Molybdenum disulfide quantum dots exfoliated with nucleotides: Spectroscopy and temporal stability analysis
DOI (Low Temperature Physics):
https://doi.org/10.1063/10.0043343Ключові слова:
molybdenum disulfide, quantum dots, photoluminescence, ultrasound-assisted liquid phase exfoliationАнотація
Подрібнення дихалькогенідів перехідних металів (TMDCs) від об’ємних кристалів до двовимірних листів (2D) та квантових точок (0D) відкриває нові властивості, зокрема люмінесценцію у видимому діапазоні, та забезпечує їх застосування у таких сферах, як фотокаталіз, сенсори та біоімаджинг. У даній роботі ми успішно диспергували MoS2 за допомогою ультразвукового відлущення в рідкій фазі, використовуючи водні розчини дезоксиаденозинмонофосфату (dAMP), дезоксигуанозинмонофосфату (dGMP), дезоксици тидинмонофосфату (dCMP) та уридинмонофосфату (UMP). Фотолюмінесценція (PL), яка пов’язана з квантовими точками MoS2 (MoS2 QDs), була зареєстрована для всіх суспензій MoS2. Порівняння інтенсивності, положення максимуму та спектральної ширини смуги PL вказує на суттєву роль взаємодії між MoS2 та азотистими основами під час відлущення MoS2, колоїдної стабілізації та отримання люмінесцентних QDs. Зазначимо, що найбільша інтенсивність і відносний квантовий вихід PL спостерігалися для суспензії MoS2-dAMP. За допомогою спектроскопії поглинання у видимому та УФ діапазонах, а також раманівської спектроскопії показано, що послідовне застосування двох методів ультразвукової обробки та кількох етапів центрифугування забезпечує розділення 2D-нанолистів MoS2 і MoS2 QDs та покращення властивостей випромінювання. Аналіз смуги PL дозволив припустити, що випромінювання здебільшого зумовлене дефектними поверхневими станами, хоча високо енергетичну компоненту смуги PL у спектрі було віднесено до випромінювання з власних станів MoS2 QDs. Спостереження у часі PL від MoS2 QDs показали високу стабільність випромінювання впродовж тривалого часу, незважаючи на зростання відносного внеску світіння, пов’язаного з дефектами.
Посилання
K. F. Mak, C. Lee, J. Hone, J. Shan, and T. F. Heinz, Phys. Rev. Lett. 105, 136805 (2010). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.136805
W. Zhao, J. Pan, Y. Fang, X. Che, D. Wang, K. Bu, and F. Huang, Chem. Eur. J. 24, 15942 (2018). https://doi.org/10.1002/chem.201801018
A. K. Singh, P. Kumar, D. J. Late, A. Kumar, S. Patel, and J. Singh, Appl. Mater. Today 13, 242 (2018). https://doi.org/10.1016/j.apmt.2018.09.003
T. Liu and Z. Liu, Adv. Healthcare Mater. 7, 1701158 (2018). https://doi.org/10.1002/adhm.201701158
C. Backes, R. J. Smith, N. McEvoy, N. C. Berner et al, Nat. Commun. 5, 4576 (2014). https://doi.org/10.1038/ncomms5576
Z. X. Gan, L. Z. Liu, H. Y. Wu, Y. L. Hao, Y. Shan, X. L. Wu, and P. K. Chu, Appl. Phys. Lett. 106, 233113 (2015). https://doi.org/10.1063/1.4922551
H. Jin, M. Ahn, S. Jeong, J. H. Han, D. Yoo, D. H. Son, and J. Cheon, J. Am. Chem. Soc. 138, 13253 (2016). https://doi.org/10.1021/jacs.6b06972
G. Eda, H. Yamaguchi, D. Voiry, T. Fujita, M. Chen, and M. Chhowalla, Nano Lett. 11, 5111 (2011). https://doi.org/10.1021/nl201874w
S. Mukherjee, R. Maiti, A. Midya, S. Das, and S. K. Ray, ACS Photonics 2, 760 (2015). https://doi.org/10.1021/acsphotonics.5b00111
D. Bhattacharya, S. Mukherjee, R. K. Mitra, and S. K. Ray, Nanotechnology 31, 145701 (2020). https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab61ce
J.-Y. Wu, X.-Y. Zhang, X.-D. Ma, Y.-P. Qiu, and T. Zhang, RSC Adv. 5, 95178 (2015). https://doi.org/10.1039/C5RA19201C
K. Zhou, Y. Zhang, Z. Xia, and W. Wei, Nanotechnology 27, 275101 (2016). https://doi.org/10.1088/0957-4484/27/27/275101
V. Nguyen, Q. Dong, L. Yan, N. Zhao, and P. H. Le, J. Lumin. 214, 116554 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.116554
S. Roy, A. S. Sharbirin, Y. Lee, W. B. Kim, T. S. Kim, K. Cho, K. Kang, H. S. Jung, and J. Kim, Nanomater. 10, 1032 (2020). https://doi.org/10.3390/nano10061032
S. P. Caigas, S. R. Merden Santiago, T.-N. Lin, C.-A. J. Lin, C.-T. Yuan, J.-L. Shen, and T.-Y. Lin, Appl. Phys. Lett. 112, 092106 (2018). https://doi.org/10.1063/1.5009638
X. Wang, Q. Wu, K. Jiang, C. Wang, and C. Zhang, Sens. Actuators B Chem. 252, 183 (2017). https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.05.177
Z. Gan, Q. Gui, Y. Shan, P. Pan, N. Zhang, and L. Zhang, J. Appl. Phys. 120, 104503 (2016). https://doi.org/10.1063/1.4962318
D. Gopalakrishnan, D. Damien, B. Li, H. Gullappalli, V. K. Pillai, P. M. Ajayan, and M. M. Shaijumon, Chem. Commun. 51, 6293 (2015). https://doi.org/10.1039/C4CC09826A
A. Thomas and K. B. Jinesh, ACS Omega 7, 6531 (2022). https://doi.org/10.1021/acsomega.1c05432
D. Haldar, D. Dinda, and S. K. Saha, J. Mater. Chem. C 4, 6321 (2016). https://doi.org/10.1039/C6TC01811D
B. Li, L. Jiang, X. Li, P. Ran, P. Zuo, A. Wang, L. Qu, Y. Zhao, Z. Cheng, and Y. Lu, Sci. Rep. 7, 11182 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-10632-3
J. Hao, G. Song, T. Liu, X. Yi, K. Yang, L. Cheng, and Z. Liu, Adv. Sci. 4, 1600160 (2016). https://doi.org/10.1002/advs.201600160
S. Xu, D. Li, and P. Wu, Adv. Funct. Mater. 25, 1127 (2015). https://doi.org/10.1002/adfm.201403863
J. Kabel, S. Sharma, A. Acharya, D. Zhang, and Y. K. Yap, J. Carbon Res. C 7, 45 (2021). https://doi.org/10.3390/c7020045
Y. Guo and J. Li, Mater. Sci. Eng. C 109, 110511 (2020). https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.110511
J. Gao, B. Li, J. Tan, P. Chow, T.-M. Lu, and N. Koratkar, ACS Nano 10, 2628 (2016). https://doi.org/10.1021/acsnano.5b07677
N. Pallikkarathodi Mani, M. Ganiga, and J. Cyriac, Chem. Select 2, 5942 (2017).https://doi.org/10.1002/slct.201700937
J. N. Coleman, M. Lotya, A. O’Neill, S. D. Bergin et al, Science 331, 568 (2011). https://doi.org/10.1126/science.1194975
D. Sahoo, B. Kumar, J. Sinha, S. Ghosh, S. Sinha Roy, and B. Kaviraj, Sci. Rep. 10, 10759 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-67683-2
D. Gopalakrishnan, D. Damien, and M. M. Shaijumon, ACS Nano 8, 5297 (2014). https://doi.org/10.1021/nn501479e
B. L. Li, L. X. Chen, H. L. Zou, J. L. Lei, H. Q. Luo, and N. B. Li, Nanoscale 6, 9831 (2014). https://doi.org/10.1039/C4NR02592J
R. J. Smith, P. J. King, M. Lotya, C. Wirtz et al, Adv. Mater. 23, 3944 (2011). https://doi.org/10.1002/adma.201102584
G. Guan, S. Zhang, S. Liu, Y. Cai et al, J. Am. Chem. Soc. 137, 6152 (2015). https://doi.org/10.1021/jacs.5b02780
G. S. Bang, S. Cho, N. Son, G. W. Shim, B.-K. Cho, and S.-Y. Choi, ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 1943 (2016). https://doi.org/10.1021/acsami.5b10136
M. Ayan-Varela, O. Perez-Vidal, J. I. Paredes, J. M. Munuera et al, ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 2835 (2017). https://doi.org/10.1021/acsami.6b13619
M. Cicuendez, V. S. Silva, J. Santos, A. Coimbra, H. Oliveira, M. Ayan-Varela, J. I. Paredes, S. Villar-Rodil, and M. Vila, Mater. Sci. Eng. C 100, 11 (2019). https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.02.002
X. Liu, H. Chen, J. Lin, Y. Li, and L. Guo, Chem. Commun. 55, 2972 (2019). https://doi.org/10.1039/C8CC10259G
J. P. Wilcoxon, P. P. Newcomer, and G. A. Samara, J. Appl. Phys. 81, 7934 (1997). https://doi.org/10.1063/1.365367
D.-H. Kim, C. Kim, D. Kim, S. Y. Lee, D.-J. Lee, H.-D. Kim, and G. T. Kim, Appl. Surf. Sci. 535, 147661 (2021). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.147661
S.-M. Tabatabaei, N. Honari, M.-J. Farshchi-Heydari, M. Rastgoo, and M. Fathipour, Appl. Surf. Sci. 501, 143892 (2020). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.143892
S. Feng, C. Cong, N. Peimyoo, Y. Chen et al, Nano Res. 11, 1744 (2018). https://doi.org/10.1007/s12274-017-1792-z
V. A. Karachevtsev, N. V. Kurnosov, S. G. Stepanian, I. M. Voloshin, O. S. Lytvyn, A. M. Plokhotnichenko, and L. Adamowicz, J. Nanopart. Res. 24, 236 (2024). https://doi.org/10.1007/s11051-024-06144-7
A. O’Neill, U. Khan, and J. N. Coleman, Chem. Mater. 24, 2414 (2012). https://doi.org/10.1021/cm301515z
J. Kaur, A. M. Gravagnuolo, P. Maddalena, C. Altucci, P. Giardina, and F. Gesuele, RSC Adv. 7, 22400 (2017). https://doi.org/10.1039/C7RA01680H
A. Ghorai, S. K. Ray, and A. Midya, ACS Appl. Nano Mater. 2, 1170 (2019). https://doi.org/10.1021/acsanm.8b02002
A. Molina-Sanchez, K. Hummer, and L. Wirtz, Surf. Sci. Rep. 70, 554 (2015). https://doi.org/10.1016/j.surfrep.2015.10.001
H. Li, Q. Zhang, C. C. R. Yap, B. K. Tay, T. H. T. Edwin, A. Olivier, and D. Baillargeat, Adv. Funct. Mater. 22, 1385 (2012). https://doi.org/10.1002/adfm.201102111
B. Chakraborty, H. S. S. Ramakrishna Matte, A. K. Sood, and C. N. R. Rao, J. Raman Spectroscopy 44, 92 (2013). https://doi.org/10.1002/jrs.4147
W. Qiao, S. Yan, X. Song, X. Zhang, X. He, W. Zhong, and Y. Du, Appl. Surf. Sci. 359, 130 (2015). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.10.089
P. Sagar, M. Srivastava, R. Prakash, and S. K. Srivastava, Anal. Methods 12, 3014 (2020). https://doi.org/10.1039/D0AY00899K
Y. Xu, L. Yan, X. Li, and H. Xu, Sci. Rep. 9, 2931 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-38929-5
W. M. Parkin, A. Balan, L. Liang, P. M. Das, M. Lamparski, C. H. Naylor, J. A. Rodriguez-Manzo, A. T. C. Johnson, V. Meunier, and M. Drndic, ACS Nano 10, 4134 (2016). https://doi.org/10.1021/acsnano.5b07388
Y. Li, X. Wang, M. Liu, H. Luo, L. Deng, L. Huang, S. Wei, C. Zhou, and Y. Xu, Nanomater. 9, 906 (2019). https://doi.org/10.3390/nano9060906
S.-L. Zhang, H. Jung, J.-S. Huh, J.-B. Yu, and W.-C. Yang, J. Nanosci. Nanotechnol. 14, 8518 (2014). https://doi.org/10.1166/jnn.2014.9984
K. H. Park, S. Jung, J. Kim, B.-M. Ko, W.-G. Shim, S.-J. Hong, and S. H. Song, Nanomater. 11, 1464 (2021). https://doi.org/10.3390/nano11061464
