Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP SILICON QUANTUM DOT CLUSTER
Lê Thu Hường
1. GIỚI THIỆU nhiệt khử magie trong lò nung, môi trường
khí argon ở 670°C và trong 15h.
Vật liệu chấm lượng tử bán dẫn được ứng
dụng rộng rãi trong công nghiệp điện như
đèn LED, pin mặt trời, pin điện [1-4]. Chấm Brij® L4 (HĐBM)
Siêu âm
H2O
TEOS TEOS
H2O
NH4OH
lượng tử có những tính chất quang đặc biệt Dầu+H2O
như hiệu ứng giam giữ lượng tử [5] nên vật
liệu chấm lượng tử đã và đang trở thành đối
Mg, NaCl (rắn)
SiO2 Si NC + MgO
Ar, 670
tượng nghiên cứu sôi động trong những năm HĐBM
SiO2
gần đây. Hầu hết các ứng dụng trong thiết bị
của các chấm lượng tử bán dẫn không dựa Hình 1. Quy trình tổng hợp nano silicon
trên các chấm lượng tử cô lập mà dựa trên
2.2. Tổng hợp 4˗Es/Oct Si QD
chấm lượng ở trạng thái khối hoặc đám (rắn).
Các kết quả nghiên cứu cho thấy tính chất Các chấm lượng tử H˗Si QDs được tổng
quang điện của chấm lượng tử ở trạng thái hợp từ Si NCs @ SiO2 nhờ phản ứng ăn mòn
khối hoặc đám (rắn) bị ảnh hưởng bởi tương trong hỗn hợp axit hydrofluoric, ethanol và
tác giữa các chấm lượng tử [6]. Ảnh hưởng nước cất (hình 2). Để bảo vệ bề mặt H˗Si
của tương tác giữa các chấm lượng tử đã QDs và tăng độ hòa tan trong dung môi, H˗Si
được một số nhóm nghiên cứu thực hiện [6- QDs được liên kết với các nhóm hữu cơ: 1,4-
7]. Tuy nhiên, các tính chất quang điện của diethynylbenzene và 1-octene. Sản phẩm thu
chấm lượng ở trạng thái khối hoặc đám (rắn) được là 4˗Es/Oct Si QD.
chưa được nghiên cứu nhiều. Trong bài báo
này, chúng tôi tổng hợp và nghiên cứu sự HF:H2O:EtOH BH3·THF
ghép đôi của các chấm lượng tử silicon (Si 1:1:1 (6 h) 1.
2.
1,4-diethynylbenzene
1-octene
QDs) để tạo ra cụm chấm lượng tử (Si QD Si NC@SiO2 H-Si QD
cluster). Các Si QD cluster được tổng hợp Hình 2. Quy trình tổng hợp 4˗Es/Oct Si QD
bằng phản ứng gép C-C Sonogashira giữa các
silicon chấm lượng tử (4˗Es/Oct Si QD) với Để kết nối các 4˗Es/Oct Si QD với nhau
2,5˗dibromo˗3˗hexyl˗thiophene (DHT). bằng các phân tử liên hợp π, phản ứng ghép
đôi Sonogashira C˗C giữa 4˗Es/Oct Si QD
2. THỰC NGHIỆM với DHT được thực hiện trong môi trường
khí argon (Hình 3). 4˗Es/Oct Si QD, Pd
2.1 Tổng hợp nano silicon
(PPh3)2Cl2 và CuI được phân tán trong hỗn
Quá trình tổng hợp nano silicon (Si NCs hợp toluene khan và triethylamine, sau đó
@ SiO2) được trình bày trong hình 1: i) Bước thêm vào bình hai cổ chứa đầy argon. Dung
thứ nhất, tổng hợp hạt nano silica (SiO2 NP) dịch được khuấy trong 5 phút ở nhiệt độ
từ tetraethyl orthosilicate (TEOS) trong mixel phòng. Thêm DHT và toluene khan vào hỗn
đảo. ii) Bước thứ hai, khử hạt nano silica hợp và khuấy ở 110ºC trong 2,5h thu được
thành tinh thể nano silicon bằng phương pháp dung dịch màu nâu. Làm lạnh hỗn hợp phản
508
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
ứng, thêm metanol vào hỗn hợp để kết tủa Si MeOH 3 lần để loại bỏ xúc tác. Sản phẩm thu
QDs cluster. Ly tâm ở 15000 vòng/phút trong được là Si QDs cluster ở dạng bột màu nâu,
5 phút thu được bột màu nâu, rửa bằng tan tốt trong diclometan.
Hình 3. Quy trình tổng hợp Si QD cluster
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Phổ H-NMR của Si QDs cluster (hình 5)
có sự xuất hiện tín hiệu proton của nhóm 4-
So sánh phổ FT-IR của Si QDs cluster với ethynylstyryl và octyl ở 6,9ppm (Si˗CH=C);
4˗Es/Oct Si QD (hình 4) cho thấy các đỉnh ở 6,7ppm (CH=C˗) của 4-ethynylstyryl, ở
2951,2; 2923,5; 2853,7cm-1 ứng với nhóm 2,4ppm (CH=C˗); 1,5ppm (CH2˗) của
octyl trên Si QDs [8]. Các đỉnh ở 3034,0 và thiophene và 1,1ppm (Si˗CH2); 0,8ppm
1601,4cm-1 được gán cho νC-H(sp2) và νSi-C=C (˗CH3) của octyl và hexyl [9]. Những điều
[9]. Sau phản ứng Sonogashira ghép đôi C˗C, này đã xác nhận một lần nữa 4˗Es/Oct Si QD
đỉnh ở 3291,9cm-1 ứng với νC≡C-H của Si QDs và DHT đã liên kết với nhau.
cluster, tuy nhiên cường độ giảm so với
4˗Es/Oct Si QD. Ngoài ra, dải kéo dài ở
2163,7cm-1 ứng với υC≡C trong Si QDs
cluster, dải kéo dài υC≡C của 4˗Es/Oct Si QD
là 2106,9cm-1. Yamamoto et al. đã cho rằng
quá trình polymer hóa arylene ethynylene
làm thay đổi υC≡C của HC˗C˗Ar˗CCH ban
đầu và dịch chuyển về phía tần số cao hơn,
phù hợp với xu hướng đã biết [10]. Những
điều này xác nhận rằng 4˗Es/Oct Si QD và
DHT đã liên kết với nhau.
4-Es/Oct Si QD
Si QD clusters
Absorbance (Arb. units)
2923.5 1601.4
3034.0
2163.7
3291.9
3291.9 2106.9
Hình 5. Phổ 1H-NMR của Si QDs cluster,
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 600 4˗Es/Oct Si QD, và thiophene
Wavenumbers (cm-1)
Hình 6 và 7 là ảnh hiển vi điện tử quét
Hình 4. Phổ FT-IR của Si QDs cluster truyền qua (TEM) của 4˗Es/Oct Si QD và Si
và 4˗Es/Oct Si QD QDs cluster.
509
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
TEM và nhiễu xạ electron khu vực được 4. KẾT LUẬN
chọn (SAED) của 4˗Es/Oct Si QD hiển thị rõ
Đã tổng hợp được các phân tử 4˗Es/Oct Si
các chấm hình cầu có cấu trúc kim cương,
dưới dạng các chấm lượng tử tách rời có kích
các chấm lượng tử tách rời nhau với kích
thước trung bình 5,4 ± 0,60nm.
thước trung bình 5,4 ± 0,60nm (Hình 6).
Si QDs cluster đã được tổng hợp bằng
phản ứng ghép đôi Sonogashira C-C giữa 4-
Es/Oct Si QDs và DHT, các Si QDs cluster
thu được là hỗn hợp của dimer, trimer,
tetramer, pentamer và nonamer.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Dukes, A. D.; Samson, P. C.; Keene, J. D.;
Davis, L. M.; Wikswo, J. P.; Rosenthal, S.
J. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 4076-408.
[2] Hessel, C. M.; Henderson, E. J.; Veinot, J.
Hình 6. Kết quả TEM của 4˗Es/Oct Si QD G. C. Chem. Mater. 2006, 18, 6139.
[3] Kamat. P. V. J. Phys. Chem. C 2008, 112,
Ảnh TEM Si QDs cluster (hình 7) hiển thị 18737-1875.
nhiều hình ảnh cho thấy các cụm Si QD [4] Peng, F.; Su, Y.; Zhong, Y.; Fan, C.; Lee, S.
cluster là hỗn hợp của monome, dimer, trimer, T.; He, Y. Acc. Chem. Res. 2014, 42, 612-623.
tetramer, pentamer và nonamer Si QD cluster. [5] Shirahata, N. Phys. Chem.Chem. Phys.,
2011, 13, 7284-7294.
dimer
[6] Vanmaekelnergh, D.; Liljeroth, P. Chem.
monomer
trimer
Soc. Rev., 2005, 34, 299-312.
tetramer [7] Dollefeld, H.; Weller, H.; Eychmuller, A. J.
Phys. Chem. B.2002, 106, 5604.
[8] Yang, C. S.; Bley, R.; Kauzlarich, S. M.;
Lee, H. W. H.; Delgado, G. R. J. Am. Chem.
pentamer nonamer Soc, 1999, 121, 5191-5195.
tetramer [9] Mukbaniani, O.; Tatrishvili, T.; Titvinidze,
G.; Mukbaniani, N.; Lezhava, L.;
Gogesashvili, N. J. Appl. Polym. Sci. 2006,
100, 2511.
[10] Yamamoto, T.; Yamada, W.; Takagi, M.;
Hình 7. Kết quả TEM của Si QD cluster
Kizu, K.; Maruyama, T.; Ooba, N.; Tomaru,
Những kết quả trên chứng tỏ rằng các S.; Kurihara, K.; Kaino, T.; Kubota, K.
chấm lượng tử 4˗Es/Oct Si QD đã liên kết Macromolecules.1994, 27, 6620-6626.
với nhau bằng các phân tử liên hợp π tạo ra
Si QDs cluster.
510
nguon tai.lieu . vn
