Ученые из Малайзии исследовали возможность обнаружения пестицидов с помощью квантовых точек ZnCdSe, об этом они сообщили на страницах журнала Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology.
Ученые изучили влияние пестицидов с коммерческими названиями Dipel (активный компонент Bacillus thuringiensis, действует на кишечник насекомого и оно погибает), Silven 85% WP (активный компонент carbaryl, используется для борьбы с насекомыми), Water-Dispersable Granules WG (активный компонент acibenzolar) на фотолюминесценцию квантовых точек (КТ) ZnCdSe. Для синтеза КТ использовались гидрат ацетата кадмия (cadmium acetate hydrate, Cd(CH3CO2)2), ацетат цинка (zinc acetate, Zn(O2CCH3)2), октадецен (octadecene, C18H36), триоктилфосфин (tri-n-octylphosphine, TOP), оксид триоктилфосфина (tri-n-octylphosphine oxide, TOPO), селеновый порошок и олеиновая кислота (oleic acid, СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН). Сначала путем растворения 16 мг кремниевого порошка в 3 мл ТОР приготовили ТOPSe-прекурсор. Полученный раствор нагрели до 2000 С и выдержали при этой температуре в течение 1 часа, а затем охладили до комнатной температуры. Второй цинк-кадмиевый прекурсор получили путем растворения 27 мг гидрата кадмия ацетата, 20 мг ацетата цинка и 0,8 мг ТОРО в 8,5 мл ТОР, 0,6 мл олеиновой кислоты и 10 мл октадецена. Раствор нагрели до 3500 С. Поддерживая температуру, в горячий раствор цинк-кадмиевого прекурсора добавили 1 мл ТОР-Se прекурсора. По прошествии 5 мин полученные наночастицы ZnCdSe изъяли из раствора, при этом понизив температуру колбы с раствором, чтобы остановить процесс кристаллизации. Синтезированные ZnCdSe очистили центрифугированием со скоростью 4000 об/мин. Очищенный раствор ZnCdSe затем использовался для получения тонких пленок из квантовых точек (о различных методах нанесения можно почитать здесь): 30 мл раствора ZnCdSe нанесли на тыльную поверхность зонда из оптоволокна (ПЭМ изображение на рис.1). Средний размер полученных наночастиц оказался равен 5 нм.
Оптическая схема экспериментальной установки показана на рис.2. В качестве источника излучения использовался диод (403,6 нм, мощность 40 мВт). Спектры фотолюминесценции и оптического поглощения КТ сняли на спектрометрах Perkin-Elmer LS 55 и Perkin-Elmer Lamda 900 UV/VIS/NIR соответственно (рис.3). Учеными было изучено изменение спектра фотолюминесценции квантовых точек при погружении их в водный раствор и раствор с пестицидами. Для этого сравнили интенсивность спектров люминесценции КТ, погруженных в деионизированную воду и в раствор с пестицидами (рис.4). Оказалось, что ширина спектра, его форма и пик от вида пестицида значительно не зависят. Эти параметры определяются размером КТ и их формой. При погружении КТ в раствор с пестицидами происходит лишь небольшое "тушение" интенсивности. "Тушение" спектра объясняется по-разному. Например, форстеровским резонансным переносом энергии (передачей энергии возбуждения между молекулами-хромофорами в ближнем поле за счет диполь-дипольного взаимодействия), или транспортом электронов при контакте молекул пестицида-акцепторов с поверхностью КТ-доноров (соответственно уменьшением вклада электронов КТ в люминесценцию). С увеличением концентрации пестицидов от 2,5 до 2500 мг/л интенсивность спектра фотолюминисценции КТ уменьшается линейно (рис.5). Степень чувствительности КТ к различным пестицидам показана на рис.6 и определяется наклоном кривой к оси абсцисс (чем больше угол между кривой и осью, тем сильнее чувствительность). Ученые считают, что квантовые точки ZnCdSe можно использовать для определения наличия пестицидов в жидкостях.
