عامل دار كردن نانوذرات سيليكون در آب براي كاربردهاي فوتونيكي

Functionalization of Silicon Nanoparticles in Water for Photonic Applications

روش­هاي متعددي براي عامل­دار كردن نانوذرات سيليكون وجود دارد از جمله هيدروسيليلاسيون و سيلانيزاسيون. از مزاياي عامل­دار كردن نانوذرات سيليكون جلوگيري از اكسيد شدن و يا به هم چسبيدن ذرات و در نتيجه افزايش پايداري نانوذرات مي­باشد. همچنين، اصلاح سطح نانوذرات سيليكون، باعث بهبود خواص اپتيكي نانوذرات نيز مي­شود به طوري كه عامل­دار كردن يك مسير جديد را براي تابش­هاي ناحيه مرئي ايجاد مي­كند. در اين پژوهش، براي عامل­دار كردن نانوذرات سيليكون با گروه­هاي آمينه، ابتدا نانوذرات سيليكون از روش كندوسوز ليزري در محيط آب توليد شده و بلافاصله بعد از توليد، با 3- آمينو پروپيل تري اتوكسي سيلان مخلوط شده است. در اين روش، بدون استفاده از فرآيندهاي اضافي شامل حرارت، تابش و فرآيندهاي شيميايي، مي­توان نانوذرات را با گروه آمينه، عامل­دار كرد. اين ساز وكار، روشي نوين، با صرفه اقتصادي و سرعت بالا محسوب مي­شود. جهت مشخص يابي نانوذرات عامل دار از طيف سنجي فرابنفش مرئي و طيف فوتولومينسانس استفاده شده است. نتايج طيف فرابنفش مرئي نشان مي­دهد كه اين نانوذرات عامل دار بعد از گذشت 5 ماه پايداري بسيار خوبي دارند. همچنين، طيف فوتولومينسانس نانوذرات سيليكون عامل­دار نشان مي­دهد كه با افزايش طول موج برانگيختگي پيك تابشي نانوذرات سيليكون عامل­دار به سمت طول موج­هاي بلندتر جابه­ جا شده­است.

-Various methods have been developed to functionalized silicon nanoparticles surfaces such as hydrosilylation and silanization. The presence of amine-end groups on silicon nanoparticles surfaces can enhance stability of nanoparticles in chemical and biological environments allowing easily attachment of the molecules. Also, modification of the surface of silicon nanoparticles improves their optical properties by creating a new pathway for visible radiation. In this research, the amine functionalized silicon nanoparticles colloid is prepared by adding organosilane in silicon nanoparticles colloidal solution which freshly synthesized by laser ablation of silicon target in distilled water. In this method, without the use of additional processes including heat, radiation and chemical processes, nanoparticles can be functionalized with the amino group. This technique is a new, economical and fast method. The amine-terminated surface of silicon nanoparticles is characterized using UV-visible absorption and photoluminescence spectroscopy. The results of visible UV spectrum show that these functionalized nanoparticles have very good stability after 5 months. In addition, the photoluminescence of the colloids exhibits that with increasing excitation wavelength, the emission peak of functionalized silicon nanoparticles has shifted to longer wavelengths.