Vật liệu quang điện là vật liệu được sử dụng trong các thiết bị hoặc hệ thiết bị điện tử dùng làm nguồn phát, phát hiện hoặc điều khiển ánh sáng. Nguyên lý hoạt động của OLED hữu cơ. Quy trình chế tạo vật liệu quang điện hữu cơ
Vật liệu quang điện hữu Tổng quan Vật liệu quang điện hữu Vật liệu quang điện Vật liệu quang điện vật liệu sử dụng thiết bị hệ thiết bị điện tử dùng làm nguồn phát, phát điều khiển ánh sáng Ứng dụng • Photoelectric or photovoltaic efect ➢ ➢ ➢ ➢ photodiodes (including solar cells) phototransistors photomultipliers integrated optical circuit (IOC) elements • Photoconductivity CdSe ➢ photoresistors ➢ charge-coupled imaging devices • Stimulated emission ➢ injection laser diodes ➢ quantum cascade lasers SiC AlGaAs Vật liệu quang điện hữu Vật liệu quang điện Optocoupler(bộ cách li quang) Optical fiber communications (truyền dẫn quang sợi) Vật liệu quang điện hữu Vật liệu quang điện hữu Vật liệu quang điện hữu vật liệu quang điện có nguồn gốc hữu loại polymer dẫn phát quang, bán dẫn hữu … Vật liệu quang điện tử hữu Vật liệu quang điện tử vô Vật liệu quang điện tử hữu Nguyên lý hoạt động Vật liệu quang điện hữu ứng dụng OLED Cấu tạo OLED • Tấm (substrate): làm từ nhựa trong, thủy tinh,…tấm có tác dụng chống đỡ cho OLED • Anot (anode): Anot lấy điện tử lớp dẫn (hay tạo lỗ trống mang điện dương) có dịng điện chạy qua • Các lớp hữu cơ: ▪ Lớp dẫn (conductive layer): có nhiệm vụ truyền lỗ trống, thường chế tạo từ polyaniline Cấu trúc OLED ▪ Lớp phát sáng (emissive layer): thành phần oled, làm nhiệm vụ truyền tải điện tử từ catot Màu sắc ánh sáng phát từ OLED phục thuộc vào chất lớp • Catot (cathode): Catot tạo điện tử có dịng điện chạy qua thiết bị Vật liệu quang điện hữu ứng dụng OLED - - - CATOT - - - Lớp phát xạ +- +- +- +- +- -+ Lớp dẫn + ANOT Sơ đồ nguyên lí hoạt động OLED Photon ánh sáng 9 Vật liệu quang điện hữu ứng dụng OLED Phân loại Small molecular Polymer light emitting diode Phosphorescent material Alq3 poly(p-phenylene vinylene) Ir(mppy)3 • Vật liệu ➢ Tổng hợp - Chất hoạt động bề mặt không chứa ion Pluronic F127 Tiền chất tạo hạt silic Tetraethyl ortosilicate (TEOS, 99.99%), diethoxydimethylsilane (DEDMS, 97%), Chất nhạy (donor) Pd complex octaethylporphyrin (PdOEP), Chất phân tách (phát xạ) (acceptor) 9,10-diphenylanthracene (DPA), Dung môi toluene and hydrochloric acid (fuming, ≥37%) Nước đề ion ➢ - Phân tích rhodamine B, Muối đệm phosphate (PBS), Huyết chiết xuất từ bào thai bò (FBS), Methyl thiazolyl tetrazolium, Hoechst 33258 (chất nhuộm blue) thuốc thử tế bào nuôi 28 Tổng hợp •2.0 g Pluronic F127 •1.0 mg PdOEP •10 mg DPA •Lọ thủy tinh 20 ml + toluen PdOEP -Hịa tan 2.0 g Pluronic F127 (chất hoạt động bề mặt khống chế kích thước hạt), 1.0 mg (1.56 x10e-6 mol) PdOEP (lớp nhạy – donor) 10 mg (3.03 x 10e-5 mol) DPA (lớp phân tách – acceptor) toluen lọ thủy tinh 20ml Tổng hợp Nitơ, thổi nhẹ Chân không Dd hữu từ hoa oải hương • Hỗn hợp bay từ dung dịch hữu đồng từ hoa oải hương dịng khí nitơ thổi nhẹ, sau hút chân khơng 30 DEDMS TEOS ml TEOS 450 µl DEDMS Tách lọc Siêu lọc 100 ml HCL (0.85 M) Sau Chất rắn lại sau trình Khuấy từ tiếng 48 tiếng 25oC Khuấy 31 Khuấy từ - Các chất rắn lại sau hịa tan 100 mL HCl (0.85 mol/L) với khuấy từ - Sau giờ, thêm 2ml TEOS vào dung dịch tiếp 450 μl DEDMS(2,1 mmol) (tiền chất tạo hạt nano silic -Hỗn hợp giữ khuấy để 48 25 ° C trước qua trình tách lọc siêu lọc Cuối tạo hạt TTA-UCNP 31 Kết Thảo luận 32 • Kết thảo luận Đặc trưng hạt nano: TEM, DLS, XPS, UV-Vis Đặc tính phát quang chuyển đổi: Luminescence emission spectrum, UCL intensity, Normalized integrated emission intensity Độc tính lên tế bào: Cell viability – MTT assay 33 (a) Ảnh điện tử truyền qua (TEM) (b) Dynamic light scattering (DLS) (c) Phổ X-Ray (d, palladium) TTA-UCNP • Đặc trưng hạt nano ⇒ - Phổ UV-Vis TTA-UCNP nước Từ ảnh TEM: TTA-UCNP có dạng cầu đồng kích thước 10 ± 1.6 nm Tính tốn từ phổ DLS: Kích thước động học TTA-UCNP 22.5 ± 6.9 nm Chuỗi PEG F127 mở rộng vào dung dịch lỏng Phổ XRD xác nhận PdOEP DPA đưa thành công vào hạt nano silic có tồn nguyên tố Si Pd (c,d) Từ phổ UV-Vis: tỷ lệ PdOEP:DPA = 1:14, tỷ lệ mol PdOEP DPA chứa hạt nano 34 silic tương ứng 72 54% (a) Phổ cường độ phát quang & ảnh phát xạ TTA-UCNP phân tán nước cuvet 1cm (bức xạ kích thích λex = 532 nm) (b) Phổ cường độ phát quang chuyển đổi TTA-UCNP (bức xạ kích thích λex = 532 nm) theo cường độ lượng kích thích (c) Đường tích phân chuẩn hóa cường độ phát xạ từ (b) • Đặc tính phát quang chuyển đổi - Đỉnh phát xạ UCL 433 nm, ánh sáng xanh UCL nhìn thấy mắt thường (a) - Cường độ phát xạ UCL khảo sát cách tăng cường độ nguồn laser kích thích (λex = 532 nm) từ 0-360 mW/cm2 (b) Dữ liệu fit theo toàn phương (c) xác nhận chất q trình quang hóa phi tuyến - Đối chiếu liệu chuẩn từ rhodamin B, tính ΦUCL = 4.5% (laser 260 mW/cm2) nước tinh khiết giá trị cao đạt 35 Khả sống tế bào Hela nuôi cấy ống nghiệm với TTA-UCNP mật độ nuôi cấy khác 24 • Độc tính lên tế bào - Giới hạn nhiễm độc tế bào TTA-UCNP tế bào Hela xác định thông qua thử nghiệm MTT - Với mật độ 90% tế bào khỏe sau 24 ủ ⇒ TTA-UCNP có độc tính nhẹ lên tế bào - Sau ủ mật độ 40 μg/ml, không phát cản trờ tăng sinh tế bào 36 Ứng dụng 37 (a) Giản đồ bố trí hệ thống kính hiển vi chuẩn trực quang chuyển đổi Chùm laser kích thích tia phát xạ tương ứng màu green blue (b)(c) Ảnh UCL (b, λex = 543nm) ảnh phát quang thường (c, λex = 405nm) tế bào Hela với TTAUCNP.Bức xạ phát thu từ 420-480nm (d) Ảnh hợp với trường sáng bình thường (b,c) (e) Cường độ UCL đường thẳng ảnh (f) Phân tích định lượng thay đổi cường độ phát quang nội bào TTA-UCNP tế bào bước sóng kích thích 405 543 nm Năng lượng kích thích tương ứng ~0.15 ~0.57 mW • Chụp ảnh tế bào HeLa: - Cho tỷ số tín hiệu/ nhiễu(signal-tonoise ratio – SNR) tốt với tín hiệu UCL đặc biệt cao (>1500 vùng - Mẫu sinh học có xác suất xạ UCL 4) khơng có xạ (~0 thấp kích thích bước sóng 405 nm vùng 3) 38 Dán nhãn tế bảo hela: - Khi kích thích 405 nm, thu tín hiệu mạnh nhân tế bào (từ Hoechst 33258) Trái lại, ko thu tín hiệu ảnh UCL TTA-UCNP (với λex = 532 nm) dù chọn khoảng thu sóng (420480nm) chưa tín hiệu huỳnh quang Hoechst (λem = 461 nm) => Ảnh TTA-UCL TTA-UCNP loại bỏ hoàn toàn huỳnh quang từ fluophore nội sinh hay nhãn thị màu Ảnh phát quang tế bào sống Hela tiêm TTA-UCNP nhuộm Hoechst 33258 (a, λex = 405nm) (b, λex = 543nm) Bức xạ phát thu từ 420-480nm (c) Đặc trưng cường độ phát quang dọc theo đường thẳng ảnh (a) (b) 39 • Chụp ảnh hạch bạch huyết chuột - Chùm laser kích thích có màu green ánh sáng phát xạ có màu blue - Ảnh ex vivo xác nhận có tín hiệu UCL từ hạch bạch huyết nách chuột - Phân tích ảnh cho thấy SNR TTAUCNP (gồm tự phát quang mẫu sinh học ánh sáng kích thích laser) cao với mật độ lượng kích thích thấp (8.5mW/cm2) (a) Lược đồ bố trí thí nghiệm chụp ảnh UCL Sử dụng nguồn laser 532 nm cơng suất 0-500 mW nguồn kích thích, Andor DU897 EMCCD dùng để thu tín hiệu (b) Chụp ảnh UCL hạch bạch huyết & thể chuột sau tiêm 20 μl TTA-UCNP 30 phút Λ ex =532 nm, Λem 4095 tính cho tín hiệu vùng (d)) => Ảnh TTA-UCNP chụp tồn thể sinh vật kích thước nhỏ (như chuột) cho độ tương phản cao, yêu cầu lượng kích thích nhỏ, mà khơng đạt sử dụng UC từ đất (a) Khu vực nhuộm H&E hạch bạch huyết chuột tiêm TTA-UCNP sau 30 phút (b) Ảnh UCL mẫu nhìn trường sáng thường (c) Ảnh UCL hạch bạch huyết (λex = 543nm, λem = 420-480 nm) (d) Phổ cường độ UCL (b) 41 CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE 42