QD-Salt Mixed Crystals: the Influence of Salt-Type, Free-Stabilizer, and pH

Abstract

Colloidal quantum dots (QDs) bear a huge potential in different application fields due to their unique properties. Unfortunately, their limited stability against environmental influences and the limited processability of the colloidal solutions restricts, among other factors, their widespread implementation. Incorporating the QDs into an inorganic matrix allows overcoming of these barriers. In this manuscript, we demonstrate the reproducible incorporation of high quality CdTe QDs capped with thioglycolic acid into NaCl and KCl salt crystals. In comparison to previous reports, here we avoided the production of powder-like, weakly emitting mixed crystals and/or a loss of large amounts of QDs due to aggregation. The optimum conditions for this process were found by the variation of the amount of additional free-stabilizer and the pH of the saturated salt solutions. Both variables exhibit high influence on the colloidal stability of the QDs, ensuring the electrostatic forces on their surface to be high enough to prevent agglomeration. Incorporation in NaCl as host matrix is accompanied with pronounced etching of the QDs, causing a blue shift of the photoluminescence (PL)-spectra upon incorporation while KCl preserves the original optical properties of the QDs. Under optimized conditions, even the matrix-induced red shift of the emission upon incorporation can be overcome, resulting in a higher predictability of the mixed crystal preparation.

Liquid–Liquid Diffusion‐Assisted Crystallization: A Fast and Versatile Approach Toward High Quality Mixed Quantum Dot‐Salt Crystals

“…[ 31,[33][34][35] The basic principle behind this method is the difference in solubility of NaCl in water and organic solvents with lower polarity, as shown in Table 1 . Methanol is chosen as a solvent to demonstrate our concept due to its miscibility with water while having a much lower solubility of the NaCl in comparison to water.…”

Incorporation of Nanoparticles into Inorganic Salt Crystals (review)

“…Впровадження одних і тих же наночастинок CdTe у кристали різних солей дозволяє встановити вплив природи матриці на властивості кристалів сіль:CdTe [6].…”

“…Типова методика створення композитів полягає у змішуванні насиченого розчину солі з розчином квантових точок у співвідношенні 1:5 [5-8], після чого суспензію залишають за кімнатних умов [6,8], або в сушильній шафі при 30 °С [5,7] на кілька тижнів.…”

“…Впровадження квантових точок сферичної форми діаметром до 4 нм в йонні макрокристали солей описано у [5][6][7][8][9][10][11][12]. Одержані композити зберігають оптичні властивості при трансфері з розчину в кристал, володіють підвищеною стійкістю до впливу довкілля із набуттям фото-та хемостабільності.…”

“…Для КСІ оптимальний вміст доданого стабілізатора 0,5 -3,5 мл, при цьому відбувається незначний червоний зсув і звуження спектру люмінесценції (рис. 2) [6].Впровадження одних і тих же наночастинок CdTe у кристали різних солей дозволяє встановити вплив природи матриці на властивості кристалів сіль:CdTe [6].Запропонований ймовірний механізм росту композиту полягає у тому, що наноночастинки CdTe введені у насичений розчин солі відіграють роль центрів кристалізації і на їх поверхні кристалізується Подібне дослідження із використанням наночастинок кадмій телуриду різних ( в межах 2 -4 нм) розмірів описане Рогачем та колегами [7]. Тут автори повідомляють про одержання серії флуоресцентних порошків на основі нанокристалів у захисній матриці NaCl, які є твердотільними флуорофорами з кольорами емісії, що охоплюють Впровадження наночастинок у кристали неорганічних солей 389 всю область видимого спектру від зелених до червоних хвиль.…”