Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора хімічних наук за спеціальністю 02.00.21 Хімія твердого тіла. – Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Чернівці, 2021.
В дисертаційній роботі досліджено вплив термодинамічних умов синтезу на електронну, кристалічну структури і розміри металевих та напівпровідникових наночастинок, створення гібридних структур напівпровідник-метал та композити складу нанокристали CdTe/CdS – монокристали неорганічних солей, а також вплив зовнішніх параметрів на оптичні властивості синтезованих матеріалів.
Основною метою докторської роботи було дослідити закономірності впливу умов синтезу, хімічного та структурного складу металічних, навіпровідникових та гібридних наночастинок на їх функціональні характеристики, зокрема на сенсорні та світлоперетворювальні властивості.
В дисертаційній роботі досліджено вплив термодинамічних умов синтезу на електронну, кристалічну структури і розміри металевих та напівпровідникових наночастинок, створення гібридних структур напівпровідник-метал та композити складу нанокристали CdTe/CdS – монокристали неорганічних солей, а також вплив зовнішніх параметрів на оптичні властивості синтезованих матеріалів.
Зокрема вперше:
Досліджено та узагальнено методи фотостимульованого синтезу для одержання наночастинок срібла декаедричних, сферичних та призматичних форм, поруватих нанострижнів золота, встановлено окисно-відновну природу таких реакцій.
Виявлено, що при опроміненні світлом із довжиною хвилі 450-460 нм розчину наночастинок Ag, стабілізованих бензоатами, відбуваються послідовні агломерація та агрегація цих частинок. Вирішальну роль у цих процесах відіграє локальне нагрівання середовища між частинками внаслідок плазмонного резонансу.
Встановлено оптимальні розміри нанострижнів золота та срібла для їх використання як плазмонних сенсорів. Розроблено методи одержання пористих наноструктур на основі нанострижнів золота з високою плазмонною чутливістю у видимому діапазоні та покращеними каталітичними властивостями. Встановлено вплив тонких вуглецевих оболонок на термічну стабільність наночастинок золота та срібла.
Запропоновано використання нанотрекінгу та поляризаційної мікроскопії темного поля для дослідження розмірів та симетрії металевих наночастинок.
Вдосконалено методи фотостимульованого синтезу гібридних наноструктур метал-напівровідник, зокрема зі стрижневидною напівпровідниковою частиною і сферичним золотим доменом. Розроблено методи одержання таких систем, придатних для каталітичного відновлення паранітрофенолу.
Запропоновано методи вдосконаленого синтезу та легування наночастинок кадмій телуриду йонами Mn, Zn та Hg, що призводить до розширення діапазону їх фотолюмінесценції і уможливлює використання в оптичних перетворювачах та дисплейних системах.
Розроблено методи одержання твердотільних композитних матеріалів складу неорганічна сіль – наночастинки, у яких матрицею є калій дигідрофосфат, кальцій карбонат, калій бромід та натрій хлорид, а нанокристалічною фазою – квантові точки кадмій телуриду з сульфідною оболонкою. Запропоновано теоретичні моделі опису фотолюмінесцентних процесів у таких композитах, досліджено їх термічну та фотостабільність, електричні параметри.
Проведене вивчення впливу широкого спектру параметрів на ріст композитних кристалів дозволяє отримувати відтворювані структури, що є важливим для створення функціональних матеріалів на їх основі.
Практичне значення полягає у тому, що вдосконалені та нові методи фотостимульованого синтезу наночастинок металів можуть бути використані для одержання великих кількостей однорідних наночастинок. Розроблено методи синтезу металевих наночастинок різної форми для створення сенсорних систем рефрактометричного типу в широкому спектральному діапазоні (від 540 до 800 нм). Розроблено теоретичні передумови створення сенсорів на основі наночастинок золота та срібла. Одержано наноматеріали пористої стрижневидної структури золота з покращеними сенсорними та каталітичними властивостями.
Методи нанотрекінгу та поляризаційної мікроскопії темного поля можуть бути використані для дослідження розмірів та симетрії срібних та золотих наночастинок різної форми.
Здійснені системні дослідження способів синтезу і легування нанокристалів CdTe/CdS та впровадження їх у твердотільні матрицї, які дозволили розширити перелік доступних для практичного використання наноматеріалів та композитів на їх основі. Проведене вивчення впливу широкого спектра параметрів на ріст композитних кристалів дозволяє отримувати відтворювані структури, що є важливим для створення функціональних матеріалів для оптоелектроніки.
Ключові слова: метали, напівпровідники, наночастинки, композитні матеріали, CdTe, плазмон, сенсор, золото, срібло.
