Estudos de espectroscopia óptica UV-Vis de nanocristais de CdSe/ZnS

Abstract

O CdSe/ZnS trata-se de um tipo de ponto quântico, nanopartícula com o núcleo composto por seleneto de cádmio envolvida por sulfeto de zinco. O enfoque do trabalho é discorrer sobre as principais características deste sistema caroço-casca, que quando possui uma mudança em sua proporção varia suas propriedades, e com isso, passa a apresentar características únicas. O domínio das particularidades desse semicondutor permite que quando sintetizado, assuma diferentes funcionalidades. Para compreender as implicações que as variações na estrutura do ponto quântico de CdSe/ZnS geram, foram analisados os espectros de emissão da partícula para três tamanhos de núcleos, estes variando entre 2 e 5 nanômetros, e com a emissão no visível alterando entre verde, laranja e vermelho; utilizando para isso, um espectrofotômetro de fluorescência Varian Cary Eclipse. Através do uso de um espectrômetro de absorção óptica (UV-Vis) da Varian Cary 50, foi expressa a relação entre o tamanho da partícula do nanocristal e sua respectiva faixa de absorção. Também foi desenvolvido um diagrama CIE de cromaticidade delimitando de forma quantitativa a cor das amostras de nanopartículas, projetando com rigor de precisão as cores. Além disso, foi determinada a energia de gap óptico através do método da estrapolação de curva. Além da caracterização, são discutidas as aplicações dos nanocristais de CdSe/ZnS. Exemplos incluem sua utilização como marcadores fluorescentes em biologia e medicina, devido à sua alta estabilidade, brilho e capacidade de emissão em múltiplos comprimentos de onda.

CdSe/ZnS is a type of quantum dot, a nanoparticle with a core composed of cadmium selenide surrounded by zinc sulfide. The focus of the work is to discuss the main characteristics of this core-shell system, which when it has a change in its proportion varies its properties, and with that, it starts to present unique characteristics. Mastering the particularities of this semiconductor allows that, when synthesized, it assumes different functionalities. In order to understand the implications generated by variations in the structure of the CdSe/ZnS quantum dot, the emission spectra of the particle were analyzed for three sizes of nuclei, these varying between 2 and 5 nanometers, and with the visible emission changing between green, orange and red; using a Varian Cary Eclipse fluorescence spectrophotometer. Through the use of a Varian Cary 50 optical absorption spectrometer (UV-Vis), the relationship between the nanocrystal particle size and its respective absorption range was expressed. A CIE chromaticity diagram was also developed, quantitatively delimiting the color of the nanoparticle samples, projecting the colors with accuracy and precision. In addition, the optical gap energy was determined using the curve extrapolation method. In addition to characterization, applications of CdSe/ZnS nanocrystals are discussed. Examples include their use as fluorescent markers in biology and medicine, due to their high stability, brightness and multi-wavelength emission capability.