ИК люминесцентные сенсорные структуры на основе коллоидных квантовых точек PbS и систем ядро/оболочка с плазмон-экситонной связью

Проект направлен на решение научно-фундаментальной проблемы, связанной с разработкой приемов управления параметрами размерно-зависимой экситонной и дефектной люминесценции коллоидных квантовых точек (КТ) в области 0.8-1.6 мкм, что крайне актуально для создания ИК люминесцентных сенсорных материалов и устройств для химических и биомедицинских технологий, оптоэлектроники, информационных и телекоммуникационных технологий и др. Решение данной проблемы будет представлено на примере коллоидных квантовых точек сульфида свинца (КТ PbS), обладающих размерно-зависимыми спектрально-люминесцентными свойствами в ближнем ИК диапазоне. Большое внимание в рамках реализации проекта будет уделено экспериментальному установлению закономерностей размерного эффекта в спектрах оптического поглощения и люминесценции, квантовом выходе и кинетике затухания как экситонной, так и ловушечной люминесценции ансамблей КТ PbS в диапазоне 0.8-1.6 мкм. При этом также будет установлена зависимость параметров люминесценции коллоидных КТ PbS от поверхностного окружения (молекулы растворителей, пассивирующих лигандов), включая формирование систем ядро-оболочка PbS/SiO2. Отдельное место в рамках реализации проекта займут исследования направленные на установление влияния эффектов плазмон-экситонного взаимодействия на квантовый выход, время жизни и форму полосы как экситонной, так и ловушечной люминесценции КТ PbS. Исследование влияния поверхностного окружения, включая эффекты плазмон-экситонного взаимодействия на люминесценцию КТ PbS будет выполнено с помощью спектров стационарной люминесценции, термостимулированной люминесценции, наносекундной кинетики затухания люминесценции. На основе проведенных исследований будут установлены новые приемы управления величиной квантового выхода и времени жизни люминесценции КТ PbS в ближнем ИК диапазоне. Также в рамках реализации проекта планируется исследование свойств локализованных состояний структурно-примесных дефектов КТ PbS в различном окружении и с различным квантовым выходом люминесценции, в том числе изменяющимся в результате плазмон-экситонного взаимодействия. Установление влияния ангармонизма окружающих молекул коллоидные КТ PbS на величину квантового выхода их люминесценции позволит установить роль безызлучательного переноса энергии от КТ на колебательные уровни лигандов и/или растворителей. На основе полученных эмпирических данных будет выполнено моделирование основных процессов управления параметрами экситонной люминесценцией и ловушечной люминесценцией коллоидных КТ PbS в области 0.8-1.6 мкм. Полученные в результате реализации проекта эмпирические данные будут иметь самостоятельную научную ценность, а также будут использованы для эмпирического обоснования приемов управления параметрами размерно-зависимой экситонной и ловушечной люминесценции коллоидных КТ в ближней ИК области. Разработанные входе выполнения проекта основы управления люминесцентными свойствами КТ в ближней ИК области впоследствии откроют перспективу создания на их основе сенсорных материалов и устройств для современных приложений нанофотоники.