Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
ТЕМ микрофотографии наночастиц SnS, полученных с использованием различных комбинаций реактивов-источников олова, работа [1, Supp. info]: а) с использованием ацетата олова (II) и олеиновой кислоты (в результате получены хлопья SnS микроразмеров); b) и c) - с использованием Sn[N(SiMe3)2]2 и смеси сурфактантов олеиновой кислоты/олеиламина в мол. соотн. 1:1; d) то же что и b-c, но мол. соотношение сурфактантов 1:2.
Маленькие наночастицы SnS, полученные в работе [2] с использованием триэтаноламина, а) ТЕМ микрофотография, b) TEM высокого разрешения, c) гистограмма распределения наночастиц по размерам, d) SAED.
Оптические свойства наночастиц SnS в растворе [2]. а) спектры отражения пленок наночастиц SnS (вставка - первая производная спектра отражения vs. энергия излучения, пленка приготовлена нанесением наночастиц на поверхность стекла); b) УФ-видимый-ближний ИК (UV-vis-NIR) спектр коллоида в этаноле.
Спектры поглощения наночастиц SnS диаметром 7 нм [1]. Вставка - квадратный корень коэфф. абсорбции vs. энергия падающего излучения.

Коллоидный синтез квантовых точек сульфида олова (II), SnS

Ключевые слова:  квантовые точки, наночастица, полупроводник, химия

Опубликовал(а):  Баранов Дмитрий Александрович

26 ноября 2009

В настоящее время коллоидный синтез квантовых точек - одна из наиболее обширных ниш в области неорганического синтеза наночастиц. Да что говорить, когда синтез коллоидов CdSe разных размеров и первичная характеризация их оптических свойств уже входит в программы практикумов по общей или физической химии студентов старших курсов университетов*. Не стоит думать что это научное поле перепахано, так как еще остались технологически важные полупроводники которые не получены в растворе (да и это верхушка айсберга). Одним из таких "неполученных" полупроводников до последнего времени являлся сульфид олова (II), SnS. Но, в 2008 году группа проф. Эйхмюллера (Alexander Eychmuller) из Германии [1], а затем этим летом группа проф. Тилли (Richard D. Tilley) из Новой Зеландии [2] опубликовали сообщения в JACS, где впервые описали синтез квантовых точек SnS в органическом растворителе.

Сульфид олова (II) - полупроводник необычный. Он существует в двух аллотропных модификациях - альфа и бета, с температурой фазового перехода ок. 605 оС. Во-первых необычна его структура, это один из четырех IV-VI полупроводников со слоистой структурой (остальные три - SnSe, GeS и GeSe), кристаллическая решетка ромбической сингонии, такой искаженный NaCl (чуть углубите катионы, оставив неподвижными анионы, разрежьте на слои толщиной в два атома и сдвиньте их через одного так, чтобы катион оказался над катионом). Дальше больше. Слои катионов держатся друг за дружку только благодаря Ван-дер-Ваальсовым связям, что обеспечивает относительно химически инертную поверхность (отсутствие ненасыщенных связей) и как следствие - отсутствие плотности квантовых состояний на поверхности. В свою очередь это привлекательно возможностью создания различных гетероструктурных переходов на основе SnS без дополнительных квантовых состояний на границе раздела материалов. Во-вторых, SnS - обладатель двух запрещенных зон - прямой (direct band gap, 1.3 эВ) и непрямой (indirect band gap, 1.09 эВ). Примечательно, что прямая запрещенная зона находится в диапазоне, подходящем для поглощения солнечной энергии. В-третьих, сульфид олова (II) - соединение нестехиометрическое, и в зависимости от содержания олова может быть проводником либо n-, либо p-типа. Завершает перечень достоинств термочувствительная проводимость, низкая токсичность и броская дешевизна. Чем не идеальный кандидат для солнечных батареек?

Немцы решили синтезировать SnS через олеат олова, который попробовали получить из ацетата олова (II), но потерпели поражение в виде 200 нм хлопьев сульфида на выходе. Тогда решено было использовать Sn[N(SiMe3)2]2 в октадецене / триоктилфосфине / олеиновой кислоте (количественная реакция образования чистого олеата) с последующим впрыскиванием раствора тиоацетамида (MeC(=S)NH2) в смеси олеиламина / триоктилфосфина. При 170 оС были получены желанные наночастицы SnS. Полидисперсность 10%, размеры в интервале 7-20 нм (размерных серий сделано не было), форма "околотреугольная".

Новозеландцы решили преодолеть порог в 7 нм и пошли другим синтетическим путем. В качестве источника олова был выбран бромид (SnBr2), источник серы - сульфид натрия (Na2S), растворитель этиленгликоль, сурфактанты - различные этаноламины (триэтаноламин, N-метилдиэтаноламин и т.д.). В результате околосферические наночастицы SnS с размерами 3.2, 4.0, 5.0 нм и удовлетворительной полидисперсностью были получены. Механизм, конечно, неизвестен, но было замечено, что чем больше гидроксильных групп в этаноламине, тем мельче наночастицы, поэтому было предложено что сначала бромид олова образует хелат с этаноламином, который потом реагирует с S2-. Чем прочнее хелат (т.е. чем больше гидроксильных групп), тем малореактивнее олово, что и обуславливает меньший размер наночастиц в зависимости от количества гидроксильных групп.

В сопроводительной информации к обеим статьям (supporting info) содержится детальное описание синтеза и дополнительная характеризация ассортиментом физико-химических методов.

[1]. S.G. Hickey et al, "Size and Shape control of Colloidally Synthesized IV-VI Nanoparticulate Tin (II) Sulfide" JACS, 2008, 130, 14978-14980
[2]. Y. Xu et al, "Synthesis of SnS Quantum Dots", JACS, 2009, 131, 15990-15991

*Некоторых североамериканских университетов.


Источник: [1], [2]



Комментарии
Интересно, насколько (не)стабильны полученные наночастицы...
Во второй работе пишут что частицы
диспергируемы не только в этаноле но и в воде,
т.е. годятся для биологии, а в первой лишь
упоминают что на РФА могут встречаться пики
SnO, изза окисления на поверхности со временем.
Синтезы в обеих работах осуществлены в инертной
атмосфере. Больше деталей нет.
Коваленко Артём, 28 ноября 2009 14:32 
Непрямая зона - сомнительное достоинство. Край поглощения сильно размазанный и коэф. поглощения мал.
Что такое термочувствительная проводимость? Проводимость как-то коллосально сильно (более сильно, чем экспоненциально, как у обычный п.п.) возрастает с температурой?
"Завершает перечень достоинств термочувствительная проводимость, низкая токсичность и броская дешевизна."
Wikipedia: В природе представлен редким минералом герценбергидом.

"Непрямая зона - сомнительное достоинство. Край поглощения сильно размазанный и коэф. поглощения мал." - тем не менее в тонких пленках SnS подходит для solar cells. При нагревании выше 260 oC SnS диспропорционирует на SnS2 и Sn, меняя проводимость с p- на n- (что, впрочем, не совсем верно называть "термочувствительной проводимостью", как это сделал я. Запутывает. И это скорее проблема ). Дешевизна не всмысле добычи, а в смысле синтеза.
Коваленко Артём, 30 ноября 2009 10:32 
э-э-э... когда он разложился при 260С, он уже не сульфид олова.
дешевизна синтеза? а вы прекурсоры видели? подарите мне пару молей
Прекурсоры я видел.
Если SnS делать на large scale их себестоимость будет несколько долларов за грамм, если не дешевле.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Год Лошади
Год Лошади

Пресс - служба МГУ: В МГУ разработали новую стратегию получения перовскитных солнечных ячеек
Сотрудники лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах при участии коллег с химического факультета МГУ разработали новый метод, позволяющий получать высококристалличные пленки органо-неорганических перовскитов для солнечных ячеек. Результаты работы опубликованы в журнале Materials Horizons.

NT-MDT Spectrum Instruments на выставке ISPM Kyoto 2017
NT-MDT Spectrum Instruments продолжает принимать участие в Международной конференции по Сканирующей Зондовой Микроскопии (International Scanning Probe Microscopy conference). В этом году 19-я по счету конференция проходит в Киото, Япония с 15 по 19 Мая.

Магистратура на кафедре Фотоники диэлектриков и полупроводников
В Санкт - Петербурге, на физико-техническом факультете Университета ИТМО открылась новая кафедра, которая проводит первый набор в магистратуру. Это – базовая кафедра «Фотоники диэлектриков и полупроводников» при Физико-техническом институте им.А.Ф.Иоффе.

Научно-исследовательская работа студентов в 7 семестре. Тезисы докладов на студенческой научной конференции.
Сафронова Т.В.
Научные конференции студентов на факультете наук о материалах Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (ФНМ МГУ) – являются многолетней традицией. Зимняя конференция в 7 семестре - как контрольная точка для студентов, неотрывно от учебного процесса выполняющих квалификационную работу бакалавра.

XIX Весенняя научная школа МГУ

Разыскиваются юные технари, химики и математики!
Во время весенних каникул с 27 марта по 2 апреля в Подмосковье пройдет Весенняя школа МГУ "ЛАНАТ". В программе школы практикумы по математике, химии, биологии, программированию, электронике.

Измерение неоднородности оптических свойств наночастиц PbSe в растворе при помощи двумерной фемтосекундной спектроскопии
Баранов Дмитрий Александрович
Заметка о статье в которой удалось измерить неоднородность оптических свойств квантовых точек селенида свинца в растворе методом двумерной оптической спектроскопии и увязать эту неоднородность с распределением квантовых точек по размерам.

Система практик ФНМ МГУ
А.Б.Тарасов, А.В.Кнотько, Е.А.Гудилин

Проектная работа

Сегодня становится все более популярной так называемая проектная работа школьников, однако на этот счет есть очень разные мнения. Мы были бы признательны, если бы Вы высказали кратко свое мнение по этому поводу путем голосования. Заранее благодарны!

Закон о реформировании РАН

В Совместном заявлении Совета по науке и членов Общественного совета Минобрнауки предлагается отозвать нынешний проект закона о "реформировании" РАН из Государственной думы и вернуться к его рассмотрению с соблюдением процедуры утвержденной постановлением Правительства РФ №851 от 25.08.2012, и указом Президента РФ №601 от 07.05.2012, которая была грубо нарушена. Мы предлагаем Вам высказать (анонимно) свое мнение в данном опросе, чтобы его статистические результаты были видны всем участникам опроса и общественности.

Проектная деятельность с точки зрения учителя

Это специальный опрос для учителей и представителей школ, которых мы просим оценить значимость предлагаемых материалов, мероприятий и перспективы их дальнейшего совершенствования на пути эффективного взаимодействия школ и ВУЗов. В опросе могут также участвовать школьники, студенты и аспиранты, особенно со своими критическими замечаниями в комментариях.



Лучшие фильмы ужасов в HD на hdkinolenta.com
 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.