработки перестраиваемых лазеров,  новыхоптоэлектронных приборов для различных областей науки и техники [4, 5].

  Несмотря на довольно большое число работ, посвященных исследованиюнаночастиц CdSe/ZnS в растворе и в конденсированном состоянии, на сегодняшнийдень не решен ряд важных задач. Во-первых, остается открытым вопрос о созданиистабильных пленок с предельно высокими концентрациями наночастиц, обладающихвысокой однородностью и лучевой стойкостью. Основная трудность в этомнаправлении состоит в наличии на поверхности наночастиц слоев органическихвеществ, которые, с одной стороны, препятствуют их агрегации, но, с другойстороны, делают невозможным достижение предельно высоких концентраций впленках.

  Во-вторых, слабо изучены нелинейно-оптические свойства, и, вообще,механизмы взаимодействия мощного лазерного излучения cрастворами и пленками наночастиц CdSe/ZnS. Вместе с тем понимание режимов взаимодействиямощного излучения с квантовыми точками необходимо для разработки новых лазеровна основе наночастиц CdSe/ZnS.

  Целью данной диссертационной работы является исследование фотопроцессовв растворах и пленках с высокими концентрациями наночастиц CdSe/ZnS,индуцированных лазерным излучением видимого диапазона в широком интервалеплотностей мощности излучения и температур, и возможности создания новыхтвердофазных люминофоров, активированных наночастицами CdSe/ZnS.

  Для достижения данной цели решались следующие задачи:

1. Разработка методики получения пленок с высокой концентрацией наночастицCdSe/ZnS, с высокой лучевой стойкостью, в которых сохраняется эффект размерногоквантования.

2. Исследование люминесценции наночастиц CdSe/ZnS в растворе и в конденсированномсостоянии при возбуждении лазерным излучением видимого диапазона в широкомдиапазоне плотностей мощности излучения, концентраций наночастиц и температур.

3. Исследование режимов воздействия мощного лазерного излучения видимогодиапазона на пленки с высокой концентрацией наночастиц CdSe/ZnS.

4. Разработка иисследование новых твердофазных люминофоров, активированных наночастицамиCdSe/ZnS.

  Научная новизна работы

1. Получены пленки с концентрацией наночастиц CdSe/ZnS, близкой кпредельной, в которых сохраняется эффект размерного квантования, обладающиевысокой лучевой стойкостью.

2. Экспериментально обнаружен значительный сдвиг спектров поглощения илюминесценции без увеличения их ширины при переходе от раствора к пленкам свысокой концентрацией наночастиц CdSe/ZnS. Предложен механизм обнаруженногоявления, заключающийся во взаимодействии дипольных моментов, обусловленныхасимметрией наночастиц.

3. Впервые проведено сравнительное исследование наночастиц CdSe/ZnS икрасителей родаминового ряда в растворе и в конденсированной фазе. Обнаружено,что в конденсированной фазе квантовый выход люминесценции наночастиц на двапорядка превосходит квантовый выход люминесценции красителей.

4. Впервые проведено комплексное исследование антистоксовой люминесценциинаночастиц CdSe/ZnS в растворе и в пленках в широком диапазоне температур,концентраций и плотностей мощности возбуждающего излучения.  Показано, чтомеханизм антистоксовой люминесценции наночастиц CdSe/ZnS является чистотепловым.

5. Экспериментально обнаруженокоротковолновое крыло в спектрах люминесценции наночастиц CdSe/ZnS при ихлазерном возбуждении на первый уровень размерного квантования. Предложенмеханизм данного явления, заключающийся в преимущественном возбуждении лазернымизлучением наночастиц малого размера

6. Впервые проведено исследование режимов воздействия мощного лазерногоизлучения видимого диапазона на пленки с высокой концентрацией наночастицCdSe/ZnS. Показано, что пленки наночастиц размером 4 нм толщиной менее 20 нмстабильны при импульсно-периодическом воздействии лазерного излучения с l = 532 нм наносекундной длительности сплотностью мощности излучения меньшей, чем 1×107Вт/см2.

7. Впервые разработаны и исследованы люминесцентные порошки, активированныенаночастицами CdSe/ZnS различных размеров. Показана возможность эффективного использованияполученных порошков для лазерно-люминесцентных дактилоскопических экспертиз.

/> 

Практическая значимость полученных результатов.

  Значимость работы обусловлена современным уровнем проведенияэксперимента, а также использованием комплексной методики исследований,включающей атомно-силовую микроскопию, просвечивающую электронную микроскопию,лазерно индуцированную люминесценцию, лазерную интерферометрию. Практическаяценность работы в первую очередь определяется большим интересом к исследованиюполупроводниковых наночастиц CdSe/ZnS, в особенности их конденсатов, с точкизрения создания новых лазеров, сенсоров, оптоэлектронных приборов.

  В работе получены пленки с высокой концентрацией наночастиц, в которыхсохраняется эффект размерного квантования, обладающие высокой лучевойстойкостью. Исследованы режимы воздействия мощного лазерного излучения напленки с высокой концентрацией наночастиц. Показано, что взаимодействиенаночастиц размером 4 нм в пленках с высокой концентрацией приводит кзначительному красному сдвигу спектров поглощения и люминесценции безувеличения их ширины. Предложен механизм взаимодействия наночастиц,заключающийся во взаимодействии дипольных моментов, обусловленных асимметриейнаночастиц. Данные результаты интересны с точки зрения понимания процессоввзаимодействия наночастиц в пленках, в том числе под воздействием мощноголазерного излучения. Изучение процессов лазерного испарения пленок наночастицоткрывает возможность создания различных поверхностных структур из наночастиц сиспользованием лазерной абляции. Кроме того, открывается перспектива лазерногонапыления пленок наночастиц.

  Впервые проведено сравнение люминесцентных свойств наночастиц скрасителями родаминового ряда в растворе и в конденсированной фазе. Показано,что в конденсированной фазе квантовый выход люминесценции наночастиц на двапорядка превышает квантовый выход красителей. Таким образом, несмотря наналичие взаимодействия, наночастицы даже в пленках с высокой концентрациейсохраняют большинство своих индивидуальных свойств. Показана перспективностьиспользования наночастиц для создания твердофазных люминофоров. Впервыеразработаны и исследованы люминесцентные порошки, активированные наночастицамиCdSe/ZnS разных размеров. Показана возможность эффективного примененияполученных порошков для лазерно-люминесцентных дактилоскопических экспертиз.

  Впервые проведено комплексное исследование антистоксовой люминесценциинаночастиц CdSe/ZnS в растворе и в конденсированной фазе. Показано, чтомеханизм антистоксовой люминесценции наночастиц является чисто тепловым. Данныйрезультат позволяет разрешить противоречия, существующие в интерпретациимеханизма антистоксовой люминесценции. Кроме того, открывается перспективаиспользования антистоксовой люминесценции для мониторинга нагрева наночастицпри мощном лазерном воздействии.

  На защиту выносятся следующие положения:

1.  Получены и исследованы пленки наночастиц CdSe/ZnSразмером 4 нм с концентрацией на уровне 1×1019см-3, в которых сохраняется эффект размерного квантования. Показано,что фотофизические свойства полученных пленок остаются неизменными привоздействии наносекундных импульсов лазерного излучения с длиной волны 532 нм иплотностью мощности до 1×106 Вт/см2.

2. Обнаружено, что при переходе от раствора наночастиц CdSe/ZnS к пленкам свысокой концентрацией наблюдается значительный сдвиг положения максимумовпоглощения и люминесценции (до 50 нм) без изменения их ширины.

3. Проведено сравнение люминесцентных свойств наночастиц CdSe/ZnS иорганических красителей родаминового ряда в растворе и в конденсированномсостоянии. Экспериментально показано, что квантовый выход люминесценции пленокнаночастиц превосходит квантовый выход люминесценции пленок красителя на двапорядка.

4. Показано, что при возбуждении наночастиц CdSe/ZnS на первый уровеньразмерного квантования в спектрах фотолюминесценции в растворе наблюдаетсякоротковолновое крыло. Предложен механизм, согласно которому наличие крылаобъясняется преимущественным возбуждением фракции наночастиц малого размералазерным излучением.

5. Впервые проведено комплексное исследование антистоксовой люминесценциинаночастиц в растворе и  в конденсированном состоянии в широком диапазонеплотностей мощности возбуждающего излучения и температур. Экспериментальнопоказано, что механизм антистоксовой люминесценции наночастиц в раствореявляется чисто тепловым.

6. Впервые разработаны люминесцентные порошки, активированные наночастицамиCdSe/ZnS. Проведено сравнение люминесцентных свойств полученных порошков ианалогичных порошков, активированных органическими красителями. Показанапринципиальная возможность использования разработанных порошков влазерно-люминесцентных дактилоскопических исследованиях и экспертизах.

  Апробация работы и публикации.

  Результаты работыдокладывались на следующих конференциях: Международная конференция “Лазернаяфизика и применения лазеров”, Минск, 2003; Международные конференции“Фундаментальные проблемы оптики”: ФПО-2004 и ФПО-2006, С.-Петербург; VIIВсероссийская конференция “Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем”, Ершово, 2005; VI Международная конференция «Лазернаяфизика и оптические технологии», 2006, Гродно; Научные сессии МИФИ 2004 – 2006.

По теме диссертации опубликовано 11 работ, из них 9 – тезисы конференций.Список публикаций прилагается в конце автореферата.

  Структура и объем диссертации.

  Диссертация состоит из 5 глав, объем диссертации — 152 страницы,включая 64 рисунка, приложение с 3 иллюстрациями и библиографию из 95 наименований.

Содержание работы

Первая глава состоит из 6 разделов, в которых содержится обоснованиетемы диссертационной работы, а также литературный обзор современных подходов кпроблематике и основные результаты, полученные ранее.

  Вторая глава (“Экспериментальная установка и методика исследований”)состоит из 4 разделов, в которых содержится описание лазерного флюориметра,использованного в работе, методики получения наночастиц CdSe/ZnS и пленок свысокой концентрацией наночастиц, а также описание специально разработаннойметодики лазерной интерферометрии для контроля толщины и однородности полученныхпленок и для исследования режимов воздействия мощного лазерного излучения напленки наночастиц. Отдельно приводится описание методики получениялюминесцентных порошков, активированных наночастицами CdSe/ZnS, и методикирегистрации и обработки люминесцентных изображений, использованной длявыявления скрытых следов пальцев рук.

  Возбуждение люминесценции наночастиц проводилось излучением второй гармоникинеодимового лазера (l = 532 нм,длительность импульсов 40 нс, частота следования импульсов 50 Гц, плотностьмощности излучения варьировалась в пределах от 1.6 Вт/см2 до 1×109 Вт/см2).Также использовалось излучение лазера на парах меди (длины волн 510 нм и 578нм, плотность мощности излучения 1×105Вт/см2 и 2×104Вт/см2, соответственно, длительность импульсов 10 нс, частотаследования импульсов 16 кГц). Исследуемые образцы помещались в оптическуюкамеру криостата, что позволяло проводить исследования в диапазоне температурот 135 К до 300 К.

  Для исследования режимов воздействия мощного лазерного излучения напленки наночастиц CdSe/ZnS быларазработана методика лазерной интерферометрии, позволявшая контролироватьизменение толщины и нагрев пленок под действием лазерного излучения. Такжеданная методика применялась для измерения толщины пленок и контроля иходнородности. Кроме того, толщина пленок контролировалась методоматомно-силовой микроскопии (использовался микроскоп  Solver P47-PRO).

  Наночастицы CdSe/ZnSбыли получены методом химического синтеза из металлоорганических соединений[2]. Размер наночастиц определялся при помощи просвечивающей электронноймикроскопии (микроскоп JEM-100CX),а также по оптическому поглощению наночастиц в растворе [2, 3]. Былиисследованы наночастицы размерами (3.2±0.3)нм, (4±0.4) нм и (5.6±0.5) нм. В процессе синтеза на поверхностьнаночастиц был хемисорбирован слой молекул ТОРО, что предотвращало агрегациюквантовых точек и позволяло растворять их в различных неполярных растворителях(гексан, хлороформ и т.д.). Проводилось изучение растворов наночастиц в гексане(концентрация от 1×10-6М до 2×10-4 М) ипленок на оптических стеклах (концентрация наночастиц в пленках 2,2∙10-3М и 2,5∙10-2 М, толщина пленок от 10 нм до 1 мкм).

  Для получения пленок с высокой концентрацией была разработанаспециальная методика. Пленки формировались путем осаждения наночастиц из сильнонеравновесного раствора на оптические стекла. Предварительно проводиласьочистка наночастиц от избытка поверхностно-активных молекул ТОРО. Растворнаночастиц с малым содержанием молекул ТОРО нестабилен при комнатнойтемпературе, т.к. происходит отрыв ТОРО с поверхности квантовых точек иосаждение наночастиц на подложку. Подбор концентрации наночастиц, температуры искорости испарения растворителя позволил получать оптически однородные пленки наночастиц,содержащие минимальное количество ТОРО. Дисперсия толщины пленок не превышала20%.

Третья глава («Люминесценциянаночастиц CdSe/ZnS врастворе») состоит из 7 разделов. В данной главе изложены результатыисследования люминесценции ансамблей наночастиц CdSe/ZnS  средним размером 3.2нм и 4 нм в растворе при возбуждении лазерным излучением с длинами волн 510 нм,532 нм, 578 нм в диапазоне плотностей мощности излучения от 1.6 Вт/см2до 1М107 Вт/см2 и в диапазоне температур от 135 К до 300К.

На Рис. 1 приведены спектрыоптического поглощения наночастиц в растворе, в которых наблюдаются линии, соответствующиепереходам между уровнями размерного квантования наночастиц. Обнаружено, что прилазерном возбуждении наночастиц в коротковолновый край первого квантово-размерногомаксимума поглощения в спектрах люминесценции ансамблей наночастиц наблюдаетсякоротковолновое крыло (Рис. 2, 3). Изучение зависимости люминесценциинаночастиц в растворе от плотности мощности излучения, а также анализэнергетического спектра наночастиц позволяет предложить механизм формированиякоротковолнового крыла, состоящий в селективном возбуждении фракции наночастицмалых размеров, для которых возбуждающее излучение находится в резонансе снаиболее сильным оптическим переходом. Исследование люминесценции наночастицпри мощном лазерном возбуждении показало, что спектры люминесценции наночастицв растворе не меняются при увеличении плотности мощности излучения до 1М107 Вт/см2.

/>Кроме того, при лазерном возбуждении наночастиц в первыймаксимум поглощения наблюдается антистоксова фотолюминесценция (Рис. 2, 3). Антистоксовафотолюминесценция (АФЛ) наночастиц CdSe/ZnS слабо изучена; для ее объяснения предлагаются механизмы,нелинейные по интенсивности возбуждающего излучения (многофотонное возбуждение,рекомбинация Оже), а также различные тепловые механизмы [6]. Кроме того,возможен кооперативный механизм формирования АФЛ. В диссертационной работе былопроведено комплексное исследование антистоксовой люминесценции растворов наночастицсредним размером 3.2 нм в широком диапазоне плотностей мощности возбуждающегоизлучения, концентраций наночастиц и температур.

Обнаружено, что при воздействии лазерного излучения с длиной волны 532 нмв диапазоне плотностей мощности от 1.6 Вт/см2 до 1М107Вт/см2 форма спектров люминесценции наночастиц не меняется. При этомотношение интегральных интенсивностей антистоксовой и стоксовой компонент люминесценцииостается постоянным, равным (0.12±0.02). Это позволяет исключить израссмотрения механизмы АФЛ, нелинейные по интенсивности возбуждающегоизлучения. Специально проведенное исследование зависимости антистоксовойлюминесценции от концентрации наночастиц показало, что механизм формированияАФЛ наночастиц не является кооперативным.

/>

Исследование антистоксовой люминесценции наночастиц в диапазоне температурот 135 К до 300 К показало, что при понижении температуры интенсивность антистоксовойлюминесценции резко падает (Рис. 4). При этом температурная зависимость интенсивностиАФЛ, нормированной на квантовый выход люминесценции, хорошо аппроксимируетсяфункцией А×e‑E0/kT, где к –постоянная Больцмана, Т – абсолютная температура, А и Е0 – подгоночныепараметры (Рис. 5). Значение Е0, полученное из приближения экспериментальныхданных, составляет 40 мэВ. При этом известно, что в энергетическом спектредырок в наночастицах CdSe имеется небольшая щель,величина которой варьируется в пределах 40 – 100 мэВ, в зависимости от размера />на/>ночастиц [7].Величина щели, рассчитанная для наночастиц размером 3.2 нм, составляет ~60 мэВ,что согласуется с величиной Е0. Таким образом, по результатам исследованияантистоксовой люминесценции наночастиц в широком диапазоне плотностей мощностивозбуждающего излучения, концентраций наночастиц и температур, можно сделатьвывод о том, что механизм антистоксовой люминесценции наночастиц CdSe/ZnS является чисто тепловым.

В спектрах люминесценции пленок наночастиц размером 3.2 нм привозбуждении лазерным излучением с длиной волы 532 нм также наблюдаетсяантистоксова компонента. При этом интенсивность антистоксовой люминесценциирезко падает с уменьшением температуры, что подтверждает тепловой механизмформирования АФЛ наночастиц CdSe/ZnS.

Четвертая глава («Фотопроцессыв пленках наночастиц CdSe/ZnS размером 3.2 нм и 4 нм»)состоит из 5 разделов. В данной главе приведены результаты исследования поглощенияи люминесценции пленок наночастиц CdSe/ZnS, определен квантовый выходлюминесценции, проведено сравнение с пленками органических красителейродаминового ряда. Также в главе представлены результаты исследованияфотопроцессов в пленках наночастиц CdSe/ZnS под действием мощного лазерногоизлучения (l = 532 нм, длительностьимпульсов 40 нс, частота следования импульсов 50 Гц,,плотность мощности излучения до 1×109Вт/см2). Спектры поглощения и люминесценции пленок наночастиц размером4 нм (концентрации наночастиц 0.2×10-2М и 0.25×10-1 М) представленына Рис. 6а и 6б. Видно, что для пленок с высокой концентрацией наночастицспектры поглощения и люминесценции испытывают сильный сдвиг в красную областьпо сравнению с раствором и пленками с низкой концентрацией наночастиц. При этомне наблюдается  увеличение ширины спектров, характерное для обобществлениявозбужденных состояний наночастиц [8].Предложен механизм данного явления,основанный на взаимодействии дипольных моментов, обусловленных асимметрией ядраCdSe и оболочки ZnS [9]. Сравнение люминесценции пленок наночастиц и красителейродаминового ряда показало, что в конденсированной фазе квантовый выход люминесценциинаночастиц на два порядка превосходит квантовый выход люминесценции красителя.

/>

/>

Показано, что увеличение плотностимощности возбуждающего излучения вплоть до порога разрушения пленок не приводитк изменениям положения максимумов и ширины спектров люминесценции (Рис. 7). Приэтом время жизни возбужденных состояний наночастиц при переходе от раствора кконденсированной фазе меняется слабо и имеет величину порядка 10-8с.

Исследование фотолюминесценциипленок с высокой концентрацией наночастиц размером 3.2 нм показало, что сдвигспектров по сравнению с раствором мал. По-видимому, это связано с более высокойсимметрией наночастиц меньшего размера [9, 10] и, следовательно с меньшими значениямидипольных моментов наночастиц размером 3.2 нм.

/>В параграфе 4.4 приведенырезультаты исследования режимов воздействия мощного лазерного излучения напленки с высокой концентрацией наночастиц методом лазерной интерферометрии.Использование данной методики позволяет контролировать лазерный нагрев пленок иих разрушение (Рис. 8). На рисунке наблюдается смещение интерференционныхполос, вызванное лазерным нагревом (переход от верхнего фрагмента к среднему) инеобратимым разрушением пленки (переход от среднего фрагмента к нижнему).Исследование импульсно-периодического воздействиямощного лазерного излучения (l = 532 нм, длительность импульсов 40 нс,плотность мощности излучения до 4×106 Вт/см2)показало, что разрушение пленок происходит за счет термического испарениянаночастиц. При этом порог разрушения пленок зависит от их толщины. Так,для пленок наночастиц размером 4 нм с толщиной менее 30 нм испарение происходитпри плотностях мощности выше, чем 1×107Вт/см2.

  Пятая глава («Порошковые люминофоры, активированные наночастицамиCdSe/ZnS») состоит из 3 разделов, в которых приводится описание впервыеразработанной методики изготовления люминесцентных дактилоскопических порошков,активированных наночастицами CdSe/ZnS размером 3.2 нм, 4 нм и 5.6 нм, а такжерезультаты экспериментального исследования их люминесценции.

/>Спектры люминесценциипорошков, активированных наночастицами, а также спектры растворов наночастицпредставлены на Рис. 9. При переходе от растворов наночастиц к порошкампроисходит сдвиг спектров люминесценции в красную область, что связано сформированием пленок наночастиц на поверхности частиц порошка ZnO. Сравнение люминесценции порошков, активированных наночастицами иорганическими красителями родаминового ряда, показало, что интенсивностьлюминесценции порошков, активированных наночастицами, на два порядка больше,что согласуется  с результатами главы 4. Спектральный диапазон люминесценции порошков,активированных наночастицами CdSe/ZnSразличных размеров, при возбуждении лазерным излучением с длиной волны 532 нмсоставляет 100 нм (от 550 нм до 650 нм).

В работе были проведены исследования по выявлению скрытых следов пальцеврук при помощи разработанных порошков, активированных наночастицами CdSe/ZnS  лазерно-люминесцентнымметодом. Были получены люминесцентные изображения отпечатков пальцев на бумагеи других поверхностях (дерево, пластик, ламинированный картон, металл).Показано, что разработанные порошки, активированные наночастицами CdSe/ZnS, перспективны для проведенияразличных лазерно-люминесцентных дактилоскопических исследований и экспертиз.

  В заключении представлены основные результаты работы.

Основные результаты диссертации

1. Разработана методика полученияпленок наночастиц CdSe/ZnS с высокими концентрациями (на уровне 1019см-3), в которых сохраняется эффект размерного квантования.

2. Методом лазерно индуцированнойлюминесценции и лазерной интерферометрии проведено исследование режимоввоздействия мощного лазерного излучения на пленки с высокой концентрациейнаночастиц CdSe/ZnS. Показано, что пленки наночастиц CdSe/ZnS размером 4 нмтолщиной менее 20 нм стабильны при воздействии импульсного лазерного излучениянаносекундного диапазона с плотностью мощности до 1×107 Вт/см2.

3. Показано, что при переходе от раствора наночастиц CdSe/ZnS к пленкам свысокой концентрацией наблюдается значительный сдвиг положения максимумовпоглощения и люминесценции без изменения их ширины.

4. Проведено сравнение люминесцентныхсвойств наночастиц CdSe/ZnS и органических красителей родаминового ряда врастворе и в конденсированном состоянии. Экспериментально показано, чтоквантовый выход люминесценции пленок наночастиц превосходит квантовый выходлюминесценции пленок красителя на два порядка.

5. При возбуждении наночастиц CdSe/ZnS на первый уровень размерногоквантования в спектрах фотолюминесценции в растворе обнаружено коротковолновоекрыло. Предложен механизм, согласно которому наличие крыла объясняетсяпреимущественным возбуждением фракции наночастиц малого размера лазернымизлучением.

6. Впервые проведено комплексное исследование антистоксовой люминесценциинаночастиц в растворе и  в конденсированном состоянии в широком диапазонеплотностей мощности возбуждающего излучения и температур. Экспериментальнопоказано, что механизм антистоксовой люминесценции наночастиц в раствореявляется чисто тепловым.

7. Впервые разработаны и исследованыпорошковые люминофоры на основе оксида цинка, активированные наночастицамиCdSe/ZnS различных размеров. Проведено сравнение с аналогичными люминофорами,активированными органическими красителями.

8. Экспериментально показано, что разработанные порошковыелюминофоры, активированные наночастицами CdSe/ZnS, могут быть эффективно использованыдля проведения лазерно-люминесцентных дактилоскопических экспертиз.

1. Zaharchenko K.V., Obraztcova E.A., MochalovK.E., Artemyev M.V., Martynov I.L., Klinov D.V., Nabiev I.R., Chistyakov A.A.,Oleinikov V.A. Laser induced luminescence of CdSe/ZnS nanoparticles in thesolution and in condensed phase. Laser Physics, Vol. 15, No8, pp. 1050 — 1053(2005).

2.  A.A. Chistyakov, I.L. Martynov, K.E. Mochalov, V.A. Oleinikov,S.V. Sizova, E.A. Ustinovich, K.V. Zaharchenko. Interaction of CdSe/ZnSCore–Shell Semiconductor Nanocrystals in Solid Thin Films. Laser Physics, Vol.16, No 12, pp. 1 – 8, 2006

3.  М.В.Артемьев, К.В. Захарченко, К.Е.Мочалов, И.А. Мурадян, В.А. Олейников, А.А.Чистяков. Лазерно индуцированная люминесценция наночастиц CdSe/ZnS в растворе иконденсированной фазе. Международная конференция “Лазерная физика и применениялазеров”, тезисы докладов. Институт физики им. Б.И. Степанова, 2003, II-33у.

4.  К.В.Захарченко, Д.В. Клинов,  И.Л. Мартынов, К.Е. Мочалов, В.А. Олейников, А.А.Чистяков. Лазерно индуцированная люминесценция тонких пленок наночастицCdSe/ZnS. Конференция “Фундаментальные проблемы оптики — 2004”, сборник трудов,с. 91 С.-Пб., 2004

5.    М.В.Артемьев, К.В. Захарченко, Д.В. Клинов, И.Л. Мартынов, И.Р. Набиев, В.А.Олейников, А.А. Чистяков. Люминофоры на основе наночастиц CdSe/ZnS для задачдактилоскопии. — в сб. Материалы VII Всероссийской конференции “Физикохимияультрадисперсных (нано-) систем”, с. 250. Москва, 2005

6. М.В. Артемьев, С.В. Дайнеко, К.В. Захарченко, И.Л. Мартынов,В.А. Олейников, С.В. Сизова, А.А. Чистяков. Лазерно индуцированные фотопроцессыв пленках и растворах наночастиц CdSe/ZnS. Сборник трудов IV Международной конференции“Фундаментальные проблемы оптики” ФПО-2006, с. 81. С.-Пб, 2006.

7. М.В. Артемьев, С.В. Дайнеко, К.В. Захарченко, И.Л. Мартынов, В.А. Олейников,А.А. Чистяков. Фотопроцессы в растворах и пленках наночастиц CdSe/ZnS, инициированные лазерным излучением. Лазерная физика иоптические технологии: материалы VI Международнойконференции. Часть 1, с. 224. Гродно: ГрГУ, 2006.

8.   М.В. Артемьев, К.В. Захарченко, Д.В. Клинов, И.Л. Мартынов, И.Р. Набиев, В.А. Олейников, А.А. Чистяков. Исследование  конденсатов наночастиц CdSe/ZnS оптическимиметодами. — в сб. трудов VII Всероссийской конференции “Физикохимияультрадисперсных (нано-) систем”, с. 136. Москва, 2006  

9.   К.В.Захарченко, В.А. Караванский, К.Е. Мочалов, В.А. Олейников, А.А. Чистяков, Л.Я.Краснобаев. Фотофизические свойства полупроводниковых наночастиц инанокомпозитов. Научная сессия МИФИ-2004, сборник трудов, том 3, с. 192.Москва, 2004.

10. М.В. Артемьев, К.В.Захарченко, Д.В. Клинов, И.Л. Мартынов, К.Е. Мочалов, И.Р. Набиев, Е.А.Образцова, В.А. Олейников, А.А. Чистяков. О возможности фазовых переходов вконденсатах наночастиц CdSe/ZnS. Научная сессия МИФИ-2005, сборник трудов, том4, с. 193. Москва, 2005.

11. М.В. Артемьев, С.В. Дайнеко, К.В. Захарченко, Д.В. Клинов, И.Л. Мартынов, К.Е. Мочалов, И.Р. Набиев, В.А. Олейников, А.А. Чистяков. Исследованиетонких пленок наночастиц CdSe/ZnS оптическими методами.  — Научная сессияМИФИ-2006, сборник научных трудов, том 4, с. 201. Москва, 2006.

Список использованной литературы

1. Л.Е. Воробьев, Е.Л. Ивченко, Д.А. Фирсов, В.А. Шалыгин. Оптическиесвойства наноструктур. С.-Пб.: Наука. 2001

2.  A. Sukhanova, J.Devy, L. Venteo, H. Kaplan, M. Artemyev, V. Oleinikov, D. Klinov, M.Pluot, J.H.M. Cohen, I. Nabiev. Biocompatiblefluorescent nanocrystals for immunolabeling of membrane proteins andcells. – Anal. Biochem., Vol. 324, No1, 60-67, 2004.

3. M. Bruchez Jr., M.Moronne, P. Gin, S. Weiss, A. Paul Alivisatos. Semiconductor Nanocrystals as Fluorescent Biological Labels. Science, Vol. 281, p. 2013, 1998.

4. Victor I. Klimov. Nanocrystal Quantum Dots. Fromfundamental photophysics to multicolor lasing.   Los Alamos Science No 28, 2003.

5. A.H. Mueller, M.A.Petruska, M. Achermann, D.J. Werder, E.A. Akhadov, D.D. Koleske, M.A.Hoffbauer, V.I. Klimov. Multicolor Light-Emitting Diodes Based on SemiconductorNanocrystals Encapsulated in GaN Charge Injection Layers. Nano Lett., Vol. 5,No 6, pp. 1039 -1044, 2005

6. Yu.P. Rakovich, S.A. Filonovich, M.J. Gomes,J.F. Donegan, D.V. Nalapin, A.L. Rogach, and A. Eychmьller Anti-StokesPhotoluminescence in II-VI colloidal nanocrystals. Phys. stat. sol. (b) 229,No. 1, pp. 449-452, 2002.

7. H. Htoon, P. J.Cox, V. Klimov. Structure of Excited-State Transitions of Individual SemiconductorNanocrystals Probed by Photoluminescence Excitation Spectroscopy Phys. Rev.Lett., Vol.93, No 18, 2004.

8. M. V. Artemyev, U.Woggon, H. Jaschinski, L. I. Gurinovich, S. V. Gaponenko. Spectroscopic Studyof Electronic States in an Ensemble of Close-Packed CdSe Nanocrystals.  J. Phys. Chem. B, Vol. 104,pp.  11617-11621,  2000.

9. S.A. Blanton, R.L.Leheny, M.A. Hines, P. Guyot-Sionnest. Dielectric Dispersion Measurements ofCdSe Nanocrystal Colloids: Observation of a Permanent Dipole Moment Phys. Rev.Lett., Vol. 79, No 5, 1997

10.E. Rabani.Structure and electrostatic properties of passivated CdSe nanocrystals. J. of Chem. Phys., Vol. 115, No 3, 2001.