Дисертаційна робота присвячена дослідженню процесів хімічної взаємодії в системі Mn2+ – S2- – стабілізатор-розчинник та їх впливу на оптичні властивості, розмір та морфологію кінцевого продукту напівпровідникового наноматеріалу MnS, можливості одержання НЧ сірки в системі L-цистеїн – натрій цитрат – Na2S та закономірностей хімічної взаємодії в ній.
У першому розділі проводиться аналіз літературних джерел за темою дисертаційної роботи. Описуються особливості напівпровідникового MnS як перспективного наноматеріалу для застосування в різних галузях науки і техніки. Проведено огляд методик синтезу з використанням стабілізуючих агентів L-цистеїну (L-цис), натрій цитрату (цитрат-іон) та тіогліколевої кислоти (ТГК).
Опрацьовано літературні джерела щодо одержання неметалічних наночастинок сірки. Відмічено можливість одержання наночастинок сірки різного розміру та властивостей в залежності від способу синтезу та обраних попередників. Відмічено перспективу дослідження обраного об’єкту та можливості для широкого застосування.
У другому розділі описуються методики проведених експериментальних досліджень використані у дисертаційній роботі для синтезу НЧ MnS, у водному та етиленгліколевому розчинниках. Наведені методики синтезу для дослідження процесів комплексоутворення між катіоном Mn2+ та обраними лігандами L-цистеїном, ТГК та цитрат-іоном.
Описані методики для синтезу наночастинок сірки у водному розчині та дослідження впливу різноманітних факторів на їх розміри, форму та фотолюмінесцентні властивості.
Третій розділ присвячено опису та обговоренню результатів, одержаних під час дослідження хімічної взаємодії в системі MnCl2 – Na2S – стабілізатор – розчинник. Описано і проаналізовано процеси, які відбуваються в системі та характерні властивості одержаних продуктів.
Вивчено вплив вмісту прекурсорів та рН середовища на характер взаємодії в системі MnCl2 – Na2S – стабілізатор (L-цистеїн, тіогліколева кислота, натрій цитрат). Встановлено умови утворення НЧ MnS, стабілізованих їх молекулами та оцінено межу стабілізуючої дії L-цистеїну при збільшенні вмісту кристал-формуючих йонів. Оцінена можливість утворення різних за природою продуктів реакції в залежності від рН середовища. Виявлено що лужне середовище при синтезі НЧ MnS стабілізованих L-цистеїном збільшує інтенсивність фотолюмінесценції їх колоїдних розчинів.
Проведено дослідження взаємозв’язку склад-властивість для водних розчинів сумішей йонів мангану(ІІ) та потенційних лігандів L-цистеїну, тіогліколевої кислоти та цитрат-іонів при значеннях рН, близьких до біорелевантних (7,6 ÷ 5,5).
Встановлено, що зростання координаційного числа досліджуваних стабілізуючих агентів з 2 до 6 не впливає на вигляд спектральних кривих поглинання при співвідношенні [Mn2+]: [S2-] = 1:1, але за співвідношення [Mn2+]: [S2-] = 1:2, відмічено помітний спектральний зсув у довгохвильову область, що підтверджує домінуючий вплив концентрації аніону S2- на швидкість зародкоутворення та ріст НЧ MnS.
На стадії утворення комплексу [Mn(Ligand)n]n+ за рН ≥ 9 із SН-вмісними стабілізаторами, на відміну від цитратів, спостерігається поява нових піків у спектрах поглинання за довжин 320 нм (для L-цис ) і 295 нм (для TГК). Встановлено що синтез наночастинок MnS в етиленгліколі за температури понад 353 К сприяє утворенню НЧ MnS з незначним розкидом за розміром та високими ФЛ властивостями. Схожого ефекту можна досягти післясинтезовою термообробкою за температур ≥ 373 К для НЧ MnS синтезованих за нижчих температур.
Четвертий розділ присвячено опису та обговоренню результатів, одержаних під час синтезу наночастинок сірки.
Показано, що в залежності від складу системи хімічна взаємодія між компонентами відбувається по-різному і тільки наявність усіх компонентів забезпечує утворення люмінесцентних НЧ сірки. Синтезовані НЧ сірки стабільні протягом щонайменше семи місяців та володіють хорошими ФЛ властивостями з керованим випромінюванням, що залежить від енергії збудження. Збільшення часу термообробки до 8 год сприяє суттєвому зростанню інтенсивності ФЛ одержаних наночастинок.
Склад системи впливає на оптичні властивості одержаних НЧ сірки. Збільшення концентрації L-цистеїну сприяє зростанню інтенсивності поглинання за довжини хвилі 300 нм, натомість, збільшення концентрації натрій сульфіду сприяє появі максимумів поглинання в довгохвильовій області спектру в діапазоні 300 – 700 нм.
Забезпечення системи достатньою концентрацією кисню є необхідною умовою для одержання НЧ сірки з хорошими ФЛ властивостями.
