Development of ultrasmall near infrared emitting colloidal pbs and pbs/cds quantum dots with enhanced stability in liquid petroleum products

Yarı-iletken nano kristaller (kuantum noktalar), bulk yarı-iletken malzemelerde mümkün olmayan boyuta bağlı optik özellikleri nedeniyle son yıllarda önemli bir ilgi odağı haline geldiler. Güçlü ışıldama, geniş soğurma ve dar emisyon özellikleri farklı kuantum noktaların tek bir dalga boyunda uyarılmalarına olanak sağlar ki, böylece farklı kuantum noktaların aynı anda tespit edilebilinmesi mümkün olur. Kuantum noktaların bu eşsiz özelliklerden optik işaretleyici, optik barkod ve tıbbi teşhis uygulamalarında yararlanılır. Kurşun sülfür (PbS) kuantum noktaları, görünür bölgede güçlü soğurma ve yakın kızılötesi bölgede güçlü ışımaları nedeniyle, biyolojik görüntüleme, fotovoltaikler ve LED'ler için kuantum noktalar arasında için popülerdirler. Yakın kızılötesi ışımaya sahip kuantum noktalar, uyarılmaları zararsız görünebilir dalgaboylarında yapılabilindiği ve ışımaları dokudan gelen floresansa ışımayı elimine ettiği için biyolojik uygulamalar için değerlidirler. Ayrıca yakın kızılötesi ışımaya sahip kuantum noktalarla, görünmez kabul edilebilir, optik barkodlar üretmek de mümkündür. Yakın kızılötesi ışımaya sahip PbS kuantum noktaların, yüksek popülerliklerine karşın, kararlılıkları en büyük problemleridir. PbS kuantum noktalarının büyük miktarı 1100 nm üzerinde emisyonu olan büyük parçalardır. Literatürde sadece az miktarda küçük kolloidal PbS kuantum nokta raporlanmıştır. Bu tez çalışmasında, 800-1100 nm arası ışımaya sahip, yüksek kararlılıklı, eş-boyutlu, parlak PbS ve PbSe ve çekirdek-kabuk PbS/CdS kauntum noktalarının geliştirilmesi hedeflendi. 800-1100 nm dalgaboyları aralığı birçok uygulama için kritiktir, çünkü en yaygın kullanılan ve ucuz olan Si detektörler bu aralıkta çalışmaktadırlar. Bizim uygulamamız 700 nm dalgaboyunda güçlü ve geniş kendiliğinden ışımaları olan sıvı petrol ürünlerin kullanımını içermektedir. Yani, sıvı petrol ürünlerin içerisinde bir yıla kadar düşük konsantrasyonlarda (100 ppm seviyesi) kararlı kalabilen kuantum noktalar geliştirmek bu çalışmanın hedefidir. Uygulama kuantum noktaların hem optik hem de kolloidal kararlılıklarının gerektirmektedir. Buna ek olarak, bu kuantum noktaların sentezleri, kolay, ölçeklenebilinir ve tercihen 'yeşil' sentez olmalıdır. Yani, pahalı, oksitlenebilir, yüksek toksik kimyasallar ve prosesler, bu proje için uygulanabilinir değildirler. Bu kuantum noktaları geliştirmeye ek olarak, projenin gerektirdiği kararlılık ve optik gereksinimleri karşılayabilmek için yeni sentez yöntemi ve kaplama malzemeleri keşfedildi ve sentez sonrası işlemler geliştirildi.