Síntesis de nanoparticulas semiconductoras recubiertas con almidón

Abstract

ABSTRACT: Quantum confined effects in semiconductor nanoparticles are known to make their optical and electrical properties significantly different from those of the bulk material, particularly when physical dimensions are reduced close to characteristic length known as the exciton Bhor diameter. These semiconductor nanoparticles (also known as quantum dots) are interesting due to their fundamental aspects as well as their potential for device applications. Because of these unique characteristics, semiconductor nanoparticles are being intensively studied with applications involving optical, catalytic, magnetic or electronic properties. Especially, semiconductor nanocrystals hold immense promise as versatile labels for biological applications. Recent advances in the synthesis of these materials have resulted in the generation of bright, sensitive, extremely photo-stable and biocompatible semiconductor fluorophores. Many synthesis methods for semiconductor nanoparticles have been developed without a suitable support, it is undesirable since semiconductor nanoparticles aggregate due to the high surface energy, reducing surface area and restricting control over particle size. To overcome this problem, semiconductor nanoparticles have been immobilized on solid supports, e.g. SiO2 films, transparent glass matrix, and polymer composites. The semiconductor nanoparticles can be protected by polymers, with polar groups such as SO3 - and OH, which can act as the coordination sites for cadmium ion aggregation. The protective polymer has to be carefully selected, since it can profoundly influence the particle sizes and morphologies of the resulting nanoparticles. The purpose of the present work is to develop an effective one-step method for the preparation of well controlled and uniform particle sizes of CdS nanoparticles using starch as capping agent in an aqueous solution. The obtained CdS nanoparticles were characterized by high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray Diffraction (XRD), Photoacoustic spectroscopy (PAS), Raman spectroscopy and Photoluminescence (PL). The results show that this system is mild, simple, stable and controllable.

RESUMEN: Los efectos de confinamiento cuántico en nanopartículas semiconductoras son conocidos debido a que sus propiedades ópticas y eléctricas son significativamente diferentes a las de los materiales volumétricos, particularmente cuando las dimensiones físicas son reducidas a un espacio característico conocido como el diámetro de Bohr del excitón. Estas nanopartículas semiconductoras (también llamados puntos cuánticos) son interesantes debido a sus aspectos básicos así como sus aplicaciones permisibles en dispositivos. Las nanopartículas semiconductoras han sido intensamente estudiadas a causa de sus características únicas que involucran la aplicación por sus propiedades ópticas, catalíticas, magnéticas y electrónicas. Especialmente, los nanocristales semiconductores que prometen tener una enorme y versátil aplicación como marcadores biológicos. Con los recientes avances en la síntesis de estos materiales se ha logrado la generación de fluoróforos semiconductores luminicentes, sensibles, extremadamente foto-estables y biocompatibles. Muchos métodos de síntesis de nanopartículas semiconductoras han sido desarrollados sin utilizar un apropiado soporte que ocasiona la formación de agregados indeseables de las nanopartículas semiconductoras debido a su alta energía superficial, reduciendo el área superficial y restringiendo el control sobre el tamaño de partícula. Para vencer este problema, las nanopartículas semiconductoras han sido inmobilizadas en soportes sólidos, como por ejemplo, en películas de SiO2, en una matriz de cristal transparente, y en polímeros compuestos. Las nanopartículas semiconductoras pueden ser recubiertas con polímeros que tengan grupos polares como el SO3 - y OH para que actúen como puntos de coordinación en la agregación de iones de cadmio. El polímero surfactante tiene que ser cuidadosamente seleccionado, ya que influye considerablemente en el tamaño y morfología de la nanopartícula. El propósito del presente trabajo es desarrollar un método simple y efectivo con un buen control en la preparación de nanoparticulas de CdS con tamaño uniforme utilizando almidón como agente de pasivación en solución acuosa. Las muestras de las nanopartículas semiconductoras de CdS fueron caracterizadas por Microscopia Electrónica de Transmisión de Alta resolución, Difracción de rayos X, Espectroscopía Fotoacustica, Espectroscopía Raman y Fotoluminiscencia. Los resultados muestran que las nanoparticulas son estables y de tamaño controlable