与许多候选光感应材料相比,INSB在III-V家族的胶体量子点(CQD)半导体中有望进入更广泛的红外波长。但是,实现必要的尺寸,尺寸差异和光学特性一直具有挑战性。在这里研究了与INSB CQD相关的合成挑战,发现不受控制的锑前体的减少会阻碍CQD的受控生长。为了克服这一点,开发了一种将非流传性前体与锌卤化物添加剂相结合的合成策略。实验和计算研究表明,锌卤化物添加剂减速了锑前体的还原,从而促进了更均匀尺寸的CQD的生长。还发现,卤化物的选择提供了对这种效果强度的额外控制。所得的CQD在光谱范围为1.26–0.98 eV的光谱范围内表现出良好的激发型转变,以及强发光。通过实施结合后配体交换,可以实现胶体稳定的墨水,从而实现了能够制造高质量CQD纤维的胶水。在1200 nm处提出了INSB CQD光电遗传学的第一个演示,在1200 nm处达到75%的外部量子效率(QE),这是最高的短波红外线(SWIR)QE在重型无金属质红外CQD基于CQD基于CQD的基于CQD的设备中所报道的。
在 III-V 族胶体量子点 (CQD) 半导体中,与许多光敏材料候选物相比,InSb 有望获得更广泛的红外波长范围。然而,实现必要的尺寸、尺寸分散性和光学特性一直具有挑战性。本文研究了与 InSb CQD 相关的合成挑战,发现锑前体的不受控制的还原会阻碍 CQD 的控制生长。为了克服这个问题,开发了一种将非自燃前体与卤化锌添加剂相结合的合成策略。实验和计算研究表明,卤化锌添加剂会减缓锑前体的还原,从而促进尺寸更均匀的 CQD 的生长。还发现卤化物的选择可以额外控制这种效应的强度。所得 CQD 在 1.26-0.98 eV 的光谱范围内表现出明确的激子跃迁,同时具有强光致发光。通过实施合成后配体交换,实现了胶体稳定油墨,从而能够制造高质量的 CQD 薄膜。首次演示了 InSb CQD 光电探测器,在 1200 nm 处达到 75% 的外部量子效率 (QE),据了解,这是无重金属红外 CQD 设备中报告的最高短波红外 (SWIR) QE。
自激振荡(系统在非周期性刺激下的周期性变化)对于在软机器人技术中创建低维护自主设备至关重要。宏观尺寸的软复合材料通常掺杂有等离子体纳米粒子,以增强能量耗散并产生周期性响应。然而,虽然目前尚不清楚光子纳米晶体的分散体是否可以作为软致动器对光作出反应,但对纳米胶体在液体中自激振荡的动态分析也缺乏。这项研究提出了一种用于照明胶体系统的新型自激振荡模型。它预测热等离子体纳米粒子的表面温度及其簇的数密度在从次声到声学值的频率范围内共同振荡。对自发聚集的金纳米棒的新实验,其中光热效应在宏观尺度上改变了光(刺激)与分散系统的相互作用,有力地支持了该理论。这些发现拓展了目前对自激振荡现象的认识,并预测胶体状态的物质将成为容纳光驱动机械的合适载体。从广义上讲,我们观察到一种复杂的系统行为,从周期性解(霍普夫-庞加莱-安德罗诺夫分岔)到由纳米粒子相互作用驱动的新动态吸引子,将热等离子体与非线性和混沌联系起来。
III-V 族胶体量子点 (CQDs) 是用于光电应用的有前途的材料,因为它们避免了重金属,同时实现了从可见光到红外 (IR) 的吸收。然而,III-V CQDs 的共价性质要求开发新的钝化策略来制造用于光电器件的导电 CQD 固体:这项工作表明,先前在 II-VI 和 IV-VI 量子点中开发的使用单个配体的配体交换不能完全钝化 CQD,并且这会降低设备效率。在密度泛函理论 (DFT) 模拟的指导下,这项工作开发了一种共钝化策略来制造砷化铟 CQD 光电探测器,该方法采用 X 型甲基乙酸铵 (MaAc) 和 Z 型配体 InBr 3 的组合。这种方法可保持电荷载流子迁移率并改善钝化效果,斯托克斯位移减少 25%,第一激子吸收线宽随时间推移的增宽率降低四倍,并使光致发光 (PL) 寿命增加一倍。所得器件在 950 nm 处显示 37% 的外部量子效率 (EQE),这是 InAs CQD 光电探测器报告的最高值。
摘要:熵在胶体粒子的自组装中起着关键作用。具体而言,对于在自组装过程中不相互作用或相互重叠的硬粒子,由于系统熵的增加,自由能最小化。了解熵的贡献并对其进行工程设计越来越成为现代胶体自组装研究的核心,因为熵可以作为设计各种自组装结构的指南,用于许多技术和生物医学应用。在本文中,我们强调了熵在不同理论和实验自组装研究中的重要性。我们讨论了形状熵和耗竭相互作用在胶体自组装中的作用。我们还强调了熵在开放和封闭晶体结构形成中的作用,并描述了工程熵以实现目标自组装结构的最新进展。
摘要 受活细胞信号网络启发的可编程化学电路是开发自适应和自主自组装分子系统和材料功能的一种有前途的方法。分子水平上已经取得了进展,但将分子控制电路连接到自组装较大元素(如胶体)以进行实空间研究和获取功能材料的方法很少,而且可能会受到动力学陷阱、絮凝或困难的系统集成协议的影响。我们在此报告了一种立足点介导的 DNA 链置换反应网络,该网络能够自主地将两种不同的微凝胶引导到瞬态和自调节的共组装中。微凝胶被 DNA 功能化并成为网络的基本组成部分。电路设计的灵活性允许通过在核心电路的上游或下游链接额外的电路模块来安装延迟阶段或加速器。该设计提供了一种适应性强且强大的方法来调节其他构建块以实现高级仿生功能。
本文档是公认的手稿版本的已发表作品,该作品以Nano Letters的最终形式出现,版权所有©2022 American Chemical Society,在出版商的同行评审和技术编辑之后。要访问最终编辑和发布的工作,请参见https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2C03427。
摘要:量子点是胶体半导体纳米晶体,显示尺寸依赖性电子和光学特性。这些材料是量子力学效应的视觉演示。在这里,我们为本科/学士学生提供了一项实验室练习,以介绍胶体纳米晶体和量子点。学生合成了三种尺寸的磷化磷化物(INP)纳米晶体,并执行用硫化锌(INP/ZNS)壳壳壳的磷化磷化物核心的一个核/壳合成。获得的量子点的特征是定量UV- VIS,光致发光和1 H NMR光谱。学生熟悉了几个概念:纳米晶体合成,胶体,啤酒 - 兰伯特法,量子限制,光致发光和表面化学。对于每个概念,都提供背景信息,为该报告提供了针对学生和教师的全面介绍。磷化物是在本科实验室中处理的一种更安全的材料,与硒化镉(CDSE),氯康省溴化物(CSPBBR 3)或硫化铅(PBS)纳米晶体相比。关键字:动手学习/操纵,实验室教学,无机化学,纳米技术,上级本科生,材料科学■简介
摘要:磷化铟 (InP) 量子点使不含重金属、发射线宽窄且物理上可弯曲的发光二极管 (LED) 成为可能。然而,高性能红色 InP/ZnSe/ZnS LED 中的电子传输层 (ETL) ZnO/ZnMgO 存在高缺陷密度,沉积在 InP 上时会猝灭发光,并且由于陷阱从 ETL 迁移到 InP 发光层而导致性能下降。我们推测,ZnS 外壳上 Zn 2+ 陷阱的形成,加上 ZnO/ZnMgO 和 InP 之间的硫和氧空位迁移,可能是造成这一问题的原因。因此,我们合成了一种双功能 ETL(CNT2T,3 ′,3 ′″,3 ′″″-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三(([1,1 ′-联苯]-3-腈)),旨在局部和原位钝化 Zn 2+ 陷阱并防止层间空位迁移:小分子 ETL 的主链包含三嗪吸电子单元以确保足够的电子迁移率(6 × 10 − 4 cm 2 V − 1 s − 1),具有多个氰基的星形结构可有效钝化 ZnS 表面。我们报告的红色 InP LED 具有 15% 的 EQE 和超过 12,000 cd m − 2 的亮度;这代表了基于有机 ETL 的红色 InP LED 中的记录。■ 简介