Полупроводниковые нанокристаллы с ядром и оболочкой ( CSSNC ) представляют собой класс материалов, которые обладают промежуточными свойствами между свойствами малых отдельных молекул и свойствами объемных кристаллических полупроводников. Они уникальны из-за своих легкомодульных свойств, которые являются результатом их размера. Эти нанокристаллы состоят из полупроводникового материала ядра квантовой точки и оболочки из отдельного полупроводникового материала. Ядро и оболочка обычно состоят из полупроводников типа II–VI, IV–VI и III–V с такими конфигурациями, как CdS/ZnS, CdSe/ZnS, CdSe/CdS и InAs/CdSe (типичное обозначение: ядро/оболочка) [2] Органически пассивированные квантовые точки имеют низкий квантовый выход флуоресценции из-за поверхностных ловушечных состояний. [3] CSSNC решают эту проблему, поскольку оболочка увеличивает квантовый выход за счет пассивации поверхностных ловушечных состояний. [3] Кроме того, оболочка обеспечивает защиту от изменений окружающей среды, фотоокислительной деградации и обеспечивает еще один путь для модульности. [3] [4] Точный контроль размера, формы и состава как ядра, так и оболочки позволяет настраивать длину волны излучения в более широком диапазоне длин волн, чем в случае любого отдельного полупроводника. Эти материалы нашли применение в биологических системах [5] [6] и оптике.
Коллоидные полупроводниковые нанокристаллы, которые также называются квантовыми точками (КТ), состоят из полупроводниковых наночастиц диаметром ~1–10 нм , которые имеют органические лиганды , связанные с их поверхностью. Эти наноматериалы нашли применение в наномасштабных фотонных, фотоэлектрических и светодиодных (LED) устройствах благодаря своим зависящим от размера оптическим и электронным свойствам. Квантовые точки являются популярной альтернативой органическим красителям в качестве флуоресцентных меток для биологической визуализации и зондирования благодаря своему небольшому размеру, настраиваемому излучению и фотостабильности.
Люминесцентные свойства квантовых точек возникают из-за распада экситона (рекомбинации пар электрон-дырка), который может протекать через излучательный или неизлучательный путь. Излучательный путь включает в себя электроны, релаксирующие из зоны проводимости в валентную зону, испуская фотоны с длинами волн, соответствующими запрещенной зоне полупроводника. Неизлучательная рекомбинация может происходить посредством высвобождения энергии посредством испускания фононов или рекомбинации Оже . В этом размерном режиме эффекты квантового ограничения приводят к зависящему от размера увеличению запрещенной зоны с наблюдаемыми квантованными уровнями энергии. [3] Квантованные уровни энергии, наблюдаемые в квантовых точках, приводят к электронным структурам, которые являются промежуточными между одиночными молекулами, которые имеют одиночную щель HOMO - LUMO , и объемными полупроводниками, которые имеют непрерывные уровни энергии внутри зон [7]
Полупроводниковые нанокристаллы обычно принимают ту же кристаллическую структуру, что и их протяженные твердые тела. На поверхности кристалла периодичность резко обрывается, в результате чего поверхностные атомы имеют более низкое координационное число, чем внутренние атомы. Эта неполная связь (относительно внутренней кристаллической структуры) приводит к атомным орбиталям, которые направлены от поверхности, называемым «висячие орбитали» или непассивированные орбитали. [8] Поверхностные висячие орбитали локализованы и несут небольшой отрицательный или положительный заряд. Было высказано предположение, что слабое взаимодействие между неоднородными заряженными энергетическими состояниями на поверхности образует зонную структуру. [9] Если энергия висячей орбитальной зоны находится в пределах запрещенной зоны полупроводника, электроны и дырки могут быть захвачены на поверхности кристалла. Например, в квантовых точках CdSe висячие орбитали Cd действуют как электронные ловушки, в то время как висячие орбитали Se действуют как ловушки для дырок. Кроме того, поверхностные дефекты в кристаллической структуре могут действовать как ловушки для носителей заряда.
Захват носителей заряда на КТ увеличивает вероятность безызлучательной рекомбинации, что снижает квантовый выход флуоресценции. Связанные с поверхностью органические лиганды обычно используются для координации с поверхностными атомами, имеющими пониженное координационное число, чтобы пассивировать поверхностные ловушки. Например, три-н-октилфосфиноксид (TOPO) и триоктилфосфин (TOP) использовались для управления условиями роста и пассивации поверхностных ловушек высококачественных квантовых точек CdSe. Хотя этот метод обеспечивает узкое распределение размеров и хорошую кристалличность, квантовые выходы составляют ~5–15%. [10] Алкиламины были включены в синтетический метод TOP/TOPO для увеличения квантовых выходов до ~50%. [11]
Основная проблема при использовании органических лигандов для пассивации ловушек поверхности квантовых точек заключается в трудности одновременной пассивации как анионных, так и катионных ловушек поверхности. Стерические препятствия между объемными органическими лигандами приводят к неполному покрытию поверхности и непассивированным свободным орбиталям. [4] Выращивание эпитаксиальных неорганических полупроводниковых оболочек над квантовыми точками подавляет фотоокисление и обеспечивает пассивацию как анионных, так и катионных состояний ловушек поверхности. [9] Поскольку фотогенерированные носители заряда менее склонны захватываться, вероятность распада экситонов через излучательный путь увеличивается. Были синтезированы нанокристаллы CdSe/CdS и ZnSe/CdSe, которые демонстрируют квантовый выход 85% и 80–90% соответственно. [12] [13]
Архитектура полупроводниковых нанокристаллов типа ядро-оболочка была первоначально исследована в 1980-х годах, за чем последовал всплеск публикаций по синтетическим методам в 1990-х годах. [3]
Свойства полупроводниковых нанокристаллов типа ядро–оболочка основаны на относительном выравнивании краев валентной зоны и проводимости ядра и оболочки. В полупроводниковых гетероструктурах типа I электроны и дырки имеют тенденцию локализоваться внутри ядра. В гетероструктурах типа II один носитель локализован в оболочке, а другой — в ядре.
В CSSNC типа I ширина запрещенной зоны ядра меньше, чем у оболочки. Как края зоны проводимости, так и края валентной зоны ядра лежат в пределах запрещенной зоны оболочки, которая ограничивает как электроны, так и дырки в ядре. Это можно увидеть на рисунке X, где электрон и дырка экситона на интерфейсе CdSe (ширина запрещенной зоны: 1,74 эВ) / CdS (ширина запрещенной зоны: 2,42 эВ) занимают энергетические состояния внутри ядра CdSe, что соответствует наименьшему доступному разделению энергий. Длина волны излучения из-за излучательной рекомбинации электронов и дырок внутри ядра слегка смещена в красную область по сравнению с непокрытым CdSe.
CdSe/CdS, CdSe/ZnS, InAs/CdSe [3] и ZnO/MgO [14]
В конфигурации обратного типа I ядро имеет более широкую запрещенную зону, чем оболочка, а края зоны проводимости и валентной зоны оболочки лежат внутри краев ядра. Наименьший доступный уровень разделения энергии экситона происходит, когда носители заряда локализованы в оболочке. Изменение толщины оболочки настраивает длину волны излучения.
CdS/HgS, CdS/CdSe, ZnSe/CdSe [3] и MgO/ZnO [14]
В конфигурации типа II край валентной зоны и зоны проводимости ядра находятся как ниже, так и выше краев зоны оболочки. Пример типа II показан на рисунке X, ZnTe (ширина запрещенной зоны: 2,26) / CdSe (ширина запрещенной зоны: 1,74). Наименьшее энергетическое разделение электрона и дырки произойдет, когда дырка будет ограничена валентной зоной ядра ZnTe, а электрон ограничен зоной проводимости оболочки CdSe. Длина волны излучения будет определяться разницей энергий между этими занятыми состояниями, как показано красной стрелкой, которая будет иметь более низкую энергию, чем любая из отдельных запрещенных зон. [15] Длина волны излучения может быть значительно смещена в красную сторону по сравнению с непассивированным ядром.
ZnTe/CdSe, CdTe/CdSe, CdS/ZnSe [16]
Было показано, что легирование сильно влияет на оптические свойства полупроводниковых нанокристаллов. [17] [18] Однако концентрации примесей в полупроводниковых нанокристаллах, выращенных с использованием коллоидного синтеза, обычно ниже, чем в их объемных аналогах. [19] Был проявлен интерес к магнитному легированию CSSNC для приложений в магнитной памяти и спиновой электронике. [20] [21] Двухрежимная оптическая и магнитно-резонансная (МР) визуализация была исследована путем легирования оболочки CdSe/ZnS Mn, что привело к тому, что CSSNC стал парамагнитным. [22]
При синтезе наночастиц с оболочкой ядра ученые изучили и обнаружили несколько методов мокрой химии, таких как химическое осаждение, золь-гель, [23] микроэмульсия и образование обратных мицелл . Эти методы использовались для выращивания наночастиц с оболочкой ядра халькогенидов с упором на лучший контроль размера, формы и распределения размеров. [24] Для контроля роста наночастиц с настраиваемыми оптическими свойствами использовались поддерживающие матрицы, такие как стекла, цеолиты, полимеры или жирные кислоты. [24] Кроме того, для приготовления наночастиц сульфидов, селенидов и теллуридов успешно применялась пленочная техника Ленгмюра-Блоджетт . [24] По сравнению с методами мокрой химии электрохимический синтез более желателен, например, использование водных растворителей вместо токсичных органических растворителей, образование конформных отложений, осаждение при комнатной температуре, низкая стоимость и точный контроль состава и толщины полупроводникового покрытия на металлических наночастицах. Однако из-за сложности подготовки электрически адресуемых массивов наночастиц использование электрохимических методов для производства наночастиц типа «ядро-оболочка» было затруднено. Недавно сульфид кадмия (CdS) и иодид меди (CuI) были электрохимически выращены на 3-мерном массиве наноэлектродов посредством послойного осаждения чередующихся слоев наночастиц и полиоксометаллата (ПОМ). [25]
Нанокристаллы полупроводников типа «ядро–оболочка» можно выращивать с помощью методов коллоидной химии с соответствующим контролем кинетики реакции. [26] Используя этот метод, который обеспечивает относительно высокий контроль размера и формы, можно синтезировать полупроводниковые наноструктуры в виде точек, трубок, проводов и других форм, которые демонстрируют интересные оптические и электронные свойства, зависящие от размера. [26] Поскольку синергетические свойства возникают в результате тесного контакта и взаимодействия между ядром и оболочкой, CSSNC могут обеспечивать новые функции и улучшенные свойства, которые не наблюдаются в отдельных наночастицах. [27]
Размер основных материалов и толщину оболочки можно контролировать во время синтеза. Например, при синтезе основных нанокристаллов CdSe объем газа H 2 S может определять размер основных нанокристаллов. По мере увеличения объема H 2 S размер ядра уменьшается. [12] В качестве альтернативы, когда реакционный раствор достигает желаемой температуры реакции, быстрое охлаждение может привести к меньшим размерам ядра. [13] Кроме того, толщина оболочки обычно определяется количеством добавленного материала оболочки во время процесса нанесения покрытия. [13]
Увеличение размера ядра или длины оболочки приводит к увеличению длины волны излучения . Интерфейс между ядром и оболочкой может быть адаптирован для пассивации путей релаксации и формирования излучательных состояний. Зависимость ширины запрещенной зоны в этих наночастицах от размера из-за эффекта квантового ограничения была использована для управления цветом фотолюминесценции от синего до красного путем подготовки наночастиц различных размеров. [28] Манипулируя размером или формой наночастиц, можно управлять цветами и чистотой люминесценции. [28] Однако квантовый выход и яркость люминесценции CSSNC в конечном итоге ограничены и не могут контролироваться из-за наличия поверхностных ловушек. [28]
Для идентификации и характеристики CSSNC обычно используются методы спектроскопии поглощения в УФ-видимой области, рентгеновской дифракции (XRD), просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) [29] .
Синтезированные нанокристаллы типа «ядро-оболочка» содержат примеси, такие как непрореагировавшие прекурсоры , побочные продукты реакции, растворители с высоким bp и необходимые лиганды, которые использовались во время синтеза NC для контроля роста. [30] [31] Такие примеси часто нарушают химию поверхности NC, и это напрямую отражается на их физических свойствах. [32] В дополнение к этому, растворитель, который используется во время синтеза, едва ли похож на растворитель, в котором будут храниться нанокристаллы во время измерений различных типов физических свойств этих NC. Следовательно, почти во всех случаях после синтеза NC типа «ядро-оболочка» требуются эффективные средства очистки.
Существует несколько методов очистки для очистки CSNC из синтезированного раствора CSNC. Некоторые из них обсуждаются ниже: [33]
Как правило, высококипящие неполярные растворители [34] часто используются при синтезе CSNC. Вводя антирастворитель (растворитель, в котором желаемый продукт нерастворим) в смесь растворителей, можно получить флокулированную форму CSNC. Когда в такие растворы вводят антирастворитель, он увеличивает полярность этой смеси растворителей, которая в первую очередь управляет флокуляцией. Однако затем эти флокулированные CSNC можно осадить из раствора, используя силу тяжести или с помощью центрифугирования . Эти осажденные CSNC, отделенные от примесей, затем повторно диспергируют в чистом растворителе. Повторяя этот процесс несколько раз, можно получить более чистую форму CSNC. С помощью этого метода можно найти CSNC с точным распределением по размеру [35] [34] [36] [37] путем добавления минимального количества антирастворителя до точки, когда флокуляция CSNC только начнет происходить вместо полного осаждения CSNC.
Главным преимуществом метода PR является его масштабируемость, поэтому этот метод с самого начала является любимым среди ученых в качестве первичного метода очистки CSNC. Однако этот метод имеет определенные недостатки. Например, часто свойства растворимости примесей в растворе синтезированных CSNC могут быть найдены почти такими же, как у CSNC, что затрудняет их изоляцию от примесей этим методом. Другим недостатком этого метода является то, что он может вызвать существенное повреждение поверхности CSNC, что отрицательно скажется на их физических свойствах. [38] [39] Например, в 2012 году группа Хенса показала, что метанол, антирастворитель, вытесняет нативный лиганд с поверхности CSNC, реагируя с поверхностью этого CSNC, [40] что снижает стабильность CSNC, а также отрицательно влияет на его оптические свойства .
Процесс экстракции жидкость-жидкость может быть использован в качестве метода очистки для CSNC. [41] [42] [43] Когда экстрагирующий растворитель вводится в синтезированный раствор CSNC, из-за коэффициента распределения CSNC и примеси перераспределяются в разные фазы. Этот метод имеет преимущество перед ранее обсуждавшимся методом PR, в том, что это гораздо более мягкий процесс, чем метод PR. Поскольку во время экстракции CSNC имеют тенденцию оставаться в своей нативной фазе, следовательно, нежелательная необратимая агрегация CSNC менее вероятна.
Недостатком этого метода является то, что для достижения эффективной экстракции требуется многократный цикл экстракции, что занимает много времени. В дополнение к этому, сходство полярности между примесями и CSNC значительно ограничивает его эффективность в качестве метода очистки CSNC. [44] Для повышения эффективности экстракции иногда можно использовать соэкстрагенты вместе с первичным экстрагирующим растворителем. [44] [45] Сочетание метода PR и метода экстракции часто может привести к лучшей очистке CSNC. [46]
Методы электрофореза являются обычными в качестве метода очистки в первую очередь белков , ДНК и РНК . Методы электрофореза используют подвижность двух или более различных видов — различных по размеру, заряду или связывающей аффинности — под электрическим полем для их отделения друг от друга. Наноученые также используют электрофорез для отделения CSNC от примесей. Многочисленные свидетельства показывают, что CSNC можно эффективно очищать с помощью методов гель-электрофореза . [47] [48] [49] Однако, поскольку очистка CSNC с помощью гель-электрофореза занимает очень много времени, в последнее время наноученые переходят на более продвинутые методы электрофореза со свободным потоком (FFE) [50] и электрофоретического осаждения (EPD) . [51] [52]
Одним из важнейших свойств полупроводниковых нанокристаллов с ядром и оболочкой (CSSNC) является то, что их ядра, представляющие собой квантовые точки , флуоресцируют , что важно для их биомедицинских и оптических применений. [53] Оболочки являются высокомодульными, и, таким образом, объемные свойства, такие как растворимость и активность CSSNC, могут быть изменены.
Свойства, требуемые от CSSNC при использовании их в биологических приложениях, включают высокий квантовый выход , узкую флуоресцентную эмиссию, широкий профиль поглощения, устойчивость к фотообесцвечиванию , 20-секундное время жизни флуоресценции и высокую яркость. Высокие квантовые выходы означают, что для индуцирования флуоресценции в квантовую точку необходимо вложить минимальную энергию. Узкая флуоресцентная эмиссия позволяет отображать несколько цветов одновременно без перекрытия цветов между различными типами CSSNC. Наличие широкого профиля поглощения позволяет возбуждать несколько CSSNC на одной и той же длине волны, и, таким образом, можно отображать несколько CSSNC одновременно. Наличие 20-секундного времени жизни флуоресценции позволяет проводить биовизуализацию с временным разрешением. Полезность CSSNC заключается в том, что они могут быть дополнением к органическим флуорофорам . CSSNC менее восприимчивы к фотообесцвечиванию, но о них известно меньше по сравнению с органическими флуорофорами. CSSNC имеют в 100–1000 раз большую эффективность двухфотонной флуоресценции, чем органические красители, что подтверждает их ценность. В случаях, когда CSSNC используются в биологической среде, ядро представляет собой квантовую точку, а оболочка может быть органической молекулой или биологическими лигандами, такими как ДНК, которые используются для биосовместимости и нацеливания. Оболочка также может быть органической молекулой, с которой позже конъюгируется биологическая молекула, что способствует модульности структуры ядро-оболочка. Наиболее популярной парой ядро/оболочка является ядро CdSe с оболочкой ZnS или CdS, что улучшает квантовый выход и защищает от фотообесцвечивания по сравнению с материалом ядра в отдельности. Размер CSSNC напрямую коррелирует с цветом флуоресценции, поэтому желательно иметь возможность контролировать размер частиц. Однако, как правило, неизвестно, как молекулы оболочки, а также концентрация соли, pH и температура среды влияют на свойства CSSNC, и это остается эмпирическим. [54] [55] [56] [57]
Поскольку можно визуализировать несколько цветов, способность CSSNC использоваться для маркировки клеток приобретает все большее значение. Однако может быть сложно получить CSSNC через клеточную мембрану. Это было достигнуто с помощью эндоцитоза (наиболее распространенный метод), прямой микроинъекции и электропорации , и, попав в клетку, они концентрируются в ядре и могут оставаться там в течение длительных периодов времени. Как только CSSNC оказываются внутри клеток, они остаются даже после клеточного деления и могут быть визуализированы как в материнских, так и в дочерних клетках. Эта конкретная техника была продемонстрирована с использованием эмбрионов Xenopus . Другой пример CSSNC виден в их способности отслеживать; когда клетки помещаются на двумерную матрицу, в которую встроены CSSNC, клетки поглощают CSSNC по мере своего движения, оставляя след, видимый как отсутствие CSSNC. Это означает, что подвижность клеток может быть визуализирована, что важно, поскольку было показано, что метастатический потенциал клеток ткани молочной железы увеличивается с подвижностью. Кроме того, было показано, что пять различных токсинов могут быть обнаружены с использованием пяти различных CSSNC одновременно.
В стремлении к более экологически чистым и менее токсичным CSSNC были разработаны квантовые точки Si с различными оболочками. Si в 10 раз безопаснее Cd, и текущая работа сосредоточена на том, чтобы сделать Si более водорастворимым и биосовместимым. В частности, квантовые точки Si с оболочками из поли ( акриловой кислоты ) и аллиламина использовались в маркировке клеток. Другие применения in vitro включают проточную циклометрию, обнаружение патогенов, а также геномное и протеомное обнаружение.
Поскольку CSSNC излучают в ближней инфракрасной области (700–900 нм) электромагнитного спектра , их визуализация не осложняется аутофлуоресценцией ткани, которая происходит на более высоких частотах (400–600 нм), и эффектами рассеяния. Это использовалось при картировании сторожевых лимфатических узлов при онкологической хирургии у животных. Были получены изображения лимфатических узлов глубиной 1 см, и было обнаружено, что вырезанные узлы с накоплением CSSNC имеют самую высокую вероятность содержания метастатических клеток. Кроме того, было показано, что CSSNC остаются флуоресцентными в клетках in vivo в течение 4 месяцев. Для отслеживания и диагностики раковых клеток использовались меченые клетки плоскоклеточной карминомы линии U14, и флуоресцентные изображения можно было увидеть через 6 часов. CSSNC, конъюгированные с доксорубицином, также использовались для нацеливания, визуализации и обнаружения клеток рака простаты, которые экспрессируют белок мембранного антигена простаты. Использование специфичных для рака антител, конъюгированных с квантовыми точками с полимерными оболочками, является наиболее популярным методом визуализации опухолей.
Основным недостатком использования CSSNC для визуализации in vivo является отсутствие информации об их выделении и токсичности. Типичные используемые ядра показывают повреждение ДНК и токсичность по отношению к клеткам печени, но использование оболочек, по-видимому, уменьшает этот эффект. Использование других веществ в ядре, таких как редкоземельные элементы и Si, изучается для снижения токсичности. Другие недостатки включают ограниченную коммерческую доступность, изменчивость поверхностной химии, неспецифическое связывание и ограничение инструмента.
Размер, форма и состав структуры ядро-оболочка связаны с шириной запрещенной зоны , которая, в свою очередь, связана с ее оптическими свойствами. [23] Таким образом, модулируя размер, форму и материал ядра, можно настроить и оптимизировать оптику для использования в оптических устройствах и приложениях, таких как светодиоды , детекторы, лазеры , люминофоры и фотоэлектрические элементы . [54]
В настоящее время эффективность светодиодов CSSNC ниже, чем у органических светодиодов. Однако исследования показывают, что у них есть потенциал для достижения того, чего не могут сделать органические светодиоды. Светодиоды CSSNC, построенные с использованием нескольких слоев CSSNC, привели к плохой проводимости, дисбалансу заряда, низкой эффективности люминесценции и большому количеству дефектов в виде точечных отверстий. Светодиоды, построенные из одного монослоя, избегают этих проблем. Преимущество светодиодов CSSNC перед органическими светодиодами заключается в том, что светодиоды CSSNC имеют более узкие излучения, всего 32 нм, чем органические светодиоды, которые находятся в диапазоне 50–100 нм. [58] В частности, мотив ядро-оболочка желателен для использования в светодиодах из-за их квантовой эффективности электролюминесценции и фотолюминесценции и их способности легко перерабатываться в устройства. Текущие цели для светодиодных дисплеев включают разработку материалов с длиной волны излучения 610–620 нм для красных дисплеев, 525–530 нм для зеленых дисплеев и 460–470 нм для синих дисплеев. Это связано с тем, что эти длины волн максимизируют воспринимаемую мощность и лежат за пределами стандартного цветового треугольника Национального комитета телевизионных систем. Были синтезированы CSSNC, которые соответствуют этим длинам волн излучения: (CdSe)ZnS для красного излучения, (CdS)ZnS для синего излучения и (Cd x Zn 1−x Se)Cd y Zn 1−y S для зеленого излучения. [59] Используя ядро CdSe и оболочки ZnS или CdS/ZnS, максимальные значения яркости красных, оранжевых, желтых и зеленых светодиодов были улучшены до 9064, 3200, 4470 и 3700 кд м −2 соответственно; электролюминесцентная эффективность (1,1–2,8 кд А −1 ) и напряжения включения (3–4 В) также были увеличены. [60]
В CSSNC только с одним экситоном поглощение и стимулированное излучение происходят одинаково, а в CSSNC с более чем одним экситоном происходит безызлучательная рекомбинация Оже , которая ослабляет оптическое усиление, важное качество лазеров. Однако CSSNC типа II, CdS/ZnSe, использовались в оптическом усилении от стимулированного излучения состояний с одним экситоном, устраняя рекомбинацию Оже. Это имеет то преимущество, что порог генерации может быть снижен при непрерывном волновом возбуждении, что повышает потенциал CSSNC как оптической усиливающей среды. CSSNC типа II разделяют электроны и дырки пары экситонов, что приводит к сильному электрическому полю и, таким образом, снижает потери поглощения. [61]
Объединив модульность CSSNC и стабильность органического полимера, был разработан широкий спектр цветов фосфора. CSSNC с ядром CdSe/оболочкой ZnS используются для создания цветов от сине-зеленого до красного, а (CdS)ZnS QD используются для создания цветов от фиолетового до синего. Смешивая соответствующие количества CSSNC разных размеров, можно достичь всего видимого диапазона с узкими профилями излучения и высокими квантовыми выходами фотолюминесценции. [62]
Наноструктуры ZnO-TiO 2 core-shell были синтезированы с быстрым электронным транспортом и большой площадью поверхности, объединяя свойства наностержней ZnO и наночастиц TiO 2 . [63] Поскольку наностержни ZnO имеют быстрый электронный транспорт, а наночастицы TiO 2 имеют большую площадь поверхности, были синтезированы нанопровода ZnO-MgO core-shell, повышающие эффективность сенсибилизированных красителем солнечных элементов на 400% по сравнению с нанопроводами ZnO. Оболочка MgO действует как эффективный изолирующий туннель, предотвращающий рекомбинацию. [64]