سنتز و مشخصه يابي نقاط كوانتوميZnO تلقيح شده با منگنز با قابليت استفاده در سنسورهاي نوري زيستي

Synthesis and Characterization of Mn-Doped ZnO quantum dots utilizable in optical biosensors

نقاط كوانتومي Zn1-xOMnx به روش شيميايي تر سنتز و اثر تلقيح يون Mn+2 بر روي خواص نوري نانوبلورهاي سنتز شده بررسي گرديد. به منظور كنترل اندازه ذرات در حين سنتز از طريق محدود كردن در مرحله رشد و افزايش حلاليت نانوذرات در محيط آبي و همچنين آماده شدن سطح ذرات جهت مزدوج شدن، از پوشش زيست سازگار پلي اتيلن گلايكول (PEG) استفاده شد. براي ارزيابي خواص فازي، نوري و ريزساختار نانوذرات به دست آمده و همچنين حضور گروه هاي آلي بر روي سطح آنها، از آزمون هاي پراش اشعه ايكس (XRD)، اسپكتروفتومتر فلورسنس (PL)، ميكروسكوپ هاي الكتروني عبوري (TEM) و آزمون طيف سنجي مادون قرمز (FTIR) بهره گرفته شد. نتايج آزمون پراش اشعه ايكس، تشكيل فاز بلوري اكسيد روي را تاييد كرده و همچنين به كمك معادله شرر اندازه بلورك ها حدود 12 نانومتر تخمين زده شد. تصوير ميكروسكوپ الكتروني عبوري نيز نشان-دهنده شكل كروي ذرات بوده و اندازه آنها در محدوده 30-10 نانومتر مشاهده گرديد. بعلاوه، براي اطمينان از حضور گروههاي آلي پلي اتيلن گلايكول كه بر روي سطح نانو ذرات پوشيده شده اند، از طيف سنجي مادون قرمز استفاده گرديد. در نهايت، طيف فوتولومينسانس نقاط كوانتومي ثابت كرد كه علاوه بر نوار 356 نانومتر مربوط به فاز ميزبان ZnO، تلقيح يونهاي Mn2+ منجر به ظهور شدن نوار جديدي در محدوده طول موج 450-410 نانومتر، بدليل انتقال الكتروني 4T1?6A1 مي گردد. بنابراين، نتايج نشان داد كه نمونه هاي سنتز شده از لحاظ خواص نوري و لومينسنسي و اندازه ذرات و عامل دار شدن سطح آنها، پتانسيل استفاده در سنسورهاي زيستي را دارا مي باشند.

The ZnO quantum dots (QDs) were successfully synthesized via co-precipitation technique and the effect of Mn2+ ions concentration as dopant on the optical properties was studied. To control the particle size by limiting the growth of the particles after the nucleation and to provide a side group on surface which can be further conjugated to bio-cell using polyethylene glycol (PEG) as bio-compatible capping agent. XRD analyses revealed single phase ZnO wurtzite crystal structure. TEM micrograph illustrates that the final QDs were about 10-30 nm in diameter with spherical shape. Also, the organic groups on the surface of nano-particles (NPs) were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). From photoluminescence spectra, besides emission peak at 356 nm related to ZnO, doping Mn2+ ions in the host lattice led to appearance of the new visible emission band in the range of 410-450 nm because of 4T1?6A1 transition. Results show that the final QDs have potential for biochemical optical sensing.