Name: synthesis of in37p20(o2cr)51 clusters and their conversion to inp quantum dots
Uploaded: 2019-05-07T14:30:00
Duration: 8 min 21 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of In37P20O2CR51 Clusters and Their Conversion to InP Quantum Dots at JoVE.com

אנו מודים בהכרת תודה על התמיכה של הקרן הלאומית למדע תחת מענק צ'ה-1552164 לפיתוח שיטות הסינתזה והאפיון המקוריות המוצגות בכתב יד זה. במהלך הכנת כתב יד זה, אנו מכירים בסוכנויות הבאות לתמיכה בשכר סטודנט ודוקטורט: Nayon פארק (הקרן הלאומית למדע, צ'ה-1552164), מדיסון מונאהאן (משרד האנרגיה של ארה ב, משרד המדע, משרד בסיסי מדעי האנרגיה, במסגרת תוכנית מרכזי המחקר של החזית לאנרגיה: CSSAS-המרכז למדע של סינתזה על פני קשקשים מספר הפרס דה-SC0019288), אנדרו ריטהרט (הקרן הלאומית למדע, צ'ה-1552164), מקס ר. פרידפלד (וושינגטון קרן המחקר).

התראה: יש לענוד את ציוד ההגנה האישי הנכון כל הזמן ולקרוא את גיליון הנתונים של בטיחות החומר (MSDS) לכל כימיקל לפני השימוש. כל השלבים צריכים להיעשות ללא אוויר, מכיוון חשיפת אשכולות לאוויר ו/או מים יהיה לבזות אשכולות או למנוע היווצרות תקין. כל נקודה שבה בקבוקון התגובה פתוח לאוויר, N2 יש לזרום במרץ כדי ליצור שמיכה מגן על הריאגנטים בבקבוקון. כל N2 משמש צריך להיות 99.9% או יותר בטוהר.
1. הכנת סמנים מולקולריים
<ol><li>
טיהור ליגולי הערה: ניתן להחליף חומצה מיאלואידית על-ידי פנילאצטט, אולאית או חומצות קרבוקסיליות שרשרת ארוכות.<ol>
<li>מניחים 100 mL 3-צוואר בקבוקון, בר מהומה, מקבל הריפלוקס, פקק זכוכית, מתאם, המתאם T, ומתאם צינור לתוך 160 בתנור מעלות הלילה. הערה: כלי זכוכית יכול להיות גם להבה מיובש ממוקם בתנור עבור 1 h.</li>
		<li>הגדר את הבקבוקון, העבה, והחום על קו שוקו בעוד כלי הזכוכית הוא עדיין חם באמצעות שומן ואקום גבוה בטמפרטורה כדי להבטיח כלי זכוכית נשאר ללא מים. סגרו את הצוואר האחרון של הבקבוקון עם מחיצת הגומי.</li>
		<li>מקום 2.65 g של החומצה המיריסטית (הו2ג14H27, 11.6 ממול) לתוך הבקבוקון ולשטוף עם N2. שים את הבקבוקון תחת ואקום עבור 2 h עם ערבוב קל ב 120 ° צ' כדי להסיר מים שיורית מן החומצה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הכנת האינדיאום מיריסטייט (ב2ג14H27)3) הערה: אשכולות inp שווי מקבילה ניתן להכין עם הטרימתינידיום או אצטט אינדיום.<ol>
<li>
הכנה באמצעות מתיונין (מדיום3)
		<ol>
<li>שוקלים 0.512 g של InMe3 (3.2 ממול, anהידרוous) ולפזר אותו 10 מ ל של טולואן toluene. לצייר את הפתרון לתוך מזרק וחותם עם מחיצת גומי כדי לשמור על הפתרון ללא אוויר במהלך ההסרה מתוך התיבה glovebox.</li>
			<li>הוסף 10 מ ל של טולואן טולואן כדי חומצה מיקתית משלב 1.1 באמצעות מזרק ומערבבים בטמפרטורת החדר עד התפרקה.</li>
			<li>לאט להוסיף InMe3 משלב 1.2.1.1 באמצעות מזרק (~ 2 טיפות/s) תוך כדי ערבוב. שלב זה צריך לגרום להיווצרות גז מהיר גלוי לעין. אפשר לערבב 10 דקות כדי להבטיח תגובה מלאה.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
הכנה דרך אצטט אינדינום (OAc)3)
		<ol>
<li>שוקלים 0.93 g של In (OAc)3 (3.2 mmol) ולהוסיף את הבקבוקון המכיל חומצה myristic משלב 1.1 תחת זרם חיובי N2 .</li>
			<li>פנו את הבקבוקון והתחממו את הבקבוקון ל-100 ° c תוך כדי ערבוב. . התערובת צריכה להינמס תן את הפתרון מחוץ לגז חומצה אצטית עבור 12 h (לילה) ב 120 ° c.</li>
			<li>למלא את הבקבוקון עם N2 ולהוסיף 20 מ ל של טולואן טולואן באמצעות מזרק דרך מחיצת הגומי.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. סינתזה של37P20(O2CR)51
<ol><li>החום בקבוקון התגובה המכיל (O2ג14H27)3 פתרון 110 ° c.</li>
	<li>הוסף 465 μl של P (sime3)3 (1.6 mmol) כדי 10 מ ל של אנהחות טולואן בתיבה glovebox. לצייר את הפתרון לתוך מזרק ולהכניס את המחט לתוך פקק גומי עד פתיחת המחט מכוסה לחלוטין. להיות זהיר בעת ההסרה מתוך הקופסה כמו P (SiMe3)3 הוא נוזל פירופריק.</li>
	<li>במהירות להזריק P (SiMe3)3 הפתרון לתוך חם ב (O2C14H27)3 פתרון. הפתרון צריך להפוך צהוב במהירות לאחר התוספת של P (SiMe3)3. לפקח על התגובה על ידי לקיחת 50 μl התשובה של פתרון התגובה לתוך 3 מ ל של טולואן עבור ניתוח UV-Vis. התגובה היא סיימה כאשר לא שינויים נוספים נראים בתוך ספקטרה.</li>
	<li>מסירים מהחום כדי לצנן את הבקבוקון ולעצור את התגובה. הערה: צמיחת אשכולות InP היא אופטימלית בטווח טמפרטורה של 100-110 ° c. התגובה ממשיכה בטמפרטורות נמוכות יותר, כולל טמפרטורת החדר, אך הולכת לאט מאוד. טמפרטורות גבוהות יותר גורמות לאבולוציה של נקודות קוונטיות במידות שונות, בהתאם לטמפרטורה. התגובה בדרך כלל דורש 20-60 דקות ללכת להשלמה, בהתאם הליידיים בשימוש. אי הפעלת התגובה להשלמה עלולה לגרום לאשכולות קטנים ובלתי יציבים שיהתפרק במהירות. הפעלת התגובה שעברה בעבר לא תשנה את הרכב האשכול כל עוד הטמפרטורה היא ב-110 ° c או מתחת.</li>
</ol>3. בדיקה של37P20(O2CR)51
הערה: כל הממיסים הנמצאים בשימוש בצעדי הטיהור הינם הידרומים ומאוחסנים על פני 4 משתמשים בתיבת הגלווותא של N2.
<ol><li>
בידוד של ב37P20(O2CR)51
	<ol>
<li>הסר את הממס מפתרון האשכול תחת לחץ מופחת על קו Schlenk.</li>
		<li>לאטום את הבקבוקון מתחת N2 באמצעות פקק זכוכית ו-T-מתאם מהתנור. הדק את הבקבוקון והמתאם באמצעות הקלטת החשמל והבא לתוך תיבת הכפפות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
טיהור באמצעות משקעים, צנטריפוגה ופירוק מחדש
	<ol>
<li>השהה מחדש את האשכולות ב טולואן מינימלי (~ 1 mL) ו צנטריפוגה כדי להסיר זיהומים מוצק (7,197 x g, 10 דקות). Decant ולשמור על ברור, supernatant צהוב ולהשליך כל מוצקים.</li>
		<li>הוסף 3 מ ל של acetonitrile (3:1, MeCN: טול) כדי הסופרנטאנט כדי לזרז את האשכולות (מזרז צהוב) ו צנטריפוגה שוב תחת אותם פרמטרים. השמט את הסופרנטי הברור והחסר הצבע והשהה מחדש את הגלולה הצהובה האחידה של האשכולות בטולין המינימלית.</li>
		<li>חזור על שלב 3.2.2 עבור סך של 5 מחזורים.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
טיהור באמצעות טור
	<ol>
<li>לקחת את האשכולות מומס טולואן מינימלי (~ 0.5 mL) ולהחיל אותם ברצועה דקה על הדרה מנוקה טרי, עמודה נוזלית (60 ס"מ, 25 מ"מ) ארוז עם חרוזים ג'ל חדיר (ראה טבלת חומרים) באמצעות טולואן כמו הממס.</li>
		<li>אפשר לאשכולות לרוץ דרך העמודה להבטיח לשמור על החרוזים רטוב על ידי הוספת טולואן טרי כמו נוזל זורם דרך הטור. לאסוף את כל הנוזל הצהוב, אבל הקפד להפסיק איסוף מיד לאחר מעבר צהוב כמו עודף ליגאס ירד לאחר האשכול. בדרך כלל, האשכולות לקחת כ 20 דקות כדי להוריד בטמפרטורת החדר. הערה: כדי לוודא שאזור האשכול מסתיים בעמודה, ניתן להשתמש במצביע לייזר (405 nm) כדי לראות היכן מקורות החיים הזוהרים. החלק של העמודה המכילה אשכולות לא יזוהר.</li>
		<li>להסיר את הממס תחת לחץ מופחת באמצעות משאבת ואקום עד שעווה מוצק מושגת. אחסן אשכולות יבשים תחת N2 עבור היציבות הטובה ביותר. בסינתזה טיפוסית, 1.2 g של אשכולות צריך להיות מבודד, המייצג 90% תשואה.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. סינתזה של נקודות קוונטום InP באמצעות37P20(O2CR)51 כמו מקור אחד מקודמן
הערה: Indium פוספסתר נקודות קוואנטום יכול להיות מסונתז מאשכולות InP מטוהרים באמצעות חימום או שיטת הזרקה חמה.
<ol><li>
שיטת החימום
	<ol>
<li>דגה a 100 mL 3-צוואר בקבוקון התחתון עגול מצויד בר מהומה, מיזוג זכוכית, מתאם T, ו מחיצת גומי. להרכיב את כלי הזכוכית באמצעות שומן ואקום בטמפרטורה גבוהה.</li>
		<li>לפזר 200 מ"ג של אשכולות InP מטוהרים ב 20 מ ל של anהידרוous 1-octadecene. הכנס את פתרון אשכול InP לתוך הבקבוקון התגובה באמצעות מזרק תחת חיובי N2 זרם, ואחריו 20 מ ל נוספים של anהידרוous 1-octadecene. בקצרה לדגה כדי להבטיח את הבקבוקון התגובה הוא ללא אוויר.</li>
		<li>מחממים את הפתרון ל-300 ° צ' מתחת לזרימה חיובית של N2 תוך כדי ערבוב. התפתחותם של QDs ניתן לפקח על ידי UV-Vis ספקטרוסקופיה עם ali, בעיתוי מתוזמן. הצבע הצהוב הבהיר נמשך עד כ-200 ° c ומשתנה מצהוב לכתום בהיר ועד חום-אדמדם כהה. התגובה הושלמה בשנת 30-40 דקות.</li>
		<li>לצנן את בקבוקון התגובה לטמפרטורת החדר על ידי הסרת מעיל החימום. הפתרון לאחר הצינון מציג צבע אדום ברור מבחינה אופטית. הסר 1-octadecene על ידי זיקוק ואקום ב 160 ° c. החלף את כלי הזכוכית המתאימים מהר ככל האפשר כדי להגביל את החשיפה לאוויר.</li>
		<li>התמוססות InP QDs תוך שימוש בכמות מינימלית (< 5 מ ל) של טולואן טולין בתיבה מלאה של N2. העבר את הפתרון הגולמי. לצינור הצנטריפוגה הוסף ~ 40 mL של הידרודלמיטריל וצנטריפוגה לטיהור (7,197 x g, 10 דקות).</li>
		<li>שופכים את הסופרנטאנט וממיסים מחדש את הזרז ב-5 מ ל של טולואן טולין. חזור על שלבי הטיהור עבור סך של 3 מחזורים. אחסן את המוצר המוטהר המומס באנידראן טולין.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
שיטת הזרקה חמה
	<ol>
<li>דגה a 100 mL 3-צוואר בקבוקון התחתון עגול מצויד מתאם שחור, מחיצת גומי. להרכיב את כלי הזכוכית באמצעות שומן ואקום בטמפרטורה גבוהה.</li>
		<li>להזריק 35 mL של anoctadecene ous 1-לתוך הבקבוקון התגובה. מחממים את הממס עד 300 ° c מתחת לגז אדיש תוך כדי ערבוב.</li>
		<li>לפזר 200 מ"ג של אשכולות InP מטוהרים ב 5 מ ל של anהידרוous 1-octadecene ולהזריק את הפתרון אשכול לתוך הבקבוקון התגובה. התגובה הושלמה בשנת 15-20 דקות.</li>
		<li>לצנן את הפתרון לטמפרטורת החדר על ידי הסרת מעיל החימום. מזקק את 1-octadecene ולטהר InP QDs כפי שמתואר בשלבים 4.1.5 כדי 4.1.6.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. אפיון של37P20(O2CR)51 ונקודות הקוונטים inp
<ol><li>
מיקרוסקופ אלקטרוני שידור (TEM)
	<ol>
<li>להכין פתרון מדלל של אשכול (~ 5 מ"ג) או נקודות הקוונטים בפנטאן: toluene (1:1, 2 מ ל סה כ). צבע הפתרון אמור להיות בקושי נראה.</li>
		<li>להרים פחמן לייסי TEM רשת (400 רשת, אולטרה דק) עם מלקחיים ומקום מחוץ לקצה של משטח, וודא כי הרשת אינה נוגעת שום דבר מלבד הפינצטה.</li>
		<li>Drop-יצוקה אחת גדולה על הרשת ולתת לו להתייבש לחלוטין ללא פתרון בינג משם (~ 20 דקות). מניחים את הרשת תחת ואקום ולתת יותר יבש בן לילה.</li>
		<li>צלם את המדגם באמצעות TEM. תנאי תמונה אופייני כוללים גודל ספוט 5,200 kV האלקטרונים קרן, הצמצם האובייקטיבי פתוח לחלוטין, והגדלה של 350, 000X.</li>
		<li>בתבנית התמונה המקורית (. dm3), למדוד את גודל החלקיקים באמצעות כלי קו ישר כדי ליצור קו על פני חלקיק התמונה (ראה טבלת חומרים עבור תוכנה). כלי הפקודה מאתר ייתן אורך ב ננומטר המתאימים לקו המצויר, כאשר הקו הוא פעיל להיות נגרר או לחיצה על ולמדוד את קוטר החלקיקים.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
תהודה מגנטית גרעינית (NMR) הערה: 1H nmr צריך קצת כמו 20 מ"ג של אשכולות, אבל 31P nmr דורש לפחות 40 מ"ג של אשכולות כדי לפתור את אזור האשכול.<ol>
<li>להכין את הפתרון אשכול (40 mg) בנזן בנזין (C6D6, ~ 0.7 mL) ב כפפות ולהעביר את הפתרון לתוך צינור מיובשים J-יאנג nmr התנור. אטום את הצינור מתחת N2 ולהסיר מהתיבה כפפות מדידות.</li>
		<li>לאסוף 1H nmr ספקטרה על מכשיר 300 MHz או גדול יותר. פרמטרים נפוצים כוללים 2 סריקות דמה, 6 סריקות, ו-30 זמן ההשהיה.</li>
		<li>לאסוף 31P nmr ספקטרום על 500 MHz או יותר מכשיר. השתמש בתקן חומצה זרחתית כדי לכייל את המכשיר לפני השימוש. הפרמטרים הנפוצים כוללים היסט של-100 ppm, רוחב לטאטא של 500 ppm, ו 256 סריקות חוזרות ו40 נשנות של המועדים (כ 14 h של זמן ריצה כולל כדי להבטיח אות חזק מספיק).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
עקיפה של קרני רנטגן (XRD)
	<ol>
<li>להכין פתרון מרוכז ביותר של אשכולות או נקודות הקוונטים על ידי המסת חומר יבש טולואן מינימלי (< 1 mL) או הסרת טולואן מתוך פתרון מניות.</li>
		<li>שחרור על התנור מיובש וופל ולתת יבש עבור ~ 30 דקות. לצורך עקביות בגודל השחרור, השתמש במיקרו-מיקרופיפטה דיגיטלי עם ההגדרה ב-3 ~ 5 μL. חזור 2-3 פעמים עד שסרט של אשכולות או נקודות קוואנטיות מוגדר בצורה מספקת.</li>
		<li>אסוף נתוני XRD מ-10 עד 70 ° עם 5.5 ° מרווחי זמן. קבע כל מרווח לזמן רכישה של 30 עבור הפעלה מהירה או הקניית 240 s לרזולוציה גבוהה יותר.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
פוטוטולמינטנציה (PL)
	<ol>
<li>העבר את הפתרון עבור ניתוח PL לתוך 1 x 1 ס מ קוורץ פלואורסצנטית מתאים.</li>
		<li>הגדר את העירור על 450 ננומטר ורוחבי המונכרואטור עבור שני חריצי הכניסה והיציאה ב -3 ננומטר. הגדר את זמן השילוב ב 0.1 s/nm או 1/nm לקבלת רזולוציה גבוהה יותר.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Shirasaki, Y., Supran, G. J., Bawendi, M. G., Bulovi&#263;, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emergence+of+Colloidal+Quantum-Dot+Light-Emitting+Technologies.">Emergence of Colloidal Quantum-Dot Light-Emitting Technologies.</a> Nature Photonics. 7, 13-23 (2013).</li><li>Shea-Rohwer, L. E., Martin, J. E., Cai, X., Kelley, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Red-Emitting+Quantum+Dots+for+Solid-State+Lighting.">Red-Emitting Quantum Dots for Solid-State Lighting.</a> ECS Journal of Solid State Science and Technology. 2, R3112-R3118 (2013).</li><li>Kazlas, P. T., Linton, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+Dot-Based+Light+Sheets+Useful+for+Solid-State+Lighting.">Quantum Dot-Based Light Sheets Useful for Solid-State Lighting.</a> , (2010).</li><li>Kairdolf, B. A., Smith, A. M., Stokes, T. H., Wang, M. D., Young, A. N., Nie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semiconductor+Quantum+Dots+for+Bioimaging+and+Biodiagnostic+Applications.">Semiconductor Quantum Dots for Bioimaging and Biodiagnostic Applications.</a> Annual Review of Analytical Chemistry. 6, 143-162 (2013).</li><li>Petryayeva, E., Algar, W. R., Medintz, I. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+Dots+in+Bioanalysis:+A+Review+of+Applications+across+Various+Platforms+for+Fluorescence+Spectroscopy+and+Imaging.">Quantum Dots in Bioanalysis: A Review of Applications across Various Platforms for Fluorescence Spectroscopy and Imaging.</a> Applied Spectroscopy. 67, 215-252 (2013).</li><li>Sambur, J. B., Chen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Approaches+to+Single-Nanoparticle+Catalysis.">Approaches to Single-Nanoparticle Catalysis.</a> Annual Review of Physical Chemistry. 65, 395-422 (2014).</li><li>Xia, Y., Yang, H., Campbell, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticles+for+Catalysis.">Nanoparticles for Catalysis.</a> Accounts of Chemical Research. 46, 1671-1672 (2013).</li><li>Lewis, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+Cost-Effective+Solar+Energy+Use.">Toward Cost-Effective Solar Energy Use.</a> Science. 315, 798-801 (2007).</li><li>Semonin, O. E., Luther, J. M., Beard, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+Dots+for+Next-Generation+Photovoltaics.">Quantum Dots for Next-Generation Photovoltaics.</a> Materials Today. 15, 508-515 (2012).</li><li>Carey, G. H., Abdelhady, A. L., Ning, Z., Thon, S. M., Bakr, O. M., Sargent, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+Quantum+Dot+Solar+Cells.">Colloidal Quantum Dot Solar Cells.</a> Chemical Reviews. 115, 12732-12763 (2015).</li><li>Colegrove, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+Dot+Technology+Supply+Chain+and+Market+Forecast.">Quantum Dot Technology Supply Chain and Market Forecast.</a> Display Research. , (2018).</li><li>Pu, Y., Cai, F., Wang, D., Wang, J. X., Chen, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+Synthesis+of+Semiconductor+Quantum+Dots+toward+Large-Scale+Production:+A+Review.">Colloidal Synthesis of Semiconductor Quantum Dots toward Large-Scale Production: A Review.</a> Industrial Engineering Chemical Research. 57, 1790-1802 (2018).</li><li>Gary, D. C., Terban, M. W., Billinge, S. J. L., Cossairt, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-Step+Nucleation+and+Growth+of+InP+Quantum+Dots+via+Magic-Sized+Cluster+Intermediates.">Two-Step Nucleation and Growth of InP Quantum Dots via Magic-Sized Cluster Intermediates.</a> Chemistry of Materials. 27, 1432-1441 (2015).</li><li>Cossairt, B. M., Owen, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CdSe+Clusters:+At+the+Interface+of+Small+Molecules+and+Quantum+Dots.">CdSe Clusters: At the Interface of Small Molecules and Quantum Dots.</a> Chemistry of Materials. 23, 3114-3119 (2011).</li><li>Zhang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+Self-Assembled+ZnTe+Magic-Sized+Nanoclusters.">Evolution of Self-Assembled ZnTe Magic-Sized Nanoclusters.</a> Journal of the American Chemical Society. 137, 742-749 (2015).</li><li>Zhu, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-Step+Nucleation+of+CdS+Magic-Size+Nanocluster+MSC-311.">Two-Step Nucleation of CdS Magic-Size Nanocluster MSC-311.</a> Chemisty of Materials. 29, 5727-5735 (2017).</li><li>Gary, D. C., Flowers, S. E., Kaminsky, W., Petrone, A., Li, X., Cossairt, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-Crystal+and+Electronic+Structure+of+a+1.3+Nm+Indium+Phosphide+Nanocluster.">Single-Crystal and Electronic Structure of a 1.3 Nm Indium Phosphide Nanocluster.</a> Journal of the American Chemical Society. 138, 1510-1513 (2016).</li><li>Janke, E. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Origin+of+Broad+Emission+Spectra+in+InP+Quantum+Dots:+Contributions+from+Structural+and+Electronic+Disorder.">Origin of Broad Emission Spectra in InP Quantum Dots: Contributions from Structural and Electronic Disorder.</a> Journal of the American Chemical Society. 140, 15791-15803 (2018).</li><li>Stein, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+Surface+Defects+of+InP+Quantum+Dots+Using+Phosphorus+K&#945;+and+K&#946;+X-Ray+Emission+Spectroscopy.">Probing Surface Defects of InP Quantum Dots Using Phosphorus K&#945; and K&#946; X-Ray Emission Spectroscopy.</a> Chemistry Materials. 30, 6377-6388 (2018).</li><li>Giansante, C., Infante, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Traps+in+Colloidal+Quantum+Dots:+A+Combined+Experimental+and+Theoretical+Perspective.">Surface Traps in Colloidal Quantum Dots: A Combined Experimental and Theoretical Perspective.</a> Journal of Physical Chemistry Letters. 8, 5209-5215 (2017).</li><li>Tessier, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interfacial+Oxidation+and+Photoluminescence+of+InP-Based+Core/Shell+Quantum+Dots.">Interfacial Oxidation and Photoluminescence of InP-Based Core/Shell Quantum Dots.</a> Chemistry of Materials. 30, 6877-6883 (2018).</li><li>Brown, R. P., Gallagher, M. J., Fairbrother, D. H., Rosenzweig, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+Degradation+of+Cadmium-Free+InP+and+InPZn/ZnS+Quantum+Dots+in+Solution.">Synthesis and Degradation of Cadmium-Free InP and InPZn/ZnS Quantum Dots in Solution.</a> Langmuir. 34, 13924-13934 (2018).</li><li>Brodu, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exciton+Fine+Structure+and+Lattice+Dynamics+in+InP/ZnSe+Core/Shell+Quantum+Dots.">Exciton Fine Structure and Lattice Dynamics in InP/ZnSe Core/Shell Quantum Dots.</a> ACS Photonics. 5, 3353-3362 (2018).</li><li>Yang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+Synthesis,+Doping,+and+Transformation+of+Magic-Sized+Semiconductor+Alloy+Nanoclusters.">Chemical Synthesis, Doping, and Transformation of Magic-Sized Semiconductor Alloy Nanoclusters.</a> Journal of the American Chemical Society. 139, 6761-6770 (2017).</li><li>Xie, L., Harris, D. K., Bawendi, M. G., Jensen, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Trace+Water+on+the+Growth+of+Indium+Phosphide+Quantum+Dots.">Effect of Trace Water on the Growth of Indium Phosphide Quantum Dots.</a> Chemistry of Materials. 27 (14), 5058-5063 (2015).</li><li>Gary, D. C., Petrone, A., Li, X., Cossairt, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigating+the+Role+of+Amine+in+InP+Nanocrystal+Synthesis:+Destabilizing+Cluster+Intermediates+by+Z-Type+Ligand+Displacement.">Investigating the Role of Amine in InP Nanocrystal Synthesis: Destabilizing Cluster Intermediates by Z-Type Ligand Displacement.</a> Chemical Communications. 53 (1), 161-164 (2017).</li><li>De Roo, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+Solvent-Ligand+Interactions+in+Colloidal+Nanocrystals+by+the+NMR+Line+Broadening.">Probing Solvent-Ligand Interactions in Colloidal Nanocrystals by the NMR Line Broadening.</a> Chemistry of Materials. 30 (15), 5485-5492 (2018).</li><li>Kirkwood, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Finding+and+Fixing+Traps+in+II-VI+and+III-V+Colloidal+Quantum+Dots:+The+Importance+of+Z-Type+Ligand+Passivation.">Finding and Fixing Traps in II-VI and III-V Colloidal Quantum Dots: The Importance of Z-Type Ligand Passivation.</a> Journal of the American Chemical Society. 140 (46), 15712-15723 (2018).</li><li>Ritchhart, A., Cossairt, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Templated+Growth+of+InP+Nanocrystals+with+a+Polytwistane+Structure.">Templated Growth of InP Nanocrystals with a Polytwistane Structure.</a> Angewandte Chemie International Edition. 57 (7), 1908-1912 (2018).</li><li>Friedfeld, M. R., Johnson, D. A., Cossairt, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conversion+of+InP+Clusters+to+Quantum+Dots.">Conversion of InP Clusters to Quantum Dots.</a> Inorganic Chemistry. 58 (1), 803-810 (2019).</li><li>Gary, D. C., Cossairt, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+Acid+in+Precursor+Conversion+During+InP+Quantum+Dot+Synthesis.">Role of Acid in Precursor Conversion During InP Quantum Dot Synthesis.</a> Chemistry of Materials. 25 (12), 2463-2469 (2013).</li><li>Becker, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Inorganic Synthesis. 27, 243-249 (1990).</li></ol>

. למחברים אין מה לגלות

סינתזה של InP בגודל הקסם אשכולות ההמרה שלהם לנקודות קוואנטים לעקוב אחר הליכים פשוטים כי הוכחו בעקביות לייצר דגימות באיכות גבוהה. את היכולת לסנתז ולבודד אשכולות InP כמו ביניים יש יתרונות ברורים במונחים של הצבא אלה ננו מבנים לשינויים שניתן לאפיין היטב וכתוצאה מכך להיות משולבים QDs הסופי. האופי המדויק והאנטי-מדויק של האשכולות וההשחתה הגבוהה מספקים פלטפורמה למחקרים חדשניים בשינויים מפני השטח, פגמים, והאלוינג של מערכות InP ודלתות פתוחות למגוון רחב של יישומים כגון מציג, מצב מוצק תאורה, זרז וphotovoltaics.
בסינתזה של אשכולות InP, זה קריטי כי כל הריאגנטים הם בעלי טוהר גבוהה ומיובש ביסודיות, כמו ההצלחה של סינתזה הוא תלוי בתנאים ניסיוני מים ואוויר חינם וטוהר של מקדם הסמנים לצמיחה אחידה בתשואות גבוהות. בנוסף, מומלץ לנקוט אמצעי זהירות מספיקים בעת טיפול ב-P (SiMe3)3, שהוא רגיש לאור ופירופלזה. יש לשמור על מגיב זה בסביבה קלה, אוויר וללא מים, וזהירות יש לנקוט כדי למנוע חשיפה לאוויר ולמים לפני ובמהלך התגובה. לצורך צמיחה יעילה של האשכולות, טווח הטמפרטורות אמור להיות 100-110 ° c; בטמפרטורת החדר, הצמיחה היא איטית מאוד, וטמפרטורה גבוהה יותר תגרום המרה לנקודות קוואנטיות בגדלים שונים בהתאם לטמפרטורה. הפרוטוקול המוצג הוא גם מדרגי מאוד רב-תכליתי, המאפשר שליטה סינתטי ושינויים באמצעות רוחב של פרמטרים. החומצה המיריסטית המשמשת בתור ליגרים עבור אשכולות InP והבאים QDs יכול להיות מוחלף על ידי חומצה פנילאצטט, חומצה אולאית, או אחרים שרשרת קצר וארוך בשרשרת חומצות. פוסט סינתטי תוספת של P (SiMe3)3 לפתרונות של אשכולות inp כי יש מודאג במקצת תכונות הקליטה (אדום הזזה ו/או הרחיבה) נצפתה לגרום גודל התמקדות אפקט שבו הצריכה של הרבה אינדיום myristate התוצאות של ~ 3 כחול nm ב ספקטרום קליטת29.
שיטת הטיהור של האשכולות ממוטבת באופן אמפירי במעבדה שלנו כדי למנוע חמצון ולבודד את התשואה הגבוהה ביותר האפשרית. הבחירה של acetonitrile כמו antisolvent ויחס הנפח שלה עם טולואן להגשים את המטרות הללו. בסופו של דבר, האשכולות מושעה מחדש כמות מינימלית של טולואן ו centrifuged כדי להסיר את כל זיהומים מוצק שאולי הביא במהלך סינתזה. הסרת טולואן מן הפתרון הסופי נותן מדבקה צהובה שניתן לאחסן לפחות 36 חודשים תחת האוויר והתנאים ללא מים. יצוין גם לגבי הכנת דגימות NMR לאפיון של המוצר מטוהרים כי המשמרות הכימי המדויקת עבור 11 מהדהד ברורים בספקטרום 31P nmr משתנים בהתאם לזהות של האינדינום הקדם. יתר על כן, טיהור ווריאציות מספיק בריכוז אשכול יכול לגרום להרחבת קו. על מנת להשיג ספקטרום נקי עם תכונות חדות, הוא הציע כי לפחות 40 מ"ג של האשכול מומס בכמות מינימלית של הידרומטר C6D6 (~ 0.7 mL).
באופן דומה, סינתזה של InP QDs באמצעות אשכולות חייב להתבצע תחת המים והאוויר ללא תנאים. מחקרים קודמים הראו כי הנוכחות של מים באינדינום מקדים ותוספת של כמויות מעקב של מים או הידרוקסידי להוביל שינויים משמעותיים בצמיחה של InP QDs ואת הכימיה פני השטח של המוצר הסופי25. כאשר מריצים את התגובה בקנה מידה שונה מאשר תיאר בפרוטוקול, יש לציין כי עבור שיטת הזרקה חמה, את הפתרון אשכול להזרקה צריך להיות מרוכז מספיק הנפח צריך להיות קטן יותר לעומת ממיס מחוממת ב הבקבוקון זה כדי למזער את הירידה הפתאומית בטמפרטורה כמו פרופיל טמפרטורת התגובה ממלאת תפקיד לא טריוויאלי בסינתזה. עבודה מפורטת על מנגנון ההמרה של אשכולות inp כדי qds דווח לאחרונה היכן ההשפעות של התוספת של בשרי שונים (כלומר, החומצה קרבוקסילית, אינדיום carboxyמאוחר), טמפרטורות, וריכוז נחקרו30. באמצעות מחקרים אלה, זה נחשף כי טמפרטורות thermolysis > 220 מעלות צלזיוס נדרשים לקבלת תשואה גבוהה של QDs איכות אופטימלית. טיהור של InP QDs לאחר לוגיקה דומה תהליך כפי שהוזכר לעיל עבור אשכולות, אלא כי האחסון של QDs מטוהרים מומלץ בפתרון עם ממיס כגון toluene. בצורה מוצקה, ה-QDs נצפו כדי ליצור אגרגטים לאורך זמן, ומונעים פיזור הומוקולאידית הומוגנית. אחד הערה אחרונה לגבי הפרוטוקול הוא הסרת 1-octadecene על ידי זיקוק ואקום לאחר סינתזה של InP QDs ולא על ידי משקעים בלבד-redissolution הוא צעד ראשון מומלץ של טיהור QDS. זה כדי להגביל את הנפח של הממס הנדרש בתוך בדיקת ומכיוון שהאודה שיורית עשוי הדיגיטלי עם מעטפת שרשרת ארוכת השרשרת, גרימת קשיים עם הכנה לדוגמה לאפיון והשימוש הבאים.
הדגמנו את הסינתזה והאפיון של אשכולות בגודל InP מדויקים האנטי-מדויק, ב37P20(O2CR)51, ואת השימוש בהם כמקור אחד טרום סמנים לסינתזה של נקודות הקוונטים inp באמצעות שניהם חימום ושיטות הזרקה חמה. הסינתזה המדווחת של אשכולות InP הוא צדדי והוא יכול להיות מוכלל למגוון רחב של ליגניות carboxylate יטר. סינתזה של InP QDs מתוך האשכולות מספק שיטה בלתי מאפשרת מאוד לסינתזה של אלה ננומבנים מאתגרת עם איכות גבוהה במונחים של התפלגות גודל ו crystallinity. שפע ההזדמנויות להמשך השינוי בשיטה זו באמצעות שינוי פוסט-סינתטי של האשכולות עצמם והנדסת האשכול לאסטרטגיית המרת נקודה קוונטית. בגלל זה אנו מאמינים ששיטות אלו שימושיות ומשמעותיות באופן מבחינה טכנולוגית לסינתזה של חומרי הגלם והחומרים הקשורים לתצוגה ולתאורה.

הנקודות הקוואנטיות מוליך למחצה הראו תאוצה בהתפתחות הסינתטית על פני שלושת העשורים הקודמים בשל הפוטנציאל שלהם במגוון יישומים אלקטרואופטיקה, כולל מציג1, המדינה מוצק תאורה2, 3, הדמיה ביולוגית4,5, זרז6,7, ו photovoltaics8,9,10. בהינתן ההצלחה המסחרית שלהם לאחרונה באזור של מציג סולם צבעים רחב, השוק נקודה קוונטית צפויה לחרוג 16,000,000,000 דולר על ידי 202811. שינוי משמעותי במיקוד החומר מ-II-VI (ו-IV-VI) אל משפחת III-V התרחשה בשנים האחרונות כחיפוש אחר רעיל פחות, Cd ו-Pb-חינם חלופות לשימוש ביישומים אלקטרוניים מבוזרים מאוד החלה. Indium פוספסתר בפרט זוהה כתחליף מוביל לירידה עבור CdSe12. זה הפך להיות ברור, עם זאת, כי אופטימיזציה של נקודות הקוונטים InP מבוססי קשה יותר לא תמיד ליהנות מהשיטות אותן בשימוש עבור חומרים הchalcogenide יותר הוקמה. זה בעיקר בגלל הנוקלאוציה ופרופיל הצמיחה של חלקיקי InP בעקבות מנגנון שאינו קלאסי, שני שלבים13. מנגנון זה מופעל בשל מתווכים של אורווה מקומית, intermediates מדויקת באופן מדויק, המכונה "בגודל הקסם" אשכולות14,15,16. בפרט,37P20(O2CR)51 התגלתה כמפתח אחד, ביניים בינוני בסינתזה של inp מ p (sime3)3, אינדיום carboxylate אוחר, ו חומצה carbox, ו בקרקסיליות17.
הנוכחות של ביניים זה על קואורדינטת התגובה יש השפעות מוחשיות רבות על התפתחותם של מבנים InP. קיומו של האשכול intermediates עצמם מבטלת את המושגים הקלאסיים של הנוקלאוציה והצמיחה המבוססת על המודל של לה-מאר ופירושה האופטימיזציה של מצבי תגובה כגון ריכוז, טמפרטורה ומקודמן שלא להשיג מספיק מאפייני ההרכב האחיד. ליתר דיוק, זה הוכח כי השימוש באשכול InP כתוצאה מקור יחיד התוצאות בנקודות הקוונטים מאוד מונוטוני עם תכונות אופטיות צר13. הספרות האחרונות הציע כי מונוטוני, עם זאת, הוא לא הגורם היחיד הגבלת הזוגיות של InP עם חומרים אלקטרואופטיקה אחרים18. פגמים בפני השטח, חמצון, ו alloying הם גורמים קריטיים עדיין תחת מחקר אינטנסיבי שידרוש חדשנות משמעותית עבור ארכיטקטורות inp אופטימיזציה19,20,21,22, 23,24. האופי המדויק של אשכולות, כגון ב37P20(O2CR)51, הופך אותם פלטפורמות אידיאלי לבדיקה את ההשלכות של שינויים רבים שלאחר משטח סינתטי. בדרך כלל, אנסמבל הומוגניות של חלקיקים מאפשר לקבוע את ההשפעות על פני השטח ועל הפנים קשה, אבל בגלל האשכול של Inhomogeneity ידוע להיות מדויק באופן האטואני, הן מורכבים ו crystallographically, היא מערכת המודל האידיאלי.
הסינתזה של37P20(O2CR)51 אשכול הוא לא יותר קשה מאשר סינתזה של חלקיקים בשימוש נרחב יותר כגון cdse, PbS, או zno. זה דורש רק כלי זכוכית סטנדרטיים, כימיקלים זמינים באופן נרחב, וידע בסיסי של שיטות האוויר חינם וטכניקות כפפות. ההליך עצמו יכול להיעשות בקנה מידה גרם ובתשואות עודף של 90%. כפי שאנו מראים, הסינתזה המוצלחת של אשכול InP אינו "קסם" אלא תרגיל ביסודות. ראקטיבים טהורים, כלי זכוכית יבשים, טכניקות המתאימות ללא אוויר, ותשומת לב לפרטים הם כל מה שנדרש כדי לגשת לאשכול הננו המדויק הזה. יתר על כן, אנו גם להרחיב על שיטות אידיאליות עבור ההמרה שלה לנקודות הקוונטים InP גבישי מאוד עם גודל הפצות צרות.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetonitrile, anhydrous, 99.8%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>271004</td>
			<td>Dried over 4&#197; sieves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adapter, Airfree, 14/20 Joint, 0 - 4mm Chem-Cap (T-adapter)</td>
			<td>Chemglass Life Sciences LLC</td>
			<td>AF-0501-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adapter, Inlet, 14/20 Inner Joint</td>
			<td>Chemglass Life Sciences LLC</td>
			<td>CG-1014-14</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bio-Beads S-X1, 200-400 mesh</td>
			<td>Bio-Rad Laboratories</td>
			<td>152-2150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cary 5000 UV-Vis-NIR</td>
			<td>Agilent</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Column, Chromatography, 24/40 Outer Joint, 3/4in ID X 10in E.L., 2mm Stpk</td>
			<td>Chemglass Life Sciences LLC</td>
			<td>CG-1188-06</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Condenser, Liebig, 185mm, 
			14/20 Top Outer, 14/20 Lower Inner, 110mm Jacket Length</td>
			<td>Chemglass Life Sciences LLC</td>
			<td>CG-1218-A-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Distilling heads, short paths, jacketed</td>
			<td>Chemglass Life Sciences LLC</td>
			<td>CG-1240</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf&#160;Microcentrifuge 5430</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>05-100-177</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon 15mL Conical Centrifuge Tubes</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>14-959-49B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flask, Round Bottom, 50mL, Heavy Wall, 14/20 - 14/20, 3-Neck, Angled 20&#176;</td>
			<td>Chemglass Life Sciences LLC</td>
			<td>CG-1524-A-05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ</td>
			<td>Developed at National Institutes of Health&#160;and the Laboratory for Optical and Computational Instrumentation</td>
			<td></td>
			<td>Open source Java image processing program</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Indium acetate, 99.99%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>510270</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Myristic acid, 99%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>M3128</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature controller</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>50 401 831</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermometers, non-mercury, 10/18</td>
			<td>Chemglass Life Sciences LLC</td>
			<td>CG-3508-N</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermowell, 14/20 Inner Jt, 1/2&#34; OD above the Jt, 6mm OD Round Bottomed Tube below the Jt, for 25ml RBF</td>
			<td>Chemglass Life Sciences LLC</td>
			<td>UW-1205-171JS</td>
			<td>Custom ordered</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Toluene, anhydrous, 99.8%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>244511</td>
			<td>Dried over 4&#197; sieves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trimethylindium, 98%</td>
			<td>Strem</td>
			<td>49-2010</td>
			<td>Heat sensitive, moisture sensitive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris(trimethylsilyl)phosphine</td>
			<td>Ref #31, 32</td>
			<td></td>
			<td>Pyrophoric</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrathin Carbon Film on Lacey Carbon Support Film, 400 mesh, Copper</td>
			<td>Ted Pella Inc.</td>
			<td>1824</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum gauge 1-STA 115VAC 60Hz</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>11 278</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump 115VAC 60Hz</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>01 096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-Octadecene (ODE), 90%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>O806</td>
			<td>Technical grade, distilled and dried over 4&#197; sieves</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of in37p20(o2cr)51 clusters and their conversion to inp quantum dots

טקסט זה מציג שיטה לסינתזה של37P20(O2C14H27)51 אשכולות ההמרה שלהם לאינדיום זרחן הסתרת נקודות הקוונטים. ב37P20(O2CR)51 אשכולות נצפו כמו intermediates בסינתזה של נקודות קוונטום Inp מ-סמנים מולקולריים (או2cr)3, הו2CR, ו P (sime3)3 ) והוא עשוי להיות מבודד כמו מגיב טהור עבור המחקר הבאים ולהשתמש כקודמן מקור יחיד. אשכולות אלה להמיר בקלות לדגימות גבישי ומונוטוני יחסית של נקודות קוואנטים של כדורי InP כדורית כאשר נתון לתנאים thermolysis בהעדר מקדים נוספים מעל 200 ° c. המאפיינים האופטיים, מורפולוגיה, והמבנה של האשכולות והנקודות הקוואנטים מאומתים באמצעות ספקטרוסקופיית UV-Vis, ספקטרוסקופיית פוטוטולוט, מיקרוסקופ אלקטרון שידור, ועקיפה של אבקת רנטגן. הסימטריה המולקולרית של האשכולות מאושרת בנוסף על-ידי ספקטרוסקופיית בשלב הפתרון 31P nmr. פרוטוקול זה מדגים את ההכנה והבידוד של אשכולות InP מדויקים באופן מדויק, ואת ההמרה אמין ומדרגי שלהם ל-InP QDs.

אשכולות InP ונקודות קוואנטום מאופיינים בקליטת UV-Vis ו ספקטרוסקופיית PL, XRD, TEM ו ספקטרוסקופיית NMR. עבור אשכולות InP, תכונת ספיגה אסימטרית נצפתה, עם שיא מקסימום ב 386 ננומטר (איור 1a). למרות מונוטוני האמיתי של המדגם, שיא האנרגיה הנמוכה ביותר מציג רוחב שורה רחב, אשר מצמצמת על ירידה בטמפרטורה. הדבר יוחס לקבוצה של מעברים אלקטרוניים בדידים הספציפיים לתנועות ויברליות של סריג הננו-סימטריה הנמוכה משנת17. לא ניכר PL QY הוא נצפתה עבור אשכולות ב 298 K למרות היעדר מצבים מלכודות ברורות שיתרחשו האינדיום או יוני זרחן מתואמת.
הבלתי-סטויכורמטרי, האשכול העשיר (היכן שהוא קיים ביחס 1.85:1 ביחס לזרחן) מביא למבנה שמתאים לחוסר האבץ ולא לדפוסי הוורזייט של InP בצובר (איור 1b). במקום זאת, אשכולות InP להשיג סימטריה נמוכה, פסאודו-C2v מבנה כי הוא מתואר ביותר על ידי קבוצה של יחידות polytwistane מצטלבים25. קוטר הליבה ממוקם בטווח ה1-2 ננומטר, בהתאם לציר שממנו הוא מוצג (איור 1c). זה מבנה סימטרי נמוך משתקף הפתרון-שלב 31P nmr ספקטרום של אשכול. הספקטרום של 31P nmr של אשכולות myristate-הכתיר inp מראה 11 פסגות שונות (2 האטומים של p על ציר C2 כי כל לתת שיא ייחודי הנותרים 18 p כל אחד יש שווה סימטריה, וכתוצאה מכך 9 פסגות נוספות) החל-256 אל-311 עמודים לדקה (איור 1d)26. הרחבה שנצפתה בספקטרום 31P nmr משתנה כפונקציה של הממס והריכוז, ושיטת הטיהור כפי שתוארה לאחרונה עבור מערכות ננוסקאלה הקשורות27.
ספקטרום אופטי של inp qds מסונתז מאשכולות באמצעות השיטה המתוארת כאן להציג מעבר מרגש האנרגיה הנמוך ביותר (leet) ב 564 ננומטר ואת שיא פליטת PL המתאים ב 598 nm עם רוחב מלא במחצית המקסימלית של 52 nm ופליטת המלכודת ניכרת ב אורכי גל אדמדם (איור 2a). ראוי לציין כי בעוד שתי שיטות סינתטי (חימום והזרקה חם) תשואה InP QDs של איכות אופטית דומה, שיטת הזריקה חם בדרך כלל מוביל למדגם עם מונודיפיקציה גבוהה יותר בשל התגררות מהירה בטמפרטורה מוגבה 13. התשואות הקוואנטיות הנמוכות בדרך כלל מתקבלות ישירות מהסינתזה ללא טיפול בפני השטח (הפגזות, F-תצריב או תיאום חומצת לואיס) הם המשוערות לתוצאה מתערובת של חור ומלכודות אלקטרונים להציג על פני השטח של . הננו-שריליים18,28 תבנית ה-XRD של התוצאות InP QDs מאשרת את שלב האבץ (איור 2b). הרחבת שיא בנתוני xrd מתרחשת בשל הגודל הסופי של מבנים גבישי מאוד, אשר במקרה של inp qds הוא 3.1 ננומטר +/-0.5 nm בקוטר (איור 2 ג, היסטוגרמה גודל ניתן למצוא ref .13).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59425/59425fig1.jpg"> איור 1. נתוני אפיון מייצגים עבור אשכולות InP. (א) UV-Vis ספקטרום של אשכולות inp. (ב) התבנית xrd עבור אשכולות inp מטוהרים מראה סטייה של האבץ בצובר הצפוי (סימן שחור) ו וורצליט (סימן אפור) דפוס inp. (ג) TEM תמונה של אשכולות inp מבודדים. (ד) 31P nmr ספקטרום של אשכולות inp שנאספו ב 202 MHz ב C6D6 ב 298 K. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59425/59425fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59425/59425fig2.jpg"> איור 2. אפיון מייצג נתונים עבור נקודות קוונטום InP שהוכנו מאשכולות InP. (A) UV-Vis (מוצק) ו PL (מנוקד) ספקטרום של Inp qds הכין מmyristate-הכתיר אשכולות באמצעות פרוטוקול הזרקה חמה. (ב) התבנית xrd של מטוהרים Inp qds מראה הסכם עם הדפוס האבץ בתפזורת inp. (ג) TEM תמונות של Inp qds גדל מאשכולות באמצעות פרוטוקול הזרקה חמה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59425/59425fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of In37P20O2CR51 Clusters and Their Conversion to InP Quantum Dots at JoVE.com

Synthesis of In37P20O2CR51 Clusters and Their Conversion to InP Quantum Dots

פרוטוקול לסינתזה של37P20(O2C14H27)51 אשכולות ההמרה שלהם לאינדנום פוספהחביא נקודות הקוונטים מוצג.

סינתזה של37P20(O2CR)51 אשכולות ההמרה שלהם נקודות קוונטום inp

This text presents a method for the synthesis of In37P20(O2C14H27)51 clusters and their conversion to indium phosphide quantum dots. The In37P20(O2CR)51 ...

נקודות קוונטיות של אינדיום פוספיד הן חומר מלהיב לטכנולוגיות אופטו-אלקטריקרוניות מתפתחות ועתידיות. מעבדות מחקר אקדמיות ותעשייה זקוקות לנקודות קוונטיות אינדיום פוספיד באיכות גבוהה. אשכול אינדיום פוספיד מוכן עם חומר זה הוא מבשר מדויק מבחינה אטומית וחזק עבור יישומים ננומטריים רבים וזה יכול להיות מסונתז ביעילות בסולם גרם.הדגמת ההליך תהיה אנדרו ריצ'ארט ופארק נאיון, שני סטודנטים לתארים מתקדמים מהמעבדה שלי. כדי להתחיל, מניחים 2.65 גרם של חומצה מיריסיסטית בלהבה או בתנור מיובש 50 מיליליטר שלושה צוואר עגול בקבוק תחתון מצויד בבר ערבוב ומחובר לקו שלנק. שים את הבקבוק תחת ואקום ולמילוי אותו עם גז חנקן שלוש פעמים.לאחר מכן לפנות את הבקבוק לחמם את החומצה המיסטי ל 110 מעלות צלזיוס תוך ערבוב ב 200 סל"ד. ממשיכים לבחוש תחת ואקום במשך שעתיים כדי להסיר מים. לאחר מכן, מניחים את הבקבוק תחת זרימה חיובית של גז חנקן, מכבים את החום ומוסיפים 0.93 גרם של אצטט אינדיום(III).לפנות את הבקבוק, להפעיל את החום בחזרה, ולהתחיל לבחוש את התערובת ב 500 סל"ד. לאחר התערובת נוזלי לחלוטין, להמשיך לבחוש ב 110 מעלות צלזיוס תחת ואקום במשך שש עד 12 שעות כדי להשיג indium(III) myristate. ואז בקופסת כפפות מלאה בחנקן, מלא מזרק ב-20 מיליליטר של טולואן נטול מים.מדביקים את בקבוק התגובה בגז חנקן ומוסיפים את הטלואן מהמזרק המוכן. ודא שהפתרון מתחיל להתפתל מחדש. בתא הכפפות מלא החנקן, לשלב 465 microliters של טריס (trimethylsilyl)פוספין עם 10 מיליליטר של טולואן נטול מים.לצייר את הפתרון לתוך מזרק ולחסום את קצה המחט עם פקק גומי. מכיוון שהוא פירופורי, מזרק הפוספין טריס (trimethylsilyl) נעצר בזהירות לפני הסרתו מתיבת הכפפות. ברגע שהוא מוכן להזרקה, הוא לא מטפטף במהירות, מוכנס ומוזרק במהירות לתסריט של 110 מעלות.מביאים את המזרק לבקבוק התגובה ומזריקים במהירות את תווי הפוספין הטריס (trimethylsilyl) לתערובת התגובה המרגשת. לשמור על reflux לאורך כל התגובה. דקה לאחר תחילת התגובה, לקחת aliquot 50 microliter, לדלל אותו עם שלושה מיליליטר שלטולואן, ולבצע ספקטרוסקופיה UV-Vis.קח ספקטרום של aliquot טרי כל חמש עד 10 דקות כדי לפקח על התקדמות התגובה. לאחר שלא נצפה שינוי נוסף בספקטרום, הסר את הבקבוק מהחום כדי לסיים את התגובה. תן פתרון אשכול אינדיום פוספיד להתקרר ל 50 מעלות צלזיוס ולאחר מכן להסיר את הממס תחת ואקום.לאחר מכן, לאטום את הבקבוק תחת זרימה חיובית של גז חנקן באמצעות פקק זכוכית, מתאם T, סרט חשמלי ולהביא את הבקבוק האטום לתוך תיבת הכפפות מלא חנקן. תן את האשכולות בערך מיליליטר של טולואין וצנטריפוגה את התערובת במשך 10 דקות כדי להסיר זיהומים מוצקים. תפענח את העל-טבעי ותשליך את המוצקים.מוסיפים שלושה מיליליטר של אצטוניטריל לעל-טבעי כדי לזרז את אשכולות האינדיום פוספידים ולדגום שוב את התערובת באותם תנאים. השליכו את העל-טבעי והתינו מחדש את גלולת אשכולות האנדיום פוספיד בכמיליליטר של טולוואן. חזור על תהליך זה ארבע פעמים כדי לסיים לשטוף את האשכולות.לאחר מכן תמשוך מחדש את האשכולות בכמחצית מיליליטר של טולוואן ותטהר אותם לפי כרומטוגרפיה של אי הכללת גודל. הסר את הממס מהשבר שנאסף תחת ואקום כדי להשיג את האשכולות כמו מוצק שעווה. לאחסן את האשכולות היבשים תחת חנקן לשימוש נוסף.כדי להתחיל את סינתזת הנקודות הקוונטיות, הקים בקבוקון תחתון עגול 100 מיליליטר עם פסי ערבוב על קו שלנק והכנה את אווירת הבקבוק כפי שתואר קודם לכן. בתא כפפות מלא חנקן, צייר 35 מיליליטר של 1-אוקטדג'ן למזרק. להזריק את הממס לתוך הבקבוק לחמם אותו ל 300 מעלות צלזיוס תחת חנקן תוך ערבוב.ואז בתא הכפפות, להמיס 200 מיליגרם של אשכולות אינדיום פוספיד בחמישה מיליליטר של 1-Octadecene נטול מים. צייר פתרון זה לתוך מזרק ולהזריק אותו לתוך בקבוק התגובה. מערבבים את התערובת ב 500 סל"ד תחת גז חנקן במשך 15 עד 20 דקות.כאשר התגובה הושלמה, להסיר את הבקבוק מהחום ולתת את התערובת להתקרר לטמפרטורת החדר. הסר את הממס על ידי זיקוק ואקום ב 160 מעלות צלזיוס. ואז בתא הכפפות, להמיס את נקודות קוונטיות אינדיום פוספיד גולמי בפחות מחמישה מיליליטר של טולואן נטול מים ולהעביר את הפתרון לצינור צנטריפוגה 50 מיליליטר.מוסיפים כ -40 מיליליטר של אצטוניטריל נטול מים וצנטריפוגה את התערובת במשך 10 דקות. מוציאים את העל-טבעי וממיסים מחדש את המשקעים בכ-5 מיליליטר של טולואן נטול מים. בצע הליך כביסה זה פעמיים נוספות.לאחסון, ממיסים את הנקודות הקוונטיות המטוהרות של אינדיום פוספיד בטולואן נטול מים. זה מונע היווצרות של אגרגטים לאורך זמן. אשכולות הפוספידים שאינם סטואיכומטריים עשירים באנדיום הראו תכונת ספיגה אסימטרית של ספקטרוסקופיית UV-Vis עם מקסימום שיא של 386 ננומטר.דיפירציה של קרני רנטגן הראתה כי מבנה האשכולות לא התאים לתערובת אבץ ולא למבני אתר עבודה של אינדיום פוספיד בתפזורת. במקום זאת, לאשכולות היה מבנה מדומה C עד B הדומה ליחידות פוליאטוויסטן מצטלבים. הסימטריה הנמוכה באה לידי ביטוי במספר הפסגות המובהק שנצפו בספקטרום NMR של זרחן מצב הפתרון.קוטר ליבת האשכול היה בין ננומטר אחד לשני ננומטרים בהתאם לציר שממנו הוא נצפה. נקודות קוונטיות אינדיום פוספיד מסונתז מאשכולות אלה הראו מעבר excitonic האנרגיה הנמוכה ביותר ב 564 ננומטרים פסגת פליטת זוהר צילום ב 598 ננומטר. הקוטר של הנקודות הקוונטיות היה כשלושה ננומטרים.דיפרציה של קרני רנטגן הראתה שתערובת האבץ מתאימה היטב למבנה הנקודות הקוונטי. השיטות המתוארות כאן משלבות טכנולוגיות נטולות אוויר ומים הניתנות להעברה לסינתזות כימיה אורגניות רבות, כולל סינתזה של נקודות קוונטיות המורכבות מיסודות אחרים. הגילוי של מתווכי אשכול אינדיום פוספיד מתמשכים קינטית הבדיל באופן מכני אשכולות אינדיום פוספיד עבור חומרי נקודה קוונטית מפותחים יותר כמו קדמיום סלניד וגופרתי עופרת.שיטה זו דורשת שימוש נכון של רייגנטים נטולי מים וטכניקות ללא אוויר ומים כדי להבטיח איכות מוצר טובה ובטיחות של אנשי מעבדה. טריס (trimethylsilyl)פוספין הוא נדיף ופירופורי אז לנקוט זהירות בעת טיפול וסילוק של זה. החוקרים צריכים ללבוש PPE המתאים להיות מאומן להתמודד עם שריפות במקרה חירום.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Synthesis of In37P20(O2CR)51 Clusters and Their Conversion to InP Quantum Dots

Amide Coupling Reaction for the Synthesis of Bispyridine-based Ligands and Their Complexation to Platinum as Dinuclear Anticancer Agents

תגובה אמידה צימוד לסינתזה של ligands מבוסס Bispyridine וcomplexation לפלטינה כסוכנים נגד סרטן Dinuclear

Amide coupling reactions can be used to synthesize bispyridine-based ligands for use as bridging linkers in multinuclear platinum anticancer drugs. ...

Synthesis of Non-uniformly Pr-doped SrTiO3 Ceramics and Their Thermoelectric Properties

Synthesis of Non-uniformly Pr-doped SrTiO3 Ceramics and Their Thermoelectric Properties

סינתזה של SrTiO מסומם-PR ללא אחיד<sub&gt; 3</sub&gt; קרמיקה והנכסים תרמיות שלהם

We demonstrate a novel synthesis strategy for the preparation of Pr-doped SrTiO3 ceramics via a combination of solid state reaction and spark plasma ...

A Simple Method for the Size Controlled Synthesis of Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles under Ambient Conditions

שיטה פשוטה עבור סינתזת מבוקרת הגודל של אשכולות Oligomeric היציבים של זהב חלקיקים בתנאי סביבה

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like ...

Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications

סינתזה של Cd-חינם InP / ZnS Quantum Dots מתאים עבור יישומים ביו

Fluorescent nanocrystals, specifically quantum dots, have been a useful tool for many biomedical applications. For successful use in biological systems, ...

Synthesis of Cyclic Polymers and Characterization of Their Diffusive Motion in the Melt State at the Single Molecule Level

סינתזה של מחזורי פולימרי אפיון Motion הפעפוע שלהם במדינת הממסים ברמת המולקולה הבודדה

We demonstrate a method for the synthesis of cyclic polymers and a protocol for characterizing their diffusive motion in a melt state at the single ...

Fabrication and Testing of Photonic Thermometers

ייצור ובדיקה של מדי חום פוטוני

In recent years, a push for developing novel silicon photonic devices for telecommunications has generated a vast knowledge base that is now being ...

One-pot Microwave-assisted Conversion of Anomeric Nitrate-esters to Trichloroacetimidates

סיר אחד בסיוע מיקרוגל ההמרה של חנקת Anomeric-אסטרים Trichloroacetimidates

The goal of the following procedure is to provide a demonstration of the one-pot conversion of a 2-azido-1-nitrate-ester to a trichloroacetimidate ...

Probing the Structure and Dynamics of Interfacial Water with Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy

חיטוט את המבנה ואת הדינמיקה של מים פנים עם סריקה מיקרוסקופ מינהור וספקטרוסקופיה

Water/solid interfaces are ubiquitous and play a key role in many environmental, biophysical, and technological processes. Resolving the internal ...

Preparation of Stable Bicyclic Aziridinium Ions and Their Ring-Opening for the Synthesis of Azaheterocycles

הכנת יציב Aziridinium Bicyclic יונים, פתיחת הטבעת שלהם לסינתזה של Azaheterocycles

Bicyclic aziridinium ions were generated by the removal of an appropriate leaving group through internal nucleophilic attack by nitrogen atom in the ...

Obtention of Giant Unilamellar Hybrid Vesicles by Electroformation and Measurement of their Mechanical Properties by Micropipette Aspiration

Obtention של ענק Unilamellar היברידית ושלפוחיות על ידי אלקטרוונטור ומדידה של תכונות מכניות שלהם על ידי שאיפה מיקרופיפטה

Giant vesicles obtained from phospholipids and copolymers can be exploited in different applications: controlled and targeted drug delivery, biomolecular ...