Microsoft Word 221 Le Thu Huong doc Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN 978 604 82 2981 8 508 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP SILICON QUANTUM DOT CLUSTER Lê Thu Hường 1 GIỚI THIỆU Vật liệu chấm[.]
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 GIỚI THIỆU Vật liệu chấm lượng tử bán dẫn ứng dụng rộng rãi công nghiệp điện đèn LED, pin mặt trời, pin điện [1-4] Chấm lượng tử có tính chất quang đặc biệt hiệu ứng giam giữ lượng tử [5] nên vật liệu chấm lượng tử trở thành đối tượng nghiên cứu sôi động năm gần Hầu hết ứng dụng thiết bị chấm lượng tử bán dẫn không dựa chấm lượng tử cô lập mà dựa chấm lượng trạng thái khối đám (rắn) Các kết nghiên cứu cho thấy tính chất quang điện chấm lượng tử trạng thái khối đám (rắn) bị ảnh hưởng tương tác chấm lượng tử [6] Ảnh hưởng tương tác chấm lượng tử số nhóm nghiên cứu thực [67] Tuy nhiên, tính chất quang điện chấm lượng trạng thái khối đám (rắn) chưa nghiên cứu nhiều Trong báo này, tổng hợp nghiên cứu ghép đôi chấm lượng tử silicon (Si QDs) để tạo cụm chấm lượng tử (Si QD cluster) Các Si QD cluster tổng hợp phản ứng gép C-C Sonogashira silicon chấm lượng tử (4˗Es/Oct Si QD) với 2,5˗dibromo˗3˗hexyl˗thiophene (DHT) THỰC NGHIỆM 2.1 Tổng hợp nano silicon Quá trình tổng hợp nano silicon (Si NCs @ SiO2) trình bày hình 1: i) Bước thứ nhất, tổng hợp hạt nano silica (SiO2 NP) từ tetraethyl orthosilicate (TEOS) mixel đảo ii) Bước thứ hai, khử hạt nano silica thành tinh thể nano silicon phương pháp nhiệt khử magie lị nung, mơi trường khí argon 670°C 15h Brij® L4 (HĐBM) TEOS H2O Dầu+H2O TEOS SiO2 NH4OH H2O Siêu âm Mg, NaCl (rắn) Ar, 670 Si NC + MgO HĐBM SiO2 Hình Quy trình tổng hợp nano silicon 2.2 Tổng hợp 4˗Es/Oct Si QD Các chấm lượng tử H˗Si QDs tổng hợp từ Si NCs @ SiO2 nhờ phản ứng ăn mòn hỗn hợp axit hydrofluoric, ethanol nước cất (hình 2) Để bảo vệ bề mặt H˗Si QDs tăng độ hịa tan dung mơi, H˗Si QDs liên kết với nhóm hữu cơ: 1,4diethynylbenzene 1-octene Sản phẩm thu 4˗Es/Oct Si QD HF:H2O:EtOH BH3·THF 1:1:1 (6 h) Si NC@SiO2 1,4-diethynylbenzene 1-octene H-Si QD Hình Quy trình tổng hợp 4˗Es/Oct Si QD Để kết nối 4˗Es/Oct Si QD với phân tử liên hợp π, phản ứng ghép đôi Sonogashira C˗C 4˗Es/Oct Si QD với DHT thực mơi trường khí argon (Hình 3) 4˗Es/Oct Si QD, Pd (PPh3)2Cl2 CuI phân tán hỗn hợp toluene khan triethylamine, sau thêm vào bình hai cổ chứa đầy argon Dung dịch khuấy phút nhiệt độ phòng Thêm DHT toluene khan vào hỗn hợp khuấy 110ºC 2,5h thu 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 QDs cluster Ly tâm 15000 vòng/phút phút thu bột màu nâu, rửa MeOH lần để loại bỏ xúc tác Sản phẩm thu Si QDs cluster dạng bột màu nâu, tan tốt diclometan Hình Quy trình tổng hợp Si QD cluster KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN So sánh phổ FT-IR Si QDs cluster với 4˗Es/Oct Si QD (hình 4) cho thấy đỉnh 2951,2; 2923,5; 2853,7cm-1 ứng với nhóm octyl Si QDs [8] Các đỉnh 3034,0 1601,4cm-1 gán cho νC-H(sp2) νSi-C=C [9] Sau phản ứng Sonogashira ghép đôi C˗C, đỉnh 3291,9cm-1 ứng với νC≡C-H Si QDs cluster, nhiên cường độ giảm so với 4˗Es/Oct Si QD Ngoài ra, dải kéo dài 2163,7cm-1 ứng với υC≡C Si QDs cluster, dải kéo dài υC≡C 4˗Es/Oct Si QD 2106,9cm-1 Yamamoto et al cho trình polymer hóa arylene ethynylene làm thay đổi υC≡C HC˗C˗Ar˗CCH ban đầu dịch chuyển phía tần số cao hơn, phù hợp với xu hướng biết [10] Những điều xác nhận 4˗Es/Oct Si QD DHT liên kết với Phổ H-NMR Si QDs cluster (hình 5) có xuất tín hiệu proton nhóm 4ethynylstyryl octyl 6,9ppm (Si˗CH=C); 6,7ppm (CH=C˗) 4-ethynylstyryl, 2,4ppm (CH=C˗); 1,5ppm (CH2˗) thiophene 1,1ppm (Si˗CH2); 0,8ppm (˗CH3) octyl hexyl [9] Những điều xác nhận lần 4˗Es/Oct Si QD DHT liên kết với 4-Es/Oct Si QD Absorbance (Arb units) Si QD clusters 1601.4 2923.5 3034.0 3291.9 2163.7 3291.9 4000 3500 2106.9 3000 2500 2000 Wavenumbers 1500 1000 600 (cm-1) Hình Phổ FT-IR Si QDs cluster 4˗Es/Oct Si QD Hình Phổ 1H-NMR Si QDs cluster, 4˗Es/Oct Si QD, thiophene Hình ảnh hiển vi điện tử quét truyền qua (TEM) 4˗Es/Oct Si QD Si QDs cluster 509 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 TEM nhiễu xạ electron khu vực chọn (SAED) 4˗Es/Oct Si QD hiển thị rõ chấm hình cầu có cấu trúc kim cương, chấm lượng tử tách rời với kích thước trung bình 5,4 ± 0,60nm (Hình 6) KẾT LUẬN Đã tổng hợp phân tử 4˗Es/Oct Si dạng chấm lượng tử tách rời có kích thước trung bình 5,4 ± 0,60nm Si QDs cluster tổng hợp phản ứng ghép đôi Sonogashira C-C 4Es/Oct Si QDs DHT, Si QDs cluster thu hỗn hợp dimer, trimer, tetramer, pentamer nonamer TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Kết TEM 4˗Es/Oct Si QD Ảnh TEM Si QDs cluster (hình 7) hiển thị nhiều hình ảnh cho thấy cụm Si QD cluster hỗn hợp monome, dimer, trimer, tetramer, pentamer nonamer Si QD cluster dimer monomer trimer tetramer pentamer nonamer tetramer Hình Kết TEM Si QD cluster Những kết chứng tỏ chấm lượng tử 4˗Es/Oct Si QD liên kết với phân tử liên hợp π tạo Si QDs cluster [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 G C Chem Mater 2006, 18, 6139 [3] Kamat P V J Phys Chem C 2008, 112, 18737-1875 [4] Peng, F.; Su, Y.; Zhong, Y.; Fan, C.; Lee, S T.; He, Y Acc Chem Res 2014, 42, 612-623 [5] Shirahata, N Phys Chem.Chem Phys., 2011, 13, 7284-7294 [6] Vanmaekelnergh, D.; Liljeroth, P Chem Soc Rev., 2005, 34, 299-312 [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 Soc, 1999, 121, 5191-5195 [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.; Kizu, K.; Maruyama, T.; Ooba, N.; Tomaru, S.; Kurihara, K.; Kaino, T.; Kubota, K Macromolecules.1994, 27, 6620-6626 510 ... LUẬN Đã tổng hợp phân tử 4˗Es/Oct Si dạng chấm lượng tử tách rời có kích thước trung bình 5,4 ± 0,60nm Si QDs cluster tổng hợp phản ứng ghép đôi Sonogashira C-C 4Es/Oct Si QDs DHT, Si QDs cluster. .. hỗn hợp để kết tủa Si QDs cluster Ly tâm 15000 vòng/phút phút thu bột màu nâu, rửa MeOH lần để loại bỏ xúc tác Sản phẩm thu Si QDs cluster dạng bột màu nâu, tan tốt diclometan Hình Quy trình tổng. .. thu hỗn hợp dimer, trimer, tetramer, pentamer nonamer TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Kết TEM 4˗Es/Oct Si QD Ảnh TEM Si QDs cluster (hình 7) hiển thị nhiều hình ảnh cho thấy cụm Si QD cluster hỗn hợp monome,