بررسی اثر تابش پرتوهای گاما بر ویژگی های ساختاری و نورتابی نقاط کوانتومی CdTe/CdSe

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آموزشی فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ولی عصر (عج) رفسنجان

2 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ولی عصر (عج) رفسنجان

3 فیزیک، علوم پایه، حکیم سبزواری، سبزوار، خراسان رضوی

چکیده

در این پژوهش، اثر تابش پرتوهای یونیزان گاما بر ویژگی‌های ساختاری و نورتابی نقاط کوانتومی هسته/پوسته CdTe/CdSe برای نخستین بار مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) ساختار بلوری مکعبی را برای نقاط کوانتومی تولید شده نشان داد، که این ساختار بلوری در اثر تابش گاما تغییر محسوسی نکرده است. همچنین نتایج آنالیز فروسرخ تبدیل فوریه FT-IR)) تایید کننده این امر است که نقاط کوانتومی CdTe/CdSe هیچ گونه تغییر ساختاری محسوسی پس از تابش گاما نداشته‌اند. آنالیز فوتولومینسانس (PL) نمونه‌ها، نشان داد که شدت نورتابی نقاط کوانتومی CdTe/CdSe بعد از تابش گاما افزایش چشم گیری پیدا کرده است. اندازه ضخامت پوسته  CdSeو غلظت نقاط کوانتومی به عنوان دو عامل مهم در تغییرات ویژگی نورتابی نقاط کوانتومی CdTe/CdSe در مقابل تابش گاما، مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که ضخامت پوسته کمتر و غلظت کمتر نمونه، باعث تغییرات بزرگتری در نورتابی و شکاف انرژی نقاط کوانتومی پس از تابش گاما شد و همچنین، با کاهش غلظت جا به­جایی قرمز بیشتری در قله طیفPL  مشاهده شد. نتایج بدست آمده از این پژوهش نشان داد که جذب و گسیل نقاط کوانتومی CdTe/CdSe  نسبت به تابش گاما حساسیت نشان داده و این نقاط کوانتومی می‌تواند کاندیدای مناسبی در استفاده‌‌ به عنوان یک دزیمتر گاما باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of the effect of gamma irradiation on structural and optical properties of CdTe/CdSe quantum dots

نویسندگان [English]

  • sima dehghan 1
  • mehdi molaei 2
  • farzad farahmandzadeh 1
  • Hassan Alehdaghi 3
  • masoud Karimipour 1
1 department of physics vali-e-asr university rafsanjan iran
2
3 هیئت علمی
چکیده [English]

Abstract: In this paper, effect of gamma irradiation on structural and optical properties of CdTe/CdSe QDs were investigated for the first time. X-ray diffraction (XRD) results showed that synthesized QDs had cubic structure and gamma irradiation had no change in crystalline structure of CdTe/CdSe QDs. Also, Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) results confirmed that crystalline structure of CdTe/CdSe QDs had no change after gamma irradiation. The photoluminescence (PL) results showed that intensity of CdTe/CdSe QDs after gamma irradiation enhanced significantly. Shell thickness of CdSe and concentration of QDs were investigated as two important factor on optical properties of CdTe/CdSe QDs versus gamma irradiation. The results showed that less shell thickness and less concentration of sample make bigger changes in optical properties and band gap size of CdTe/CdSe QDs after gamma irradiation and with decreasing concentration of the QDs, the red-shift in PL peak was occurred stronger. Our obtained results showed that luminescence and absorption of CdTe/CdSe QDs have sensitivity versus gamma irradiation and CdTe/CdSe QDs are good candidate to use in dosimetry applications.

کلیدواژه‌ها [English]

  • CdTe/CdSe
  • quantum dots
  • gamma irradiation
  • dosimetry
  • photoluminescence
[1] M. Molaei, M. Marandi, E. Saievar-Iranizad, N. Taghavinia, B. Liu, H. D. Sun, and X. W. Sun, "Near-white emitting QD-LED based on hydrophilic CdS nanocrystals." Journal of Luminescence, 132, 467-473, 2012.
 
[2] N. Zeiri, A. Naifar, S. Abdi-Ben Nasrallah, and M. Said, "Theoretical studies on third nonlinear optical susceptibility in CdTe–CdS–ZnS core–shell–shell quantum dots." Photonics and Nanostructures-Fundamentals and Applications, 36, 100725, 2019.
 
 [3] D. Oluwole, J. Britton, P. Mashazi, and T. Nyokong. "Synthesis and photophysical properties of nanocomposites of aluminum tetrasulfonated phthalocyanine covalently linked to glutathione capped CdTe/CdS/ZnS quantum dots." Synthetic Metals, 205, 212-221, 2015.
 
[4] E. Zillner, J. Kavalakkatt, B. Eckhardt, T. Dittrich, A. Ennaoui, and M. Lux-Steiner. "Formation of a heterojunction by electrophoretic deposition of CdTe/CdSe nanoparticles from an exhaustible source." Thin Solid Films, 520, 17, 5500-5503, 2012.
 
[5] Z. Qiu, J. Shu, Y. He, Z. Lin, K.  Zhang, S. Lv, and D. Tang. "CdTe/CdSe quantum dot-based fluorescent aptasensor with hemin/G-quadruplex DNzyme for sensitive detection of lysozyme using rolling circle amplification and strand hybridization." Biosensors and Bioelectronics, 87, 18-24, 2017.
 
[6] M. M. Rahman, M. R. Karim, H. F. Alharbi, B. Aldokhayel, T. Uzzaman, and H. Zahir. "Cadmium Selenide quantum dots for solar cell applications: a review." Chemistry–An Asian Journal, 16, 8, 902-921, 2021.
 
  [7] V. Ncapayi, S. Parani, S. P. Songca, T.Kodama, and O.S. Oluwafemi. "Green synthesis of MPA-capped CdTe/CdSe quantum dots at different pH and its effect on the cell viability of fibroblast histiocytoma cells." Materials Letters, 209, 299-302, 2017.
 
 [8] A. Moulick, I. Blazkova, V. Milosavljevic, Z. Fohlerova, J. Hubalek, P. Kopel, M. Vaculovicova, V. Adam, and R. Kizek. "Application of CdTe/ZnSe quantum dots in in vitro imaging of chicken tissue and embryo." Photochemistry and photobiology, 91, 417-423, 2015.
 
 [9] A. Moulick, V. Milosavljevic, J. Vlachova, R. Podgajny, D. Hynek, P. Kopel, and V. Adam. "Using CdTe/ZnSe core/shell quantum dots to detect DNA and damage to DNA." International Journal of Nanomedicine, 12, 1277, 2017.
 
[10] T. Fu, H.Qin, H.Hu, Z. Hong, and S. He. "Aqueous synthesis and fluorescence-imaging application of CdTe/ZnSe core/shell quantum dots with high stability and low cytotoxicity." Journal of nanoscience and nanotechnology, 10, 1741-1746, 2010.
 
[11] Y. Li, W. Wang, D. Zhao, P. Chen, H. Du, Y. Wen, and X. Zhang. "Water-soluble fluorescent CdTe/ZnSe Core/Shell Quantum Dot: aqueous phase synthesis and cytotoxicity assays." Journal of nanoscience and nanotechnology, 15, 4648-4652, 2015.
 
 [12] F. Farahmandzadeh, M. Molaei, M. Karimipour, and A. R. Shamsi. "Highly luminescence CdTe/ZnSe core–shell QDs; synthesis by a simple low temperature approach." Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 31, 15, 12382-12388, 2020.
 
 [13] L. Sai, and X. Y. Kong. "Microwave-assisted synthesis of water-dispersed CdTe/CdSe core/shell type II quantum dots." Nanoscale research letters, 6, 1-7, 2011.
[14] F. Wei X. Lu, Y. Wu, Z. Cai, L. Liu, P. Zhou, and Q. Hu. "Synthesis of highly luminescent CdTe/CdS/ZnS quantum dots by a one-pot capping method." Chemical engineering journal, 226, 416-422, 2013.
 
[15] H. Alehdaghi, E. Assar, B. Azadegan, J. Baedi, and A. A. Mowlavi. "Investigation of optical and structural properties of aqueous CdS quantum dots under gamma irradiation." Radiation Physics and Chemistry, 166, 108476, 2020.
[16] S. Chang, X.Wu, J. Lan, Z. Li, X. Zhang, and H. Zhang. "γ-Radiation enhanced luminescence of thiol-capped quantum dots in aqueous solution." Nanomaterials, 9, 4,506, 2019.
 
[17] N. Withers, K. Sankar, B. A. Akins, T. A. Memon, T. Gu, J. Gu, G. A. Smolyakov, M. R. Greenberg, T. J. Boyle, and M. Osiński. "Rapid degradation of Cd Se∕ Zn S colloidal quantum dots exposed to gamma irradiation." Applied Physics Letters 93, 17, 173101, 2008.  
 
[18] M. Molaei, H. Hasheminejad, and M. Karimipour. "Synthesizing and investigating photoluminescence properties of CdTe and CdTe@ CdS core-shell quantum dots (QDs): a new and simple microwave activated approach for growth of CdS shell around CdTe core." Electronic Materials Letters, 11, 1, 7-12, 2015.
 
[19] M. Nozaei, M. Molaei, F. Farahmandzadeh and B. Ramazanloo, "Synthesis and improvement of the optical peroperties of CdTe/CdSe core-shell QDs by using microwave approach." Nanomeghyas, 7, 61-67, 2020.
 
 [20] A. V.  Elevathoor, A. R. Jose, M. Jacob, and K. G. Kumar. "Thioglycolic acid capped CdS quantum dots as a fluorescent probe for the nanomolar determination of dopamine." Analytical Methods, 7, 16, 6791-6798, 2015.
 
[21] R. Xie, L. Li, Y. Li, L. Liu, D. Xiao, and J. Zhu. "Fe: ZnSe semiconductor nanocrystals: Synthesis, surface capping, and optical properties." Journal of alloys and compounds 509, 7, 3314-3318, 2011.
 
[22] K. Saikia, P. Deb, and E. Kalita. "Facile synthesis of highly luminescent ZnSe (S) alloyed quantum dot for biomedical imaging." Current Applied Physics, 13, 925-930, 2013.