ИСТИНА

Проект направлен на создание нанокомпозитов на основе нанокристаллических полупроводниковых оксидов, сенсибилизированных нанокристаллами (квантовыми точками) CdSe и исследование их взаимодействия с газовой фазой в условиях облучения светом. Фундаментальными задачами проекта являются: (i) разработка методов направленного синтеза сенсибилизированных материалов с контролируемым размером кристаллитов полупроводниковой матрицы 3-20 нм и нанокристаллов CdSe с размером 2-6 нм; (ii) установление закономерностей влияния облучения светом в видимом диапазоне спектра на электрофизические свойства и реакционную способность нанокомпозитов при взаимодействии с кислородом и основными загрязнителями воздуха.

В ходе выполнения проекта получены - нанокристаллические оксиды металлов: SnO2 c размером кристаллитов 4 - 22 нм и удельной поверхностью 10 - 110 м2/г, ZnO с размером кристаллитов 15 - 60 нм и удельной поверхностью 3 - 30 м2/г, In2O3 с размером кристаллитов 7 - 20 нм и удельной поверхностью 10 - 100 м2/г; - коллоидные нанокристаллы: квантовые точки (QD) CdSe с размером частиц 2.8 нм и гетероструктуры CdSe(ядро)/CdS(оболочка), содержащие в оболочке 1, 2, 3 и 4 монослоя CdS; - фоточувствительные нанокомпозиты SnO2–QD, ZnO–QD, In2O3-QD. Микроструктура образцов исследована методами электронной микроскопии высокого разрешения и низкотемпературной адсорбции азота. Оптические свойства КТ CdSe изучены методом спектроскопии поглощения в видимом диапазоне. Элементный состав нанокомпозитов определен методом лазерной масс-спектрометрии и ICP-MS. Распределение QD CdSe в матрицах SnO2 и ZnO изучали методами высокоугловой темнопольной сканирующей просвечивающей электронной микроскопии и энергодисперсионного рентгеноспектрального микроанализа. Впервые исследованы фоточувствительные свойства нанокристаллических оксидов и фоточувствительных нанокомпозитов SnO2–QD, ZnO–QD, In2O3-QD. В качестве источников излучения использовали полупроводниковые диоды с длиной волны излучения λmax = 380 нм (УФ) и λmax = 535 нм (зеленый). Основным механизмом увеличения электропроводности нанокристаллических оксидов под действием УФ-излучения является фотодесорбция кислорода. Снижение фотоотклика SnO2, ZnO, In2O3 в условиях УФ-облучения коррелирует с уменьшением удельной площади поверхности образцов. Изменение проводимости нанокристаллических оксидов под действием зеленого света может быть обусловлено наличием глубоких акцепторных уровней в запрещенной зоне. Основным механизмом увеличения электропроводности сенсибилизированных нанокомпозитов под действием излучения видимого диапазона спектра является фотодесорбция кислорода, стимулированная переносом зарядов из квантовой точки в полупроводниковую матрицу. Впервые исследованы фоточувствительные свойства нанокомпозитов в зависимости от содержания кислорода в газовой фазе, а также в присутствии NO2. Проведенные исследования сенсорных свойств сенсибилизированных материалов показали, что они могут быть успешно использованы для детектирования газов-окислителей в условиях облучения источником излучения видимого диапазона спектра при комнатной температуре без нагрева.