zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences10.47612/0514-7506-2023-90-2-220-229zhps-1268Research ArticleМОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯMOLECULAR SPECTROSCOPYОднофотонная спектроскопия и статистика излучения графеновых квантовых точек в органических структурахSingle-Photon Spectroscopy and Emission Statistics of Graphene Quantum Dots in Organic StructuresБелькоН. В.BelkoN. V.

Минск

Minsk

ЧижевскийВ. Н.ChizhevskyV. N.

Минск

Minsk

ПархоцМ. B.ParkhatsM. V.

Минск

Minsk

ЛепешкевичС. В.LepeshkevichS. V.

Минск

Minsk

КулаговаТ. А.KulahavaT. A.

Минск

Minsk

МогилевцевД. С.MogilevtsevD. S.

Минск

Minsk

d.mogilevtsev@ifanbel.bas-net.byИнститут физики НАН БеларусиB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут ядерных проблем Белорусского государственного университетаInstitute for Nuclear Problems of the Belarusian State University202324032023902220229Copyright © Белько Н.В., Чижевский В.Н., Пархоц М.B., Лепешкевич С.В., Кулагова Т.А., Могилевцев Д.С., 20232023Белько Н.В., Чижевский В.Н., Пархоц М.B., Лепешкевич С.В., Кулагова Т.А., Могилевцев Д.С.Belko N.V., Chizhevsky V.N., Parkhats M.V., Lepeshkevich S.V., Kulahava T.A., Mogilevtsev D.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1268

Методами однофотонной спектроскопии исследовано фотообесцвечивание графеновых квантовых точек в агрегированном состоянии на кремниевой подложке, в полимерных матрицах и мембранах эритроцитов. Установлены типичные времена и характер изменения статистических свойств флуоресценции графеновых квантовых точек. Показано, что изменение микроокружения нанообъектов не приводит к корреляции испущенных фотонов. Результаты важны при использовании графеновых квантовых точек для биомедицинской визуализации.

Single-photon spectroscopy is used to study photobleaching of graphene quantum dots in aggregated state on a silicon substrate, in polymer matrices and red blood cell membranes. We have established typical photobleaching times and characterized changes in the emission statistics of graphene quantum dots in the single-photon detection regime. We have also found that changing the microenvironment of nanoobjects does not lead to significant correlations of emitted photons. The reported results are important for the implementation of graphene quantum dots in biomedical imaging.

графеновые квантовые точкиоднофотонная спектроскопияфотостабильностьполимерные матрицыэритроцитыgraphene quantum dotssingle-photon spectroscopyphotostabilitypolymer matricesred blood cellsРабота выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (договор № Ф22В-008).ReferencesБ. И. Степанов, В. П. Грибковский. Введение в теорию люминесценции, Минск, АН БССР (1963); London: Ilisse Books (1968, 1970)Б. И. Степанов, В. П. Грибковский. Введение в теорию люминесценции, Минск, АН БССР (1963); London: Ilisse Books (1968, 1970)П. А. Апанасевич. Основы теории взаимодействия света с веществом, Минск, Наука и техника (1977)П. А. Апанасевич. Основы теории взаимодействия света с веществом, Минск, Наука и техника (1977)M. Bacon, S. J. Bradley, T. Nann. Part. Part. Syst. Charact., 31, N 4 (2014) 415—428M. Bacon, S. J. Bradley, T. Nann. Part. Part. Syst. Charact., 31, N 4 (2014) 415—428T. Gao, X. Wang, J. Zhao, P. Jiang, F. L. Jiang, Y. Liu. ACS Appl. Mater. Interfaces, 12, N 19 (2020) 22002—22011T. Gao, X. Wang, J. Zhao, P. Jiang, F. L. Jiang, Y. Liu. ACS Appl. Mater. Interfaces, 12, N 19 (2020) 22002—22011T. K. Henna, K. Pramod. Mater. Sci. Eng. C, 110 (2020) 110651T. K. Henna, K. Pramod. Mater. Sci. Eng. C, 110 (2020) 110651G. Perini, V. Palmieri, G. Ciasca, M. De Spirito, M. Papi. Int. J. Mol. Sci., 21, N 10 (2020) 3712G. Perini, V. Palmieri, G. Ciasca, M. De Spirito, M. Papi. Int. J. Mol. Sci., 21, N 10 (2020) 3712M. R. Younis, G. He, J. Lin, P. Huang. Front. Chem., 8 (2020) 424M. R. Younis, G. He, J. Lin, P. Huang. Front. Chem., 8 (2020) 424S. Karmakar, T. K. Das, S. Kundu, S. Maiti, A. Saha. J. Ind. Chem. Soc., 98, N 5 (2021) 100069S. Karmakar, T. K. Das, S. Kundu, S. Maiti, A. Saha. J. Ind. Chem. Soc., 98, N 5 (2021) 100069S. Chung, R. A. Revia, M. Zhang. Adv. Mater., 33, N 22 (2021) 1904362S. Chung, R. A. Revia, M. Zhang. Adv. Mater., 33, N 22 (2021) 1904362X. Yuan, Z. Liu, Z. Guo, Y. Ji, M. Jin, X. Wang. Nanoscale Res. Lett., 9, N 1 (2014) 1—9X. Yuan, Z. Liu, Z. Guo, Y. Ji, M. Jin, X. Wang. Nanoscale Res. Lett., 9, N 1 (2014) 1—9H. Ding, S. B. Yu, J. S. Wei, H. M. Xiong. ACS Nano, 10, N 1 (2016) 484—491H. Ding, S. B. Yu, J. S. Wei, H. M. Xiong. ACS Nano, 10, N 1 (2016) 484—491Q. Zhang, S. Deng, J. Liu, X. Zhong, J. He, X. Chen, B. Feng, Y. Chen, K. Ostrikov. Adv. Funct. Mater., 29, N 5 (2019) 1805860Q. Zhang, S. Deng, J. Liu, X. Zhong, J. He, X. Chen, B. Feng, Y. Chen, K. Ostrikov. Adv. Funct. Mater., 29, N 5 (2019) 1805860V. A. Chhabra, R. Kaur, N. Kumar, A. Deep, C. Rajesh, K. H. Kim. RSC Adv., 8, N 21 (2018) 11446—11454V. A. Chhabra, R. Kaur, N. Kumar, A. Deep, C. Rajesh, K. H. Kim. RSC Adv., 8, N 21 (2018) 11446—11454X. T. Zheng, A. Ananthanarayanan, K. Q. Luo, P. Chen. Small, 11, N 14 (2015) 1620—1636X. T. Zheng, A. Ananthanarayanan, K. Q. Luo, P. Chen. Small, 11, N 14 (2015) 1620—1636S. K. Das, C. M. Luk, W. E. Martin, L. Tang, D. Y. Kim, S. P. Lau, C. I. Richards. J. Phys. Chem. C, 119, N 31 (2015) 17988—17994S. K. Das, C. M. Luk, W. E. Martin, L. Tang, D. Y. Kim, S. P. Lau, C. I. Richards. J. Phys. Chem. C, 119, N 31 (2015) 17988—17994H. He, S. Li, X. Shi, X. Wang, X. Liu, Q. Wang, A. Guo, B. Ge, N. U. Khan, F. Huang. Bioconjugate Chem., 29, N 11 (2018) 3658—3666H. He, S. Li, X. Shi, X. Wang, X. Liu, Q. Wang, A. Guo, B. Ge, N. U. Khan, F. Huang. Bioconjugate Chem., 29, N 11 (2018) 3658—3666M. Li, T. Chen, J. J. Gooding, J. Liu. ACS Sens., 4, N 7 (2019) 1732—1748M. Li, T. Chen, J. J. Gooding, J. Liu. ACS Sens., 4, N 7 (2019) 1732—1748A. M. Chizhik, S. Stein, M. O. Dekaliuk, C. Battle, W. Li, A. Huss, M. Platen, I. A. T. Schaap, I. Gregor, A. P. Demchenko, C. F. Schmidt, J. Enderlein, A. I. Chizhik. Nano Lett., 16, N 1 (2016) 237—242A. M. Chizhik, S. Stein, M. O. Dekaliuk, C. Battle, W. Li, A. Huss, M. Platen, I. A. T. Schaap, I. Gregor, A. P. Demchenko, C. F. Schmidt, J. Enderlein, A. I. Chizhik. Nano Lett., 16, N 1 (2016) 237—242J. Lu, S. Zong, Z. Wang, C. Chen, Y. Zhang, H. Wang, Y. Cui. ACS Omega, 6, N 13 (2021) 8808—8815J. Lu, S. Zong, Z. Wang, C. Chen, Y. Zhang, H. Wang, Y. Cui. ACS Omega, 6, N 13 (2021) 8808—8815N. Belko, L. Golubewa, V. Chizhevsky, S. Karuseichyk, D. Filimonenko, M. Jankunec, H. Rehman, T. Kulahava, P. Kuzhir, D. Mogilevtsev. J. Phys. Chem. C, 126, N 25 (2022) 10469—10477N. Belko, L. Golubewa, V. Chizhevsky, S. Karuseichyk, D. Filimonenko, M. Jankunec, H. Rehman, T. Kulahava, P. Kuzhir, D. Mogilevtsev. J. Phys. Chem. C, 126, N 25 (2022) 10469—10477M. Pawlowska, R. Tenne, B. Ghosh, A. Makowski, R. Lapkiewicz. J. Phys. Photon., 4, N 1 (2022) 012002M. Pawlowska, R. Tenne, B. Ghosh, A. Makowski, R. Lapkiewicz. J. Phys. Photon., 4, N 1 (2022) 012002S. Y. Kilin, T. M. Maevskaya, A. P. Nizovtsev, V. N. Shatokhin, P. R. Berman, C. Von Borczyskowski, J. Wrachtrup, L. Fleury. Phys. Rev. A, 57, N 2 (1998) 1400S. Y. Kilin, T. M. Maevskaya, A. P. Nizovtsev, V. N. Shatokhin, P. R. Berman, C. Von Borczyskowski, J. Wrachtrup, L. Fleury. Phys. Rev. A, 57, N 2 (1998) 1400Q. Xu, Q. Zhou, Z. Hua, Q. Xue, C. Zhang, X. Wang, D. Pan, M. Xiao. ACS Nano, 7, N 12 (2013) 10654—10661Q. Xu, Q. Zhou, Z. Hua, Q. Xue, C. Zhang, X. Wang, D. Pan, M. Xiao. ACS Nano, 7, N 12 (2013) 10654—10661H. Sun, L. Wu, N. Gao, J. Ren, X. Qu. ACS Appl. Mater. Interfaces, 5, N 3 (2013) 1174—1179H. Sun, L. Wu, N. Gao, J. Ren, X. Qu. ACS Appl. Mater. Interfaces, 5, N 3 (2013) 1174—1179S. Ghosh, A. M. Chizhik, N. Karedla, M. O. Dekaliuk, I. Gregor, H. Schuhmann, M. Seibt, K. Bodensiek, I. A. T. Schaap, O. Schulz, A. P. Demchenko, J. Enderlein, A. I. Chizhik. Nano Lett., 14, N 10 (2014) 5656—5661S. Ghosh, A. M. Chizhik, N. Karedla, M. O. Dekaliuk, I. Gregor, H. Schuhmann, M. Seibt, K. Bodensiek, I. A. T. Schaap, O. Schulz, A. P. Demchenko, J. Enderlein, A. I. Chizhik. Nano Lett., 14, N 10 (2014) 5656—5661N. Wang, Z. X. Liu, R. S. Li, H. Z. Zhang, C. Z. Huang, J. Wang. J. Mater. Chem. B, 5, N 31 (2017) 6394—6399N. Wang, Z. X. Liu, R. S. Li, H. Z. Zhang, C. Z. Huang, J. Wang. J. Mater. Chem. B, 5, N 31 (2017) 6394—6399S. Zhao, J. Lavie, L. Rondin, L. Orcin-Chaix, C. Diederichs, P. Roussignol, Y. Chassagneux, С. Voisin, K. Müllen, A. Narita, S. Campidelli, J. S. Lauret. Nat. Commun., 9, N 1 (2018) 3470S. Zhao, J. Lavie, L. Rondin, L. Orcin-Chaix, C. Diederichs, P. Roussignol, Y. Chassagneux, С. Voisin, K. Müllen, A. Narita, S. Campidelli, J. S. Lauret. Nat. Commun., 9, N 1 (2018) 3470S. Khan, N. C. Verma, A. Gupta, C. K. Nandi. Sci. Rep., 5, N 1 (2015) 11423S. Khan, N. C. Verma, A. Gupta, C. K. Nandi. Sci. Rep., 5, N 1 (2015) 11423https://www.sigmaaldrich.com/BY/en/product/aldrich/900712, дата доступа: 31.01.2023https://www.sigmaaldrich.com/BY/en/product/aldrich/900712, дата доступа: 31.01.2023L. Golubewa, T. Kulahava, A. Klimovich, D. Rutkauskas, I. Matulaitiene, R. Karpicz, N. Belko, Mogilevtsev, A. Kavalenka, M. Fetisova, P. Karvinen, Y. Svirko, P. Kuzhir. Nanotechnol., 33, N 9 (2022) 095101L. Golubewa, T. Kulahava, A. Klimovich, D. Rutkauskas, I. Matulaitiene, R. Karpicz, N. Belko, Mogilevtsev, A. Kavalenka, M. Fetisova, P. Karvinen, Y. Svirko, P. Kuzhir. Nanotechnol., 33, N 9 (2022) 095101С. Я. Килин. Квантовая оптика: поля и их детектирование, Москва, Едиториал УРСС (2003) 106—170С. Я. Килин. Квантовая оптика: поля и их детектирование, Москва, Едиториал УРСС (2003) 106—170S. Ghosh, N. Oleksiievets, J. Enderlein, A. I. Chizhik. J. Phys. Chem. Lett., 11, N 17 (2020) 7356—7362.S. Ghosh, N. Oleksiievets, J. Enderlein, A. I. Chizhik. J. Phys. Chem. Lett., 11, N 17 (2020) 7356—7362.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.