Obtenção e caracterização de pontos quânticos fluorescentes de ZnSe:Mn

Abstract

Nanocristais de semicondutores do tipo II-VI, dentro do regime de confinamento quântico, conhecidos como pontos quânticos (quantum dots) surgiram há mais de uma década e mostram-se como uma importante ferramenta de marcação biológica. Atualmente busca-se, através da dopagem destes materiais semicondutores, melhorias e mudanças em suas propriedades ópticas e magnéticas. Neste trabalho, apresenta-se uma metodologia de obtenção de pontos quânticos fluorescentes de seleneto de zinco (ZnSe) dopados e não dopados com manganês (ZnSe:Mn). As reações empregaram técnicas de química coloidal em meio aquoso e métodos pós-preparativos envolvendo fotoativação com radiação ultravioleta. Foi realizado um planejamento fatorial tipo 22 para verificar as melhores condições de reação de obtenção que resultam no aumento da intensidade da emissão na região do vermelho (acima de 580 nm) para o nanocristal dopado, variando a concentração do íon Mn2+ e a dose de radiação no processo de fotoativação. O tamanho médio dos nanocristais (d~3 nm), e sua cristalinidade foram estimados utilizando-se as técnicas de espectroscopia de absorção eletrônica, microscopia eletrônica de transmissão e pela técnica de difração de Raios-X. A caracterização óptica foi realizada empregando-se espectroscopia de emissão e excitação eletrônica determinando-se os processos ópticos envolvidos. As suspensões de ZnSe não dopados, sob excitação entre 300 e 370 nm, apresentam alta intensidade de luminescência com máximo observado na região do azul (lmax = 400) e banda larga na região do verde (lmax =460 nm). Os nanocristais dopados apresentaram a emissão típica do Mn2+ na região do vermelho (lmax = 580 nm) quando excitado em lexc= 400 nm. O planejamento fatorial realizado mostrou que o fator que mais contribui na emissão do íon Mn2+ é sua concentração no processo de síntese. A quantificação do Mn2+ nos nanocristais foi realizada por técnica de Plasma Indutivamente Acoplado e mostrou que foi incorporado um valor máximo de 0, 89% de íons Mn2+ nos nanocristais de ZnSe, o que representa 18% do valor adicionado inicialmente na síntese