Влияние рН и полиэлектролитов на спектрально-кинетические свойства полупроводниковых квантовых точек AIS/ZnS в водных растворах

Спектрально-кинетические параметры квантовых точек (КТ) на основе смеси полупроводников групп I-III-VI, а именно Ag-In-S, Ag-In-S₂ с оболочкой ZnS (КТ AIS/ZnS), в водных растворах проявляют специфическую зависимость от рН и локальной полярности, обусловленной взаимодействием с полиэлектролитами (спектральные сдвиги, гиперхромизм и гипохромизм в спектрах поглощения и фотолюминесценции, изменение среднего времени жизни фотолюминесценции). Обосновано, что изменение свойств КТ AIS/ZnS при вариации рН раствора обусловлено обратимой перезарядкой ионных групп амфолитов, изменяющей структуру двойного слоя Гельмгольца у поверхности КТ, покрытых слоем молекул глутатиона. Показано, что вторая производная спектров поглощения КТ как в кислой среде, так и при взаимодействии с полиэлектролитами соответствует линейному эффекту Штарка, вызванному формированием в КТ наведенного дипольного момента. Полученные результаты могут быть использованы в разработке на основе КТ AIS/ZnS селективных маркеров для тестирования значений локального рН и полярности в биомедицине.

1. B. Ji, S. Koley, I. Slobodkin, S. Remennik, U. Banin. Nano Lett., 20, N 4 (2020) 2387—2395

2. K. Pal. Hybrid Nanocomposites: Fundamentals, Synthesis, and Applications, Jenny Stanford Publishing, USA (2019)

3. S. V. Gaponenko, H. V. Demir. Applied Nanophotonics, Cambridge University Press: Cambridge (2018)

4. E. Zenkevich, C. Von Borczyskowski. Self-Assembled Organic-Inorganic Nanostructures: Optics and Dynamics, Pan Stanford Publishing Pte. Ltd. (2016)

5. S. V. Kilina, P. K. Tamukong, D. S. Kilin. Acc. Chem. Res., 49 (2016) 2127—2135

6. R. Wang, Y. Shang, P. Kanjanaboos, W. Zhou, Z. Ning, E. H. Sargent. Energy Environ. Sci., 9 (2016) 1130—1143

7. R. C. Pleus, V. Murashov. Physico-Chemical Properties of Nanomaterials Pan Stanford, USA (2018) 338

8. M. A. Boles, D. Ling, T. Hyeon, D. V. Talapin. Nat. Mater., 2 (2016) 141—153

9. H. Zhong, Z. Bai, B. Zou. J. Phys. Chem. Lett., 3 (2012) 3167—3175

10. S. Chen, M. Ahmadiantehrani, N.G. Publicover, K.W. Hunter Jr., X. Zhu. RSC Adv., 5 (2015) 60612—60620

11. S. R. Thomas, C. W. Chen, M. Date, Y. C. Wang, H. W. Tsai, Z. M. Wang, Y. L. Chueh. RSC Adv., 6 (2016) 60643—60656

12. M. D. Regulacio, M. Y. Han. Acc. Chem. Res., 49 (2016) 511—519

13. A. S. Baimuratov, I. V. Martynenko, A. V. Baranov, A. V. Fedorov, I. D. Rukhlenko, S. Y. Kruchinin. J. Phys. Chem. C, 123 (2019) 16430—16438

14. A. Raevskaya, O. Rosovik, A. Kozytskiy, O. Stroyuk, V. Dzhagan, D. R. T. Zahn. RSC Adv., 6 (2016) 100145—100157

15. A. Raevskaya, V. Lesnyak, D. Haubold, V. Dzhagan, O. Stroyuk, N. Gaponik, D. R. T. Zahn, A. Eychmuller. J. Phys. Chem. C, 121 (2017) 9032—9042

16. O. Stroyuk, F. Weigert, A. Raevskaya, F.Spranger, C. Wurth, U. Resch-Genger, N. Gaponik, D. R. T. Zahn. J. Phys. Chem. C, 123 (2019) 2632—2641

17. O. Stroyuk, A. Raevskaya, F. Spranger, N. Gaponik, D. R. T. Zahn. Chem. Phys. Chem., 20 (2019) 1640—1648

18. I. A. Mir, V. S. Radhakrishanan, K. Rawat, T. Prasad, H. B. Bohidar. Sci. Rep., 8 (2018) 9322—9334

19. М. С. Истомина, Н. А. Печникова, Д. В. Королев, Е. И. Почкаева, Д. С. Мазинг, М. М. Гала-гудза, В. А. Мошников, Е. В. Шляхто. Вестн. РГМУ, 6 (2018) 103—110

20. J. Barar, Y. Omidi. BioImpacts, 3, N 4 (2013) 149—162

21. И. Г. Мотевич, Н. Д. Стрекаль, Н. М. Попко, С. А. Маскевич. Опт. и спектр., 122, № 3 (2017) 459—463

22. И. Г. Мотевич, Н. Д. Стрекаль, С. А. Маскевич. Опт. и спектр., 124, № 6 (2018) 766—769

23. И. Г. Мотевич, Н. Д. Стрекаль, С. А. Маскевич. Опт. и спектр., 124, № 5 (2018) 605—611

24. A. V. Dobrynin, R. H. Colby, M. Rubinsyein. J. Polymer Sci. B: Polymer Phys., 42 (2004) 3513—3538

25. В. И. Степуро. Вестн. Гродн. гос. ун-та, № 5 (2001) 52

26. D. W. Marquardt. J. Soc. Ind. Appl. Math., 11 (1963) 431

27. E. Zenkevich, V. Sheinin, O. Kulikova, O. Selyshchev, V. Dzhagan, A. Stroyuk, A. Raevskaya, O. Koifman, C. von Borczyskowski, D. R. T. Zahn. Сб. ст. междунар. конф. “Супрамолекулярные системы на поверхности раздела”, 22—26 сентября 2019 г., Туапсе, Москва, Ин-т физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (2019) 35—40

28. R. M. C. Dawson. Data for Biochemical Research, 3rd ed., Oxford University Press, New York (1987) 16—17

29. F. Knittel, E. Gravel, E. Cassette, T. Pons, F. Pillon, B. Dubertret, E. Doris. Nano Lett., 13 (2013) 5075—5078

30. J. W. Ball, D. K. Nordstrom. Open-File Report (1991) 90—129

31. B. O. Dabbousi, J. Rodriguez-Viejo, F. V. Mikulec, J. R. Heine, H. Mattoussi, R. Ober, K. F. Jensen, M. G. Bawendi. J. Phys. Chem. B, 101 (1997) 9463—9475

32. N. Strekal. Nanosci. Nanotechnol., 4, N 1 (2014) 16—21

33. A. A. P. Mansur, H. S. Mansur, C. Tabare, A. Paiva, N. S. V. Capanema. J. Mater. Sci.: Mater. Electron., 30 (2019) 16702—16717

34. A. Javier, D. Magana, T. Jennings, G. F. Strouse. Appl. Phys. Lett., 83 (2003) 1423—142

35. С. И. Покутний. ФТП, 34 (2000) 1120—1124

36. G. U. Bublitz, St. G. Boxer. Ann. Rev., 48 (1997) 213—243

37. S. A. Empedocles, D. J. Norris, M. G. Bawendi. Phys. Rev. Lett., 77 (1996) 3873—3876

38. Н. Д. Стрекаль, С. А. Маскевич. Наука и инновации, 129, № 11 (2013) 62—65

39. Н. Д. Стрекаль. Фотофизические процессы в ансамблях полупроводниковых наночастиц CdSe/ZnS, Гродно, ГрГУ (2014) 152