Công ty TNHH Sao Đỏ Việt Nam

Icons giỏ hàng Giỏ hàng 0
Tổng : đ
Trang chủ  /  Tin tức  /  Khoa học & Kỹ thuật

Các kỹ thuật hiển vi hiện đại trong nghiên cứu khoa học vật liệu

574 lượt - 2020-01-13 16:41:57

 

Khoa học Vật liệu

 

Khoa học vật liệu là một lĩnh vực liên ngành nghiên cứu mối quan hệ của các cấu trúc vật liệu ở cấp độ nguyên tử hay phân tử cũng như các đặc tính vĩ mô của chúng. Mục tiêu của ngành khoa học vật liệu là sáng tạo và chuyển hóa để làm sao các loại vật liệu hiện hữu có khả năng ứng dụng tốt hơn trong cuộc sống.

 

                          

 

 

Phát quang phân giải thời gian (TRPL)

Từ pico giây đến mili giây

 

Thời gian sống huỳnh quang (hay còn gọi chung là phát quang) là một đặc tính nội tại của các loài phát quang. Đặc tính này có thể được sử dụng để quan sát về động lực trạng thái kích thích của loài. Phát quang phân giải thời gian (TRPL) là công cụ được lựa chọn để nghiên cứu các quá trình giải hoạt nhanh điện tử dẫn đến sự phát xạ của photon, quá trình này gọi là huỳnh quang. Thời gian sống của một phân tử ở trạng thái mức đơn kích thích thấp nhất thường dao động từ vài pico giây đến nano giây. Thời gian sống huỳnh quang này có thể bị ảnh hưởng bởi môi trường phân tử (ví dụ: dung môi, sự có mặt của quencher (O2) hoặc nhiệt độ) cũng như tương tác với các phân tử khác. Các quá trình như truyền năng lượng cộng hưởng Förster (FRET), chất hấp phụ ánh sáng huỳnh quang, động lực hòa tan hoặc xoay phân tử cũng có ảnh hưởng đến động học phân rã. Do đó, sự biến đổi về thời gian sống có thể được sử dụng để thu thập thông tin về môi trường hóa học nội vùng hay quan sát cơ học phản ứng..

                   

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Chụp ảnh TRPL

Quan sát trực tiếp động lực học phần tử mang điện tích

 

Phương pháp chung của phát quang phân giải thời gian có thể được mở rộng bằng chụp ảnh thời gian sống của động lực học phân tử mang điện tích. Phương pháp này có thể được sử dụng để xác định ảnh hưởng của sự khuếch tán phần tử mang và ảnh hưởng của nó đến tổng thời gian đo được kết hợp với các phép đo thời gian sống phát quang phụ thuộc cường độ. Điều này mang lại một thành phần đặc biệt cho phân tích chất bán dẫn đối với các cấu trúc vật liệu và kiến trúc, không đồng nhất về không gian và hình thái phụ thuộc quá trình. Bằng việc chụp ảnh TRPL, các quá trình khuếch tán phần tử mang điện tích, ảnh hưởng của tính không đồng nhất cục bộ và vị trí các sai hỏng có thể được xác định. Cách tiếp cận đa chiều này có thể tạo ra một phương pháp linh hoạt và mạnh mẽ để phân tích vật liệu bán dẫn.

                                                                                                                                                                                                                       

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Chuyển đổi ngược photon (UC) của các nguyên tố đất hiếm

Sự phát quang chuyển đổi ngược photon của họ lantan

 

Các vật liệu UC lẫn tạp các nguyên tố họ lantan có tiềm năng lớn cho các ứng dụng như gắn nhãn huỳnh quang để chụp ảnh sinh học trong ống nghiệm, làm nguồn chiếu sáng trong các thiết bị quang học hoặc đóng vai trò như các lớp tăng tốc trong pin mặt trời. Những vật liệu này hấp thụ ánh sáng trong vùng phổ cận hồng ngoại (NIR) (thường ở khoảng 980nm) và phát ra ánh sáng trong phạm vi nhìn thấy. Cấu trúc của phổ phát quang phụ thuộc mạnh vào thành phần của vật liệu UC cũng như cường độ kích thích. Một số máy quang phổ có thể đạt được độ phân giải phổ rất cao cùng với khả năng loại bỏ ánh sáng lạc ưu việt khi được trang bị bộ đơn sắc kép trong cả hai quá trình kích thích và phát xạ. Cấu hình này rất phù hợp để đo độ phát quang UC khá yếu từ các mẫu có độ tán xạ cao. Động lực học phát quang vật liệu UC pha tạp các nguyên tố lantan có thể dao động từ nano giây đến mili giây. Do đó, các máy quang phổ có cấu hình trên lý tưởng để nghiên cứu các vật liệu này nhờ khả năng đo các khoảng thời gian từ vài pico giây đến vài giây bằng cách sử dụng Chức năng đếm đơn photon tương quan thời gian (TCSPC) hoặc Thu nhỏ đa kênh (MCS).

                                              

 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Chấm lượng tử và hạt nano

Nghiên cứu vật liệu Nano

 

Các chấm lượng tử (QD) là các hạt bán dẫn có kích thước vài nanomét. QD phát ra ánh sáng có bước sóng đặc thù khi một dòng điện được đặt hoặc tiếp xúc với ánh sáng. Bước sóng phát xạ có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi kích thước, hình dạng, vật liệu hoặc bằng cách gia tạp các QD. Các QD nhỏ hơn (2 - 3nm) phát ra ánh sáng ở bước sóng ngắn (vùng phổ xanh lục), trong khi các QD lớn hơn (5 - 6nm) sẽ phát ra ánh sáng ở bước sóng dài hơn (cam, đỏ hoặc hồng ngoại). Thêm nữa, điều này chỉ ra thời gian sống huỳnh quang của các QD cũng liên hệ với kích thước hạt. Trong các chấm lớn hơn, thời gian sống dài hơn do các mức năng lượng có khoảng cách gần nhau hơn, cặp lỗ điện tử dễ bị mắc kẹt.

Các hạt nano (NP) cũng có cấu trúc rất nhỏ nhưng lớn hơn các QD, thường dao động từ 8 đến 100 nanomet. Bởi vì điều này, các NP biểu hiện các trạng thái giữa các vật liệu khối đó và các nguyên tử hoặc phân tử. Các NP thường sở hữu các thuộc tính quang học không ngờ vì kích thước của chúng cho phép các hiệu ứng giam lượng tử. Ngoài ra, các lớp giao thoa xung quanh các NP đóng vai trò quan trọng trong tất cả các tính chất vật lý của chúng. Các lớp này thường bao gồm các ion, vật liệu vô cơ hoặc các phân tử hữu cơ.
                                             

 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Vật liệu bán dẫn

Quang phổ phân giải thời gian của các vật liệu bán dẫn

 

Động lực học phần tử mang điện tích trong các vật liệu bán dẫn được xác bởi kiến trúc và chức năng của thiết bị tương ứng. Do đó, tham số này phản ánh trực tiếp bản chất và chất lượng của vật liệu. Việc hiểu các thông số quan trọng này trong vật lý quang bán dẫn là yếu tố quan trọng nhất. Một phép đo chính xác và hiệu quả về độ dài khuếch tán của các electron và lỗ trống kích thích ảnh là điều cần thiết để mô tả các hệ thống này. Các thí nghiệm phân tử huỳnh quang kích thích được phân giải theo thời gian là một công cụ có giá trị để xác định độ dài khuếch tán.

Đối với các loại chất bán dẫn cụ thể, tuổi thọ của phần tử mang điện tích đặc trưng phụ thuộc mạnh mẽ vào bản chất và kích thước của vật liệu và mặt phân giới liên quan. Hơn nữa, các hiệu ứng bề mặt, sự thụ động, hiệu suất truyền năng lượng của các chất tăng nhạy cũng như sự hiện diện của chất kích thích, tạp chất và các vùng khiếm khuyết cũng có thể tạo ra các biến đổi đáng kể trong thời gian sống quan sát được.

Vì trạng thái phát sáng quang hóa của chất bán dẫn điều khiển trực tiếp động lực học phân tử mang điện tích của chất đó, do vậy sự phát sáng quang hóa phân giải theo thời gian (TRPL) thông qua việc đếm photon đơn tương quan thời gian (TCSPC) rất phù hợp để phân tích các hiện tượng ảnh hưởng đến động lực học của vật liệu. Kết quả là, các hiện tượng xảy ra trong một hệ thống cụ thể có thể được mô tả trực tiếp bằng thang chia thời gian dưới nano giây.

                                 

 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Sự phát quang oxy mức đơn

Trạng thái cân bằng và thời gian phân giải của oxy mức đơn

 

Oxy mức đơn là một dạng trạng thái có khả năng phản ứng cao, có thể được tạo ra bằng cách chiếu sáng chất nhuộm hữu cơ (được gọi là chất nhạy quang) trong điều kiện hiếu khí. Loại phản ứng này đóng một vai trò quan trọng trong nhiều quá trình oxy hóa quang hóa trong cả lĩnh vực sinh học và hóa học, và chịu trách nhiệm cho sự phân rã quang hóa của các vật liệu khác nhau hoặc tiêu diệt các tế bào ung thư trong liệu pháp quang động lực.

Một cách hiệu quả để phát hiện sự có mặt của oxy mức đơn là các thí nghiệm đo độ lân quang đặc trưng ở trạng thái cân bằn hoặc thời gian phân giải của oxy mức đơn ở bước sóng khoảng 1270nm. Tuy nhiên, các thí nghiệm này khó thực hiện do cường độ lân quang khá yếu (hiệu suất lượng tử phát xạ của oxy nhóm đơn thấp). Thời gian sống lân quang của oxy mức đơn phụ thuộc vào dung môi và do đó có thể được sử dụng để thu thập thông tin về môi trường của các phân tử oxy phát ra.
                             

 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Laser hạt

Đầu ra của laser được tiêm vào một bộ khuếch đại hoặc một nguồn laser khác

 

Laser hạt là một nguồn laser được kết hợp với bộ khuếch đại công suất dao động để tạo ra đầu ra công suất cao. Phương pháp laser hạt vượt trội hơn so với sử dụng trực tiếp laser công suất cao vì một số tính năng nhất định của laser hạt công suất thấp như xung ngắn, tốc độ lặp lại có thể điều chỉnh hoặc dễ dàng thu được vạch phổ hẹp.

                   

 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

 

 

**************************************************************************************************************************************************************************************

Để được tư vấn và biết thêm thông tin chi tiết, xin vui lòng liên hệ:

Công ty TNHH Sao Đỏ Việt Nam

Email:  info@redstarvietnam.com

URL:   www.redstarvietnam.com 

Tin liên quan