Контроль формы и размеров дисперсных коллоидных неорганических нанокристаллов связан с желанием использовать их уникальные свойства, а также с возможностью сборки новых материалов и устройств из наноразмерных частиц для оптики, катализа, биологических меток.

В качестве объекта исследования авторы выбрали фториды ЩЗЭ. Они обладают уникальными физико-химическими свойствами, что делает их важными материалами в современной микроэлектронике и оптике. Для получения наночастиц фторидов ЩЗЭ одного размера и формы использовался метод, основанный на термолизе металлорганических прекурсоров и их производных в растворах ПАВ. Использование олеиламина в качестве ПАВ обеспечивает ограничение роста и хорошую растворимость в неполярном растворителе (рис. 1), что можно использовать для синтеза различных типов нанокристаллов.

Рис.1. Полученные наночастицы фторидов ЩЗЭ: а) Раствор в циклогексане б) Эффект Тиндаля для растворов частиц в свете фонарика в темноте в) Схематичный вид наночастиц.

Для получения монодисперсных частиц фторидов в качестве одноисточниковых прекурсоров были выбраны трифторацетаты ЩЗЭ. Авторы доказали, что прекурсоры имеют состав M(CF3COO)₂.H₂O (M=Ca, Sr, Ba). Их смешивали с олеиламином и подвергали термолизу. Аналогичным путем был получен фторид кальция, допированный тербием.

Из данных рентгенофазового анализа был рассчитан размер полученных частиц для CaF₂ (6.2 нм), SrF₂ (8.3 нм), BaF₂ (11.6 нм), что согласуется с данными просвечивающей электронной микроскопии. Полученные наночастицы обладали сферической формой, а с помощью ИК-спектроскопии удалось доказать, что их поверхность модифицирована олеиламином. В случае допирования фторида кальция, ионы тербия успешно встроились в его кристаллическую решетку.

Рис. 2. Спектры поглощения и испускания нанокристаллов CaF2:0.05Tb3+, растворенных в циклогексане. Изображение раствора CaF2:0.05Tb3+ под действием УФ света (λ=254 нм).

Наличие широкой полосы в спектрах испускания и поглощения говорит о большом количестве центров люминесценции в полученных нанокристаллах. Этот эффект авторы связывают с высоким отношением поверхности нанокристаллов к их объему, т.к. объемные образцы не обладают люминесценцией при возбуждении УФ-светом. Внедрение ионов Tb³⁺ в структуру CaF₂ позволило получить наночастицы, которые в растворе обладают яркой зеленой люминесценцией (рис. 2), что может быть использовано для получения биологических меток.

Щукин А., Силич К., Погосова М. по материалам Коллоидные нанокристаллы фторидов ЩЗЭ одинакового размера: их синтез в безводной среде и люминесцентные свойства – Inorganic Chemistry. – 2008. – Vol. 47. – №20. – P.9509–9517.