ИСТИНА

Предлагается развить предложенный нами ранее коллоидный метод синтеза, приводящий к формированию кристаллических нанопластин (квантовых колодцев) в отсутствие подложки с лежащим в его основе механизмом перфторфенильной самосборки. Предполагается максимально расширить возможности перфторфенильного метода самосборки для получения высококачественных кристаллических нанопластин в отсутствие подложки и исследовать роль перфторфенильной самосборки в формировании такого рода структур. При этом планируется решить следующие задачи: 1) Оптимизировать перфторфенильный метод самосборки квантовых точек в коллоидных растворах в применении к нанокремнию с уточнением условий формирования нанопластин заданной толщины и размеров их плоскостей, способов дозированного размещения перфторфенильных лигандов на поверхности кристаллических нанопластин и приемов контроля качества плоских нанокристаллов. 2) Изучить условия применимости перфторфенильного метода самосборки квантовых точек к формированию кристаллических нанопластин PbS в коллоидных растворах в отсутствие подложки.

It is suggested to develop the previously proposed colloidal synthesis method leading to the formation of crystalline nanoplates (quantum wells) in the absence of substrate on it which is based on perfluorophenyl self-assembly mechanism. It is assumed to maximize the opportunities of perfluorophenyl self-assembly method to produce high quality crystalline nanoplates in the absence of the substrate, and to examine the role of perfluorophenyl self-assembly perfluorophenyl in forming such structures. Itis planned to achieve the following objectives: 1) To optimize perfluorophenyl self-assembly method of colloidal quantum dots in solutions applied to nanosilicon clarifying the conditions for the formation of nanoplates wyth predetermined thickness and plane dimensions, methods of dosing perfluorophenyl ligands accommodation on the surface of crystalline nanoplates and quality control techniques for plane nanocrystals. 2) To study the conditions for the applicability of the perfluorophenyl self-assembly method of quantum dots to form crystalline PbS nanoplates in colloidal solutions in the absence of substrate.

Предлагается развить предложенный нами ранее коллоидный метод синтеза, приводящий к формированию кристаллических нанопластин (квантовых колодцев) в отсутствие подложки с лежащим в его основе механизмом перфторфенильной самосборки. Предполагается максимально расширить возможности перфторфенильного метода самосборки для получения высококачественных кристаллических нанопластин в отсутствие подложки и исследовать роль перфторфенильной самосборки в формировании такого рода структур.

Нами обнаружен перфторфтофенильный метод самосборки квантовых точек, который является абсолютно новым. Он позволяет получать высококачественные плоские нанокристаллы. В отличие от разработанных методов получения плоских нанокристаллов CdSe и др., механизм действия которых неизвестен, механизм перфторфенильного метода является хорошо обоснованным.

В соответствии с задачами Проекта, были получены следующие результаты: А) Завершена разработка методов дозированного размещения перфторфенильных лигандов на поверхности кристаллических пластин кремния. Оптимальной оказалась 80% концентрация перфторфенильных лигандов (80% поверхностных атомов нанопластин кремния связаны с перфторфенильными лигандами), при которой размеры нанопластин кремния превышают 100х150 нм2 при их доказанной монокристалличности. Этот результат превышает ранее нами полученный более чем в 15 раз. Обнаружено, что при такой концентрации перфторфенильных лигандов нанопластины кремния выстраиваются в пакеты во фторофобной среде за счет фторофильного взаимодействия лигандов, покрывающих плоскости нанопластин кремния. Диспергирование таких пакетов с образованием отдельных нанопластин происходит во фторофильной среде. До настоящего момента в литературе было принято считать, что глим инертен в данных реакционных условиях. Металлические натрий и калий рвут эфирные связи С-О. При разрыве связей С-О в молекулах глима, диметилового эфира, диглима образуются алкильные и алкоксидные радикалы, способные взаимодействовать с поверхностью нанокластеров кремния. Эти радикалы были обнаружены на поверхности наночастиц кремния методом ЯМР ВМУ на ядрах 29Si и 13C. Можно считать доказанным, что стабилизация плоских нанокристаллов кремния в наших предыдущих опытах достигалась не только перфторфенильными лигандами, но и продуктами распада глима , происходящего под воздействием щелочных металлов. Б) Наиболее эффективным методом контроля качества плоских нанокристаллов кремния оказалась просвечивающая электронная микроскопия. В) Показано, что перфторфенильный метод самосборки квантовых точек применим к формированию плоских мезокристаллов PbS с отчетливой огранкой мезокристалла. Исследования проводились в водной среде. Полученные в кислой среде (рН=3-5) мезокристаллы PbS состояли из квантовых точек PbS диаметром 3.0±0.5 нм, содержавших перфтортиофенильные лиганды на поверхностях квантовых точек. Эти лиганды предопределили самосборку квантовых точек в мезокристалл за счет взаимного притяжения фторофильных лигандов в гидрофильной среде. Оказалось, что в щелочном водном растворе (рН=9-11) тоже образуются крупные мезокристаллы PbS, однако их механизм образования иной. В них нет перфторфенильных лигандов. Мезокристаллы состоят из плоских нанокристаллов PbS с латеральными размерами 20-40 нм. В отличие от плотно примыкающих друг к другу квантовых точек, плоские нанокристаллы отстоят друг от друга на сопоставимые с их размерами расстояния. Для уточнения влияния растворимости вещества на образование нанолистов были выполнены «глухие» опыты по образованию нанолистов сульфида кальция в присутствие префтортиофенолят-ионов. Были получены нанолисты атомной толщины с латеральными размерами 1.5х2.5 мкм, т.е. благотворное влияние перфтортиофенолят-ионов на образование монокристалличных нанолистов подтвердилось. Пересыщение у сульфида кальция достигается гораздо труднее, чем сульфида свинца, поэтому для успешного получения нанолистов PbS надо понизить концентрации свинца и сульфид-ионов ради снижения скорости зародышеобразования. Для снижения скорости зародышеобразования кристаллов PbS было применено комплексообразование свинца(II) с этилендиаминтетраацетатом динатрия и метод возникающих реагентов посредством гидролиза тиомочевины при температуре 60 ºС. Это привело к сдвигу границы области образования мезокристаллов, состоящих из квантовых точек и содержащих перфтортиофенолят-ионы, в щелочную среду, но не к монокристалличным нанолистам. Применение смесей гексана, этанола и следовых количеств воды в присутствии перфтортиофенола приводили к кристаллизации плоских, но довольно толстых монокристаллов PbS.