Produção e caracterização de pontos quânticos a base de sulfeto de zinco via ablação a laser em meio líquido

Abstract

Resumo: Neste trabalho são apresentados resultados referentes à produção de nanopartículas (NP) de Sulfeto de Zinco (ZnS) a partir de uma técnica de ablação a laser em meio líquido. A síntese empregada permitiu um relativo controle de tamanho, de modo que as NP apre-sentam características de fotoluminescência típicas de pontos quânticos (quantum dots). No procedimento de síntese, uma solução contendo 1 mg do material em pó diluído em 10 mL de solvente foi irradiada pelo laser. Os solventes utilizados foram álcool isopro-pílico e água bidestilada. O laser empregado no processo foi um Nd:YAG, operando em seu quarto harmônico (266 nm), com pulsos de 5 ns, taxa de 10 Hz e energia por pulso variando de 10 mJ a 90 mJ. Foram produzidas NP com tamanhos variados, incluindo uma fração significativa com diâmetro médio inferior a 10 nm. As NP foram caracteri-zadas pelas técnicas de UV-Vis, DLS, fotoluminescência, XPS, XRD e TEM. Também foi estudado o efeito da irradiação de soluções contendo ZnS e NP de prata. Neste caso, foi observado o aumento da fotoluminescência, juntamente com um aumento da estabi-lidade das amostras. No caso das amostras sintetizadas em água bidestilada, parte signi-ficativa da luminescência ocorre na região visível do espectro eletromagnético, caracte-rística que, combinada à estabilidade, faz destas amostras candidatos potenciais para aplicações em biofotônica, em especial no campo de marcadores luminescentes.

Abstract: This work presents results on the production of zinc sulfide (ZnS) nanoparticles via la-ser ablation in liquid medium technique. The proposed synthesis allowed for particle size control of the samples, so that the NP have photoluminescence characteristics typi-cal of quantum dots. In the synthesis procedure, a solution containing 1 mg of the pow-der material diluted in 10 mL of solvent was irradiated by the laser. The solvents used were isopropyl alcohol and bidistilled water. The laser employed in the synthesis pro-cess was a Nd:YAG, operating at its fourth harmonic (266 nm), with 5 ns pulses, 10 Hz repetition rate and pulse energies ranging from 10 mJ to 90 mJ. The produced NP pre-sent a broad size distribution, in particular, including a fraction with average diameters bellow 10 nm. The NP were characterized by several techniques, such as, UV-Vis, DLS, photoluminescence, XPS, XRD and TEM. We also studied the effects of irradiat-ing solutions containing both ZnS and silver NP. In this case, an increase in photolumi-nescence was observed, together with the increase in sample stability. In the case of samples synthesized in bidistilled water, we found that a significant part of the lumines-cence occurs in the visible region of the electromagnetic spectrum, a feature that, com-bined to the stability enhancement, makes these samples potential candidates for appli-cations in biophotonics.