Indiyum fosfat kuantum nokta gelişmekte olan ve gelecekteki optoelektronik teknolojiler için heyecan verici bir malzemedir. Hem akademik hem de endüstri araştırma laboratuarları yüksek kaliteli indiyum fosfat kuantum nokta ihtiyacı vardır. Bu malzeme ile hazırlanan indiyum fosfat kümesi birçok nanoölçekli uygulama için atomik olarak hassas ve sağlam bir öncüdür ve gram ölçeğinde etkili bir şekilde sentezlenebilir.
Prosedürü gösteren Andrew Ritchhart ve Nayon Park, benim laboratuvarımdan iki yüksek lisans öğrencisi olacak. Başlamak için, bir alev veya fırında kurutulmuş 2.65 gram mistik asit yerleştirin 50 mililitre üç yakalı yuvarlak alt şişe bir karıştırma çubuğu ile donatılmış ve bir Schlenk hattına bağlı. Şişeyi vakumun altına koyun ve üç kez azot gazıyla doldurun.
Sonra şişe boşaltmak ve 200 rpm karıştırarak 110 santigrat derece ye tir. Su kaldırmak için iki saat vakum altında karıştırmaya devam edin. Daha sonra, azot gazı nın pozitif bir akış altında şişe yerleştirin, ısı kapatın ve indiyum (III) asetat 0,93 gram ekleyin.
Şişeyi boşaltın, ısıyı tekrar açın ve karışımı 500 rpm'de karıştırmaya başlayın. Karışım tamamen sıvı olduktan sonra, indiyum (III)myristate elde etmek için altı ila 12 saat vakum altında 110 santigrat derece karıştırmaya devam edin. Sonra azot dolu bir torpido kutusunda, bir şırınga ile doldurun 20 susuz toluen.
Reaksiyon şişesini azot gazıyla doldurun ve hazırlanan şırıngadan tolüen ekleyin. Çözümün reflüleşmeye başladığını doğrulayın. Azot dolu eldiven kutusunda, 465 mikrolitre tris (trimethylsilyl)fosfin ile 10 mililitre susuz tolüeni birleştirin.
Bir şırınga içine çözüm çizin ve bir lastik durdurucu ile iğne ucunu kapatın. Piroforik olduğu için tris (trimethylsilyl)fosfin şırıngası eldiven kutusundan çıkarılmadan önce dikkatlice durdurulabilir. Enjekte etmeye hazır olduğunda, hızla durdurulamaz, yerleştirilir ve hızla 110 derecelik çözeltiye enjekte edilir.
Şırıngayı reaksiyon şişesine getirin ve tris (trimethylsilyl)phosphine çözeltisini karıştırma reaksiyonu karışımına hızla enjekte edin. Reaksiyon boyunca reflü yü koruyun. Reaksiyonbaşladıktan bir dakika sonra, 50 mikrolitre lik bir aliquot alın, üç mililitre toluen ile seyreltin ve UV-Vis spektroskopisi yapın.
Reaksiyon ilerlemesini izlemek için her 5 ila 10 dakikada bir taze aliquot spektrumu alın. Spektrumda başka bir değişiklik gözlenmedikten sonra, reaksiyonu sona erdirmek için şişeyi ısıdan çıkarın. Indiyum fosfat küme çözeltisi 50 santigrat dereceye kadar soğumasını bekleyin ve vakum altında çözücü kaldırın.
Bundan sonra, bir cam durdurucu, bir T adaptörü ve elektrik bandı kullanarak azot gazı pozitif bir akış altında şişe mühür ve azot dolu eldiven kutusuna mühürlü şişe getirmek. Katı kirleri gidermek için yaklaşık bir mililitre toluen ve santrifüj karışımı 10 dakika boyunca kümeleri yeniden askıya alın. Supernatant decant ve katı atın.
Indiyum fosfat kümelerini çökeltmek ve karışımı aynı koşullar altında tekrar santrifüj etmek için süpernatant'a üç mililitre asetonitril ekleyin. Supernatant atın ve toluen yaklaşık bir mililitre indiyum fosfat kümelerinin pelet resuspend. Kümeleri yıkamayı bitirmek için bu işlemi dört kez tekrarlayın.
Daha sonra kümeleri yaklaşık yarım mililitre tolüen içinde yeniden askıya alın ve boyut dışlama kromatografisi ile arındırın. Balmumu bir katı olarak kümeleri elde etmek için vakum altında toplanan fraksiyondan çözücü çıkarın. Kuru kümeleri daha fazla kullanmak için azot altında saklayın.
Kuantum nokta sentezine başlamak için, 100 mililitrelik üç yakalı yuvarlak alt şişeyi Schlenk hattında bir karıştırma çubuğuyla ayarlayın ve daha önce açıklandığı gibi şişe atmosferini hazırlayın. Azot dolu bir eldiven kutusunda, bir şırınga içine 1-Octadecene 35 mililitre çizin. Bu çözücüyu şişeye enjekte edin ve karıştırırken azot altında 300 dereceye ısıtın.
Sonra torpido durumda, 200 miligram indiyum fosfat kümesini beş mililitre susuz 1-Oktavenene'de çözün. Bu çözeltiyi bir şırıngaya çekin ve reaksiyon şişesine enjekte edin. 15-20 dakika azot gazı altında 500 rpm karışımı karıştırın.
Reaksiyon tamamlandığında, şişeyi ısıdan çıkarın ve karışımın oda sıcaklığına soğumasını bekleyin. 160 santigrat derecede vakum damıtma ile çözücü çıkarın. Sonra torpido kutusunda, ham indiyum fosfat kuantum noktalarını beş mililitreden daha az susuz toluen içinde çözün ve çözeltiyi 50 mililitrelik bir santimetrelik bir santimetrelik bir tüpe aktarın.
10 dakika boyunca susuz asetonitil ve santrifüj karışımı yaklaşık 40 mililitre ekleyin. Supernatant çıkarın ve susuz toluen yaklaşık beş mililitre çökelti yeniden eritin. Bu yıkama işlemini iki kez daha uygulayın.
Depolama için, susuz toluen saflaştırılmış indiyum fosfat kuantum nokta larını çözün. Bu zaman içinde agrega oluşumunu önler. Indiyum açısından zengin stokiyometrik olmayan indiyum fosfat kümeleri UV-Vis spektroskopisi ile en yüksek 386 nanometre de asimetrik emilim özelliği gösterdi.
X-ışını kırınımı, kümelerin yapısının ne çinko karışımı ne de dökme indiyum fosfatın şantiye yapıları ile örtüştülmediğini göstermiştir. Kümeler bunun yerine kesişen Polytwistane birimlerini andıran takma Bir C'den B'ye yapıya sahipti. Düşük simetri çözelti durumu fosfor NMR spektrumunda gözlenen farklı zirvelerin sayısına yansıdı.
Küme çekirdeği çapı, görüntülendiği eksene bağlı olarak bir ile iki nanometre arasındaydı. Bu kümelerden sentezlenen indiyum fosfat kuantum noktalarında 564 nanometrede en düşük enerjili eksiton geçişi ve 598 nanometrede bir foto Parlak emisyon zirvesi görüldü. Kuantum noktalarının çapı yaklaşık üç nanometreydi.
X-ışını kırınımı çinko karışımının kuantum nokta yapısı için iyi bir eşleşme olduğunu gösterdi. Burada açıklanan yöntemler, diğer elementlerden oluşan kuantum noktalarının sentezi de dahil olmak üzere birçok inorganik kimya sentezine aktarılabilen hava ve susuz teknolojileri içermektedir. Kinetically kalıcı indiyum fosfat küme ara keşfi kadmiyum selenid ve kurşun sülfür gibi daha iyi gelişmiş kuantum nokta malzemeler için mekanistik diyalo fosfat kümeleri ayırt vardır.
Bu yöntem, iyi ürün kalitesi ve laboratuvar personelinin güvenliğini sağlamak için susuz reaktiflerin ve havasız ve susuz tekniklerin doğru kullanımını gerektirir. Tris (trimethylsilyl)fosfin uçucu ve piroforik tir, bu yüzden onu kullanırken ve atarken dikkatli olun. Araştırmacılar uygun PPE giymeli ve acil durumlarda yangınları idare etmek üzere eğitilmelidir.
