Синтез в₃₇P₂₀(O₂CR)₅₁ кластеров и их преобразование в INP квантовые точки

Квантовые точки фосфида indium являются захватывающим материалом для новых и будущих оптоэлектронных технологий. Как академические, так и отраслевые исследовательские лаборатории нуждаются в высококачественных квантовых точках фосфида индия. Скопление фосфида индия, подготовленное с помощью этого материала, является атомно точным и надежным предшественником для многих наномасштабных применений и может быть эффективно синтезировано по граммовой шкале.

Демонстрацией процедуры будут Эндрю Ричхарт и Найон Парк, два аспиранта из моей лаборатории. Для начала поместите 2,65 грамма миристической кислоты в пламя или духовку высушенной 50 миллилитровой трехшейной круглой нижней колбы, оснащенной баром для перемешивания и подключенной к линии Шленка. Положите колбу под вакуум и пополнить ее азотным газом три раза.

Затем эвакуируйте колбу и нагреваете миристую кислоту до 110 градусов по Цельсию, помешивая при 200 об/мин. Продолжить перемешивание под вакуумом в течение двух часов, чтобы удалить воду. Затем поместите колбу под положительный поток азотного газа, выключите огонь и добавьте 0,93 грамма индиума (III) ацетата.

Эвакуируйте колбу, включите огонь и начните перемешивать смесь при 500 об/мин. После того, как смесь полностью жидкости, продолжать перемешивание при 110 градусов по Цельсию в вакууме в течение шести до 12 часов, чтобы получить индий (III) миристат. Затем в азот заполнены перчаточный ящик, заполнить шприц с 20 миллилитров ангидроза толуола.

Пополнить реакционной колбу азотным газом и добавить толуол из подготовленного шприца. Подтвердите, что решение начинает рефлюкс. В заполненном азотом перчаточном ящике смешайте 465 микролитров трис (триметилсилила)фосфина с 10 миллилитров ангидроус-толуола.

Нарисуйте раствор в шприц и блокировать конец иглы с резиновой пробкой. Потому что это пирофор, трис (триметилцил)фосфин шприц тщательно stoppered до удаления из перчаточного ящика. После того, как готовы к инъекциям, он быстро unstoppered, вставляется, и быстро вводят в 110 градусов раствора.

Доведите шприц до реакционной колбы и быстро введите трис (триметилсилил)фосфиновый раствор в перемешивание реакционной смеси. Поддерживайте рефлюкс на протяжении всей реакции. Через минуту после начала реакции примите алицит 50 микролитров, разбавьте его тремя миллилитров толуола и выполните УФ-виз спектроскопию.

Возьмите спектр свежих aliquot каждые пять-десять минут, чтобы контролировать прогресс реакции. После того, как никаких дальнейших изменений не наблюдается в спектре, удалить колбу от тепла до конца реакции. Пусть раствор кластера фосфида индия остынет до 50 градусов по Цельсию, а затем удалить растворитель под вакуумом.

После этого запечатайте колбу под положительным потоком азотного газа с помощью стеклянной пробки, адаптера T и электрической ленты и принесите запечатанную колбу в заполненный азотом перчаточный ящик. Повторное течение кластеров примерно в один миллилитр толуола и центрифуги смеси в течение 10 минут, чтобы удалить твердые примеси. Декант супернатант и отказаться от твердых веществ.

Добавьте три миллилитров ацетонитрила к супернатанту, чтобы вызвать скопления фосфида и центрифугу смеси снова в тех же условиях. Отбросьте супернатант и повторно посовестить гранулы фосфидных скоплений индия примерно в миллилитр толуола. Повторите этот процесс четыре раза, чтобы закончить стирку кластеров.

Затем повторно посовещайте кластеры примерно в полмиллилитров толуола и очищайте их по размеру хроматографии исключения. Удалите растворитель из собранной фракции под вакуумом, чтобы получить кластеры в качестве воскового твердого тела. Храните сухие кластеры под азотом для дальнейшего использования.

Для начала синтеза квантовой точки, создать 100 миллилитров три шеи круглой нижней колбы с перемешать бар на линии Шленка и подготовить атмосферу колбы, как описано ранее. В заполненной азотом перчаточной коробке нарисуйте 35 миллилитров 1-октадецена в шприц. Ввесь этот растворитель в колбу и нагрейте его до 300 градусов по Цельсию под азотом при перемешивании.

Затем в бардачке растворяют 200 миллиграммов фосфидных скоплений индия в пяти миллилитров ангидроуса 1-octadecene. Нарисуйте этот раствор в шприц и ввести его в реакционной колбе. Перемешать смесь при 500 об/мин под азотным газом в течение 15-20 минут.

Когда реакция будет завершена, снимите колбу с огня и дайте смеси остыть до комнатной температуры. Удалите растворитель путем вакуумной дистилляции при 160 градусах по Цельсию. Затем в бардачке растворите грубый фосфид индума квантовыми точками менее чем в пяти миллилитров ангидроза толуола и перенесите раствор в 50-миллилитровую центрифугу.

Добавьте около 40 миллилитров ацетонитрила ангидроуса и центрифуг смеси в течение 10 минут. Удалите супернатант и повторно растворите осадок примерно в пяти миллилитров ангидроза толуола. Выполните эту процедуру стирки в два раза больше.

Для хранения растворите очищенные фосфиды индия квантовыми точками в толюоле ангидроуса. Это предотвращает образование агрегатов с течением времени. Богатые индиемы, не стоихиометрические фосфидные кластеры индия, показали асимметричную функцию поглощения спектроскопией UV-Vis с максимальным максимумом в 386 нанометров.

Рентгеновская дифракция показала, что структура скоплений не соответствовала ни цинковой смеси, ни структуре рабочего участка массового фосфида индия. Вместо этого кластеры имели псевдо-C к B структуру, напоминающую пересекающиеся единицы Политвистана. Низкая симметрия была отражена в количестве различных пиков, наблюдаемых в спектре фосфора NMR раствора.

Диаметр ядра кластера был от одного до двух нанометров в зависимости от оси, с которой он был просмотрен. Квантовые точки фосфида индиума, синтезированные из этих кластеров, показали самый низкий энергетический возбудимый переход на 564 нанометров и пик фотолюминесцентного излучения на 598 нанометров. Квантовые точки были около трех нанометров в диаметре.

Рентгеновская дифракция показала, что цинковая смесь хорошо соответствует структуре квантовой точки. Описанные здесь методы включают в себя технологии, свободные от воздуха и воды, которые передаются многим неорганическим химическим синтезам, включая синтез квантовых точек, состоящих из других элементов. Открытие кинетически стойких фосфидных промежуточных скоплений циндия имеет механистически дифференцированные кластеры фосфида индия для более хорошо развитых материалов квантовой точки, таких как селенид кадмия и сульфид свинца.

Этот метод требует надлежащего использования ангидроусных реагентов и без воздуха и безводных методов для обеспечения хорошего качества продукции и безопасности персонала лаборатории. Tris (триметилцилил)фосфин летучих и пирофорных поэтому используйте осторожность при обработке и утилизации его. Исследователи должны носить соответствующие СИЗ и быть обучены для обработки пожаров в случае чрезвычайной ситуации.