Nghiên Cứu Chế Tạo và Tính Chất Quang của Chấm Lượng Tử CdSe

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ CÁC CHẤM LƢỢNG TỬ CdSe

1.1. Giới thiệu về các chấm lƣợng tử huyền phù

1.2. Cấu trúc điện tử cơ bản của các chấm lƣợng tử

1.3. Chế độ giam giữ yếu

1.4. Chế độ giam giữ trung gian

1.5. Chế độ giam giữ mạnh

1.6. Phép gần đúng khối lƣợng hiệu dụng ứng dụng cho mô hình nhiều dải

1.7. Các chuyển dời quang học

1.8. Cấu trúc tinh tế của exciton biên dải

1.9. Phổ quang học của các chấm lƣợng tử CdSe

2. CHƯƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP CHẾ TẠO CÁC CHẤM LƢỢNG TỬ CdSe/ZnS CẤU TRÚC LÕI/VỎ VÀ CÁC K THUẬT THỰC NGHIỆM

2.1. Phƣơng pháp chế tạo các chấm lƣợng tử CdSe với cấu trúc l i v với v dày và nhiều lớp v

2.2. Giới thiệu về các phƣơng pháp chế tạo các chấm lƣợng tử CdSe

2.3. Quy trình chế tạo các chấm lƣợng tử CdSe và CdSe ZnS

2.4. Quy trình chế tạo các chấm lƣợng tử l i v với v dày và cấu trúc nhiều lớp v CdSe ZnSe ZnS và CdSe CdS ZnS

2.5. Biến đổi bề m t và chức n ng hoá các chấm lƣợng tử

2.6. Trao đổi ligand

2.7. Phƣơng pháp biến đổi bề m t các chấm lƣợng tử CdSe cấu trúc l i v b ng các nh m amine -NH2), silanol (-Si-OH) và carboxyl (-COOH)

2.8. Amin h a các chấm lƣợng tử CdSe cấu trúc l i v và nhiều lớp v b ng 2-aminoethanethiol

2.9. Silan h a các chấm lƣợng tử b ng mercaptopropyl-tris(methyloxy)silane

2.10. Carboxyl h a các chấm lƣợng tử b ng 3-mercapto-propionic acid

2.11. Bọc các nano tinh thể b ng lớp v SiO2

2.12. Đƣa các nano tinh thể vào các hạt cầu SiO2

2.13. Các k thuật thực nghiệm dùng để nghiên cứu chấm lƣợng tử CdSe

2.14. Kính hiển vi điện tử truyền qua

2.15. Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trƣờng

2.16. Nhiễu xạ tia X

2.17. Phƣơng pháp đo phổ hấp thụ quang học

2.18. Phƣơng pháp phổ huỳnh quang

2.19. Phƣơng pháp đo hiệu suất lƣợng tử của các chấm lƣợng tử

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VỀ CHẾ TẠO, ĐẶC TRƢNG HÌNH THÁI CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤM LƢỢNG TỬ CdSe CẤU TRÚC LÕI/VỎ VÀ NHIỀU LỚP VỎ

3.1. Kết quả chế tạo các chấm lƣợng tử CdSe cấu trúc l i v và v dày: CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe/ZnS, CdSe/CdS/ZnS

3.2. Chế tạo các chấm lƣợng tử CdSe

3.3. Bọc v ZnS cho các chấm lƣợng tử CdSe

3.4. Quá trình chuyển các chấm lƣợng tử thành dạng bột nano

3.5. Kết luận

4. CHƯƠNG 4: CÁC TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC CHẤM LƢỢNG TỬ CdSe CẤU TRÚC LÕI/VỎ VÀ NHIỀU LỚP VỎ

4.1. Phổ hấp thụ của các chấm lƣợng tử CdSe với kích thƣớc khác nhau, cấu trúc l i v dày CdSe ZnS và nhiều lớp

4.2. Phổ hấp thụ của các chấm lƣợng tử CdSe với kích thƣớc khác nhau

4.3. Phổ hấp thụ của các chấm lƣợng tử CdSe ZnS với lớp v c độ dày thay đổi

4.4. Phổ hấp thụ của các chấm lƣợng tử nhiều lớp với v dày

4.5. Phổ huỳnh quang của các chấm lƣợng tử CdSe với kích thƣớc khác nhau, cấu trúc l i v dày CdSe ZnS và nhiều lớp

4.6. Phổ huỳnh quang của các chấm lƣợng tử CdSe với kích thƣớc khác nhau

4.7. Phổ huỳnh quang của các chấm lƣợng tử CdSe ZnS cấu trúc l i v dày

4.8. Phổ huỳnh quang của các chấm lƣợng tử CdSe cấu trúc nhiều lớp v

4.9. Phổ huỳnh quang ở nhiệt độ từ 4 K tới 300 K của các chấm lƣợng tử CdSe và CdSe ZnS

4.10. Phổ huỳnh quang của các chấm lƣợng tử CdSe nhiều lớp và v dày ở nhiệt độ thấp đến 4 K

4.11. Huỳnh quang tắt dần và thời gian sống τ tại các nhiệt độ từ 4 K đến nhiệt độ ph ng

4.12. Kết luận

5. CHƯƠNG 5: TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC CHẤM LƢỢNG TỬ CdSe VỚI CẤU TRÚC LÕI/VỎ ĐÃ ĐƢỢC IẾN ĐỔI Ề MẶT VÀ ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG

5.1. Biến đổi bề m t các chấm lƣợng tử CdSe cấu trúc l i v với các nhóm amine

5.2. Phổ hấp thụ của các chấm lƣợng tử đƣợc amine h a

5.3. Phổ huỳnh quang của các chấm lƣợng tử đƣợc amine h a

5.4. Biến đổi bề m t các chấm lƣợng tử CdSe cấu trúc l i v với các nhóm silanol (-Si-OH)

5.5. Biến đổi bề m t các chấm lƣợng tử CdSe cấu trúc l i v với các nhóm carboxyl

5.6. Bọc các chấm lƣợng tử CdSe cấu trúc l i v b ng lớp v SiO2

5.7. Đƣa các nano tinh thể CdSe cấu trúc l i v vào bề m t các hạt cầu vi xốp SiO2

5.8. Ghép các chấm lƣợng tử tan trong nƣớc với các phân tử hoạt tính thuốc trừ sâu

5.9. Định hƣớng ứng dụng các chấm lƣợng tử CdSe ZnS làm cảm biến sinh học cho việc phát hiện thuốc trừ sâu phốt phát hữu cơ

5.10. Chế tạo Acetylthiocholine

5.11. Chế tạo tổ hợp đế chấm lƣợng tử-ATCh-AChE

5.12. Chuẩn bị các mẫu của tổ hợp đế: chấm lƣợng tử-ATCh-AChE với lƣợng thuốc trừ sâu Parathion methyl khác nhau

5.13. Kết luận

KẾT LUẬN

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN VỚI ĐỀ TÀI LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ẢNG

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Chế Tạo Chấm Lượng Tử CdSe

Chấm lượng tử CdSe là một trong những vật liệu quan trọng trong lĩnh vực quang học và điện tử. Chúng có khả năng phát quang mạnh mẽ và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như cảm biến sinh học, màn hình LED và tế bào quang điện. Nghiên cứu này tập trung vào việc chế tạo và phân tích các tính chất quang của chấm lượng tử CdSe, từ đó mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng công nghệ cao.

1.1. Đặc điểm và Cấu trúc của Chấm Lượng Tử CdSe

Chấm lượng tử CdSe có cấu trúc tinh thể đặc biệt, với kích thước nano giúp chúng thể hiện các tính chất quang học độc đáo. Cấu trúc này cho phép các electron và lỗ trống bị giam giữ, tạo ra các mức năng lượng đặc trưng. Sự giam giữ này ảnh hưởng đến phổ hấp thụ và phát quang của chấm lượng tử.

1.2. Ứng dụng của Chấm Lượng Tử CdSe trong Công Nghệ

Chấm lượng tử CdSe được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như cảm biến sinh học, phát quang và quang điện tử. Chúng có khả năng phát quang mạnh mẽ và có thể được điều chỉnh để phát ra ánh sáng ở các bước sóng khác nhau, làm cho chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng công nghệ cao.

II. Thách Thức trong Nghiên Cứu Chế Tạo Chấm Lượng Tử CdSe

Mặc dù chấm lượng tử CdSe có nhiều ứng dụng tiềm năng, nhưng việc chế tạo chúng vẫn gặp nhiều thách thức. Các vấn đề như kiểm soát kích thước, hình dạng và tính đồng nhất của chấm lượng tử là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất quang học của chúng.

2.1. Kiểm Soát Kích Thước và Hình Dạng Chấm Lượng Tử

Kích thước và hình dạng của chấm lượng tử CdSe ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất quang học của chúng. Việc kiểm soát chính xác các yếu tố này là một thách thức lớn trong quá trình chế tạo.

2.2. Tính Đồng Nhất và Ảnh Hưởng đến Tính Chất Quang Học

Tính đồng nhất của chấm lượng tử CdSe là yếu tố quan trọng quyết định đến hiệu suất quang học. Sự không đồng nhất có thể dẫn đến sự biến đổi trong phổ hấp thụ và phát quang, ảnh hưởng đến ứng dụng thực tiễn.

III. Phương Pháp Chế Tạo Chấm Lượng Tử CdSe Hiệu Quả

Để chế tạo chấm lượng tử CdSe, nhiều phương pháp khác nhau đã được nghiên cứu và áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp cải thiện chất lượng chấm lượng tử mà còn tối ưu hóa các tính chất quang học của chúng.

3.1. Phương Pháp Tổng Hợp Chấm Lượng Tử CdSe

Phương pháp tổng hợp chấm lượng tử CdSe thường sử dụng dung môi hữu cơ và các tiền chất kim loại. Quá trình này yêu cầu kiểm soát nhiệt độ và thời gian để đạt được kích thước và hình dạng mong muốn.

3.2. Kỹ Thuật Bọc và Tinh Chế Chấm Lượng Tử

Bọc chấm lượng tử CdSe bằng các lớp vỏ như ZnS giúp cải thiện tính chất quang học và ổn định của chúng. Kỹ thuật này cũng giúp tăng cường hiệu suất phát quang và giảm thiểu sự tắt quang.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Tính Chất Quang của Chấm Lượng Tử CdSe

Kết quả nghiên cứu cho thấy chấm lượng tử CdSe có phổ hấp thụ và phát quang đặc trưng, phụ thuộc vào kích thước và cấu trúc của chúng. Các tính chất này có thể được điều chỉnh thông qua các phương pháp chế tạo khác nhau.

4.1. Phổ Hấp Thụ và Phát Quang của Chấm Lượng Tử

Phổ hấp thụ của chấm lượng tử CdSe cho thấy sự dịch chuyển về phía bước sóng lớn hơn khi kích thước tăng. Điều này cho thấy sự giam giữ lượng tử ảnh hưởng đến các mức năng lượng của chúng.

4.2. Ảnh Hưởng của Độ Dày Lớp Vỏ đến Tính Chất Quang

Độ dày lớp vỏ ZnS bọc ngoài chấm lượng tử CdSe có ảnh hưởng lớn đến phổ phát quang. Việc tối ưu hóa độ dày này có thể cải thiện hiệu suất phát quang và độ ổn định của chấm lượng tử.

V. Kết Luận và Triển Vọng Tương Lai của Nghiên Cứu

Nghiên cứu chế tạo và tính chất quang của chấm lượng tử CdSe đã mở ra nhiều hướng đi mới cho các ứng dụng công nghệ cao. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều đột phá trong lĩnh vực vật liệu quang học.

5.1. Tương Lai của Chấm Lượng Tử CdSe trong Công Nghệ

Chấm lượng tử CdSe có tiềm năng lớn trong các ứng dụng như cảm biến sinh học và quang điện tử. Nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc cải thiện hiệu suất và tính ổn định của chúng.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Mới trong Lĩnh Vực Vật Liệu Quang Học

Các nghiên cứu mới sẽ khám phá các vật liệu thay thế và phương pháp chế tạo tiên tiến hơn, nhằm tối ưu hóa các tính chất quang học của chấm lượng tử, mở rộng khả năng ứng dụng trong công nghệ hiện đại.

Nghiên Cứu Chế Tạo và Tính Chất Quang của Các Chấm Lượng Tử CdSe