Proprietà ottiche e strutturali di Sn e Ag

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 12893 (2022) Citare questo articolo

1466 accessi

2 citazioni

6 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

In questo lavoro, nanocompositi PbS/PVA drogati con Sn e Ag, in tre diverse concentrazioni, sono stati preparati con successo utilizzando il metodo semplice e a basso costo della deposizione in bagno chimico (CBD). I modelli di diffrazione dei raggi X hanno confermato la formazione della fase cubica PbS in tutti i nanocompositi. Le immagini FE-SEM hanno mostrato che le NP PbS hanno una forma cubica e il drogaggio può alterare la forma dei grani. L'analisi DLS applicata per le NP in soluzione ha mostrato una distribuzione dimensionale di 175 nm per le NP PbS ed è diminuita mediante il drogaggio di Ag e Sn a quasi 100 nm e 110 nm, rispettivamente. Gli spettri di assorbimento ottico hanno mostrato i fenomeni blu e le bande proibite di Sn: PbS/PVA e Ag: i nanocompositi PbS/PVA aumentavano con l'aggiunta di Sn e Ag da 3,08 eV per PVA/PbS puro a 3,33 eV per Sn drogato e 3,43 eV per Ag- campioni drogati. L'indice di rifrazione non lineare è diminuito da 0,55 m2 W−1 per PVA/PbS puro a 0,11 m2 W−1 e 0,13 m2 W−1 per campioni drogati con Sn e Ag, rispettivamente. Pertanto, il drogaggio di Ag e Sn ha migliorato il problema della sensibilità ottica dei nanocompositi e ha aumentato la resistività ottica. Collettivamente, i nostri risultati possono essere utili nella progettazione di dispositivi ottici lineari e non lineari come sensori, interruttori e limitatori ottici.

Le nanoparticelle semiconduttrici (NP) con bandgap regolabile, struttura, proprietà elettriche e ottiche lineari e non lineari sono piattaforme promettenti per una varietà di applicazioni, tra cui raccolta di energia, biologia, medicina, fotocamere, sensori, display, tecnologia della comunicazione e dell'informazione e illuminazione. I recenti progressi nelle NP semiconduttori con suscettibilità ottica del terzo ordine e risposta ultraveloce sono stati alimentati dalla tendenza crescente verso il mercato in continua crescita di dispositivi di fase controllata dalla luce, commutazione ottica e limitazione della potenza ottica1,2.

Nonostante i vari vantaggi delle NP inorganiche (INP) come le caratteristiche ottiche, magnetiche ed elettriche intrinseche, sintetizzando con dimensioni, carica, composizione e forma altamente controllabili e uniformi, essere progettate per avere multifunzionalità e infine facilmente funzionalizzate con sostanze organiche Per quanto riguarda le molecole biologiche, esistono aspetti fondamentali relativi alla loro stabilità, biocompatibilità, lavorabilità e citotossicità a lungo termine3,4,5,6. Per modificare le caratteristiche distintive dei nanomateriali e costruire architetture uniche, gli INP e i polimeri organici vengono combinati e viene creato un sistema materiale con caratteristiche integrate. Di conseguenza, i polimeri hanno svolto un ruolo vitale nel creare una piattaforma adatta in sinergia con gli INP, in cui i sistemi prodotti combinano le capacità complementari di entrambe le parti per dimostrare caratteristiche migliorate non facilmente accessibili dalle loro singole parti costitutive. Inoltre, l'integrazione delle capacità ottiche, elettriche e magnetiche delle nanostrutture inorganiche con i polimeri porta allo sviluppo di sistemi di materiali ibridi e multimodali. L'alcol polivinilico (PVA) viene utilizzato come matrice polimerica per la sua resistenza meccanica, solubilità in acqua e capacità di formare film7,8,9,10.

I calcogenuri di piombo (PbX, X = S, Se, Te) sono materiali ideali per dispositivi fotovoltaici e termoelettrici grazie alla loro sintesi scalabile, al bandgap regolabile in termini di dimensioni, alla tecnologia di deposizione basata su soluzioni e alla generazione di eccitoni multipli11,12. Con il più piccolo gap di banda diretto (0,41 eV) e il più grande raggio di Bohr dell'eccitone (18 nm), il solfuro di piombo (PbS), che è un materiale nel gruppo dei semiconduttori IV-VI, ha attirato molta attenzione nel corso degli anni a causa della sua applicazioni promettenti nello sviluppo di dispositivi ottici come celle solari, sensori, interruttori ottici e fotorilevatori a infrarossi13. È anche sensibile alla dimensione dei grani e presenta qualità fisiche e meccaniche distintive, tra cui struttura flessibile, durezza e resistenza14,15,16,17. Tuttavia, la tossicità del piombo è uno dei principali svantaggi.