EPR study of paramagnetic centers in SiO₂:C:Zn nanocomposites obtained by infiltration of fumed silica with luminescent Zn(acac)₂ solution
Silica-carbon with zinc (SiO₂:C:Zn) nanocomposites obtained via infiltration with aged luminescent zinc acetylacetonate (Zn(acac)₂) ethanol solution of two concentrations (1 or 4%) into the fumed silica (SiO₂) matrix have been studied using EPR within the temperature range 6…296 K before and after t...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics |
|---|---|
| Дата: | 2021 |
| Автори: | , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2021
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216185 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | EPR study of paramagnetic centers in SiO₂:C:Zn nanocomposites obtained by infiltration of fumed silica with luminescent Zn(acac)₂ solution / D.V. Savchenko, V.S. Memon, A.V. Vasin, D.V. Kysil, A.V. Rusavsky, O.P. Kuz, F.M. Gareeva, E.N. Kalabukhova // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 2. — С. 124-130. — Бібліогр.: 26 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1862592783860105216 |
|---|---|
| author | Savchenko, D.V. Memon, V.S. Vasin, A.V. Kysil, D.V. Rusavsky, A.V. Kuz, O.P. Gareeva, F.M. Kalabukhova, E.N. |
| author_facet | Savchenko, D.V. Memon, V.S. Vasin, A.V. Kysil, D.V. Rusavsky, A.V. Kuz, O.P. Gareeva, F.M. Kalabukhova, E.N. |
| citation_txt | EPR study of paramagnetic centers in SiO₂:C:Zn nanocomposites obtained by infiltration of fumed silica with luminescent Zn(acac)₂ solution / D.V. Savchenko, V.S. Memon, A.V. Vasin, D.V. Kysil, A.V. Rusavsky, O.P. Kuz, F.M. Gareeva, E.N. Kalabukhova // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 2. — С. 124-130. — Бібліогр.: 26 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics |
| description | Silica-carbon with zinc (SiO₂:C:Zn) nanocomposites obtained via infiltration with aged luminescent zinc acetylacetonate (Zn(acac)₂) ethanol solution of two concentrations (1 or 4%) into the fumed silica (SiO₂) matrix have been studied using EPR within the temperature range 6…296 K before and after thermal annealing. The EPR spectrum of SiO₂:C:Zn nanocomposites consists of three signals with the Lorentzian lineshape corresponding to paramagnetic centers with S = 1/2, which are related to carbon dangling bonds (CDB) (g = 2.0029(3)), silicon dangling bonds (g = 2.0062(3)), and oxygen-centered carbon-related radicals (CRR) (g = 2.0042(3)). A small EPR linewidth (<1 mT) observed for CDB and oxygen-centered CRR allows us to conclude that they are in the sp³-hybridized state. It was found that the temperature dependence of the EPR signal integrated intensity of the CDB and oxygen-centered CRR follows the Curie–Weiss law with a small positive value of the Curie–Weiss constant, which indicates that the weak ferromagnetic exchange interaction takes place in the spin system of CDB and oxygen-centered CRR. It was supposed that the carbon-related centers are clustered in SiO₂:C:Zn nanocomposites. We assume that the oxygen-centered CRR in the sp³-hybridized state is associated with luminescent centers in previously reported aged Zn(acac)₂/C₂H₅OH solution.
Кремнезем-вуглецеві нанокомпозити з цинком (SiO₂:C:Zn), отримані шляхом інфільтрації витриманим етаноловим розчином ацетилацетонату цинку (Zn(acac)₂) різної концентрації (1% та 4%) до матриці пірогенного кремнезему (SiO₂), вивчались методом ЕПР у температурному інтервалі від 6 до 296 K до та після термічного відпалу. Спектр ЕПР SiO₂:C:Zn нанокомпозитів складається з трьох смуг Лоренцевої форми, пов’язаних із парамагнітними центрами з S = ½, які було віднесено до обірваних зв’язків вуглецю (CDB) (g = 2.0029(3)), обірваних зв’язків кремнію (g = 2.0062(3)) та киснево-центрованих вуглецевмісних радикалів (CRR) (g = 2.0042(3)). Мала ширина лінії ЕПР (<1 мТ), що спостерігалася для CDB та кисневоцентрованих CRR, дозволила віднести ці центри до sp³-гібридизованого стану. Виявлено, що температурна залежність інтегральної інтенсивності сигналів ЕПР від CDB та киснево-центрованих CRR описується законом Кюрі–Вейса з додатним значенням константи Кюрі–Вейса малої величини, що вказує на те, що у спіновій системі CDB та киснево-центрованих CRR існує слабка феромагнітна обмінна взаємодія. Висунуто припущення, що у SiO₂:C:Zn нанокомпозитах здійснюється кластеризація вуглецевмісних центрів. Зроблено висновок, що киснево-центровані CRR у sp³-гібридизованому стані відповідають за попередньо спостережену інтенсивну фотолюмінесценцію розчину Zn(acac)₂/C₂H₅OH.
|
| first_indexed | 2026-04-16T02:34:59Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-216185 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1560-8034 |
| language | English |
| last_indexed | 2026-04-16T02:34:59Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Savchenko, D.V. Memon, V.S. Vasin, A.V. Kysil, D.V. Rusavsky, A.V. Kuz, O.P. Gareeva, F.M. Kalabukhova, E.N. 2026-04-08T07:36:30Z 2021 EPR study of paramagnetic centers in SiO₂:C:Zn nanocomposites obtained by infiltration of fumed silica with luminescent Zn(acac)₂ solution / D.V. Savchenko, V.S. Memon, A.V. Vasin, D.V. Kysil, A.V. Rusavsky, O.P. Kuz, F.M. Gareeva, E.N. Kalabukhova // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 2. — С. 124-130. — Бібліогр.: 26 назв. — англ. 1560-8034 PACS: 75.75.-c, 76.30.-v, 81.05.uj https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216185 https://doi.org/10.15407/spqeo24.02.124 Silica-carbon with zinc (SiO₂:C:Zn) nanocomposites obtained via infiltration with aged luminescent zinc acetylacetonate (Zn(acac)₂) ethanol solution of two concentrations (1 or 4%) into the fumed silica (SiO₂) matrix have been studied using EPR within the temperature range 6…296 K before and after thermal annealing. The EPR spectrum of SiO₂:C:Zn nanocomposites consists of three signals with the Lorentzian lineshape corresponding to paramagnetic centers with S = 1/2, which are related to carbon dangling bonds (CDB) (g = 2.0029(3)), silicon dangling bonds (g = 2.0062(3)), and oxygen-centered carbon-related radicals (CRR) (g = 2.0042(3)). A small EPR linewidth (<1 mT) observed for CDB and oxygen-centered CRR allows us to conclude that they are in the sp³-hybridized state. It was found that the temperature dependence of the EPR signal integrated intensity of the CDB and oxygen-centered CRR follows the Curie–Weiss law with a small positive value of the Curie–Weiss constant, which indicates that the weak ferromagnetic exchange interaction takes place in the spin system of CDB and oxygen-centered CRR. It was supposed that the carbon-related centers are clustered in SiO₂:C:Zn nanocomposites. We assume that the oxygen-centered CRR in the sp³-hybridized state is associated with luminescent centers in previously reported aged Zn(acac)₂/C₂H₅OH solution. Кремнезем-вуглецеві нанокомпозити з цинком (SiO₂:C:Zn), отримані шляхом інфільтрації витриманим етаноловим розчином ацетилацетонату цинку (Zn(acac)₂) різної концентрації (1% та 4%) до матриці пірогенного кремнезему (SiO₂), вивчались методом ЕПР у температурному інтервалі від 6 до 296 K до та після термічного відпалу. Спектр ЕПР SiO₂:C:Zn нанокомпозитів складається з трьох смуг Лоренцевої форми, пов’язаних із парамагнітними центрами з S = ½, які було віднесено до обірваних зв’язків вуглецю (CDB) (g = 2.0029(3)), обірваних зв’язків кремнію (g = 2.0062(3)) та киснево-центрованих вуглецевмісних радикалів (CRR) (g = 2.0042(3)). Мала ширина лінії ЕПР (<1 мТ), що спостерігалася для CDB та кисневоцентрованих CRR, дозволила віднести ці центри до sp³-гібридизованого стану. Виявлено, що температурна залежність інтегральної інтенсивності сигналів ЕПР від CDB та киснево-центрованих CRR описується законом Кюрі–Вейса з додатним значенням константи Кюрі–Вейса малої величини, що вказує на те, що у спіновій системі CDB та киснево-центрованих CRR існує слабка феромагнітна обмінна взаємодія. Висунуто припущення, що у SiO₂:C:Zn нанокомпозитах здійснюється кластеризація вуглецевмісних центрів. Зроблено висновок, що киснево-центровані CRR у sp³-гібридизованому стані відповідають за попередньо спостережену інтенсивну фотолюмінесценцію розчину Zn(acac)₂/C₂H₅OH. This work was supported by the Ministry of Education of Ukraine (Project F2211). D.V. Savchenko acknowledges Operational Program Research, Development and Education financed by European Structural and Investment Funds and the Czech Ministry of Education, Youth and Sports, Project SOLID21 CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000760. The authors also thank anonymous referees for their constructive comments that improved the manuscript. en Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics Semiconductor physics EPR study of paramagnetic centers in SiO₂:C:Zn nanocomposites obtained by infiltration of fumed silica with luminescent Zn(acac)₂ solution Дослідження методом ЕПР парамагнітних центрів у нанокомпозитах SiO₂:C:Zn, отриманих інфільтрацією люмінесцентним розчином Zn(acac)₂ Article published earlier |
| spellingShingle | EPR study of paramagnetic centers in SiO₂:C:Zn nanocomposites obtained by infiltration of fumed silica with luminescent Zn(acac)₂ solution Savchenko, D.V. Memon, V.S. Vasin, A.V. Kysil, D.V. Rusavsky, A.V. Kuz, O.P. Gareeva, F.M. Kalabukhova, E.N. Semiconductor physics |
| title | EPR study of paramagnetic centers in SiO₂:C:Zn nanocomposites obtained by infiltration of fumed silica with luminescent Zn(acac)₂ solution |
| title_alt | Дослідження методом ЕПР парамагнітних центрів у нанокомпозитах SiO₂:C:Zn, отриманих інфільтрацією люмінесцентним розчином Zn(acac)₂ |
| title_full | EPR study of paramagnetic centers in SiO₂:C:Zn nanocomposites obtained by infiltration of fumed silica with luminescent Zn(acac)₂ solution |
| title_fullStr | EPR study of paramagnetic centers in SiO₂:C:Zn nanocomposites obtained by infiltration of fumed silica with luminescent Zn(acac)₂ solution |
| title_full_unstemmed | EPR study of paramagnetic centers in SiO₂:C:Zn nanocomposites obtained by infiltration of fumed silica with luminescent Zn(acac)₂ solution |
| title_short | EPR study of paramagnetic centers in SiO₂:C:Zn nanocomposites obtained by infiltration of fumed silica with luminescent Zn(acac)₂ solution |
| title_sort | epr study of paramagnetic centers in sio₂:c:zn nanocomposites obtained by infiltration of fumed silica with luminescent zn(acac)₂ solution |
| topic | Semiconductor physics |
| topic_facet | Semiconductor physics |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216185 |
| work_keys_str_mv | AT savchenkodv eprstudyofparamagneticcentersinsio2cznnanocompositesobtainedbyinfiltrationoffumedsilicawithluminescentznacac2solution AT memonvs eprstudyofparamagneticcentersinsio2cznnanocompositesobtainedbyinfiltrationoffumedsilicawithluminescentznacac2solution AT vasinav eprstudyofparamagneticcentersinsio2cznnanocompositesobtainedbyinfiltrationoffumedsilicawithluminescentznacac2solution AT kysildv eprstudyofparamagneticcentersinsio2cznnanocompositesobtainedbyinfiltrationoffumedsilicawithluminescentznacac2solution AT rusavskyav eprstudyofparamagneticcentersinsio2cznnanocompositesobtainedbyinfiltrationoffumedsilicawithluminescentznacac2solution AT kuzop eprstudyofparamagneticcentersinsio2cznnanocompositesobtainedbyinfiltrationoffumedsilicawithluminescentznacac2solution AT gareevafm eprstudyofparamagneticcentersinsio2cznnanocompositesobtainedbyinfiltrationoffumedsilicawithluminescentznacac2solution AT kalabukhovaen eprstudyofparamagneticcentersinsio2cznnanocompositesobtainedbyinfiltrationoffumedsilicawithluminescentznacac2solution AT savchenkodv doslídžennâmetodomeprparamagnítnihcentrívunanokompozitahsio2cznotrimanihínfílʹtracíêûlûmínescentnimrozčinomznacac2 AT memonvs doslídžennâmetodomeprparamagnítnihcentrívunanokompozitahsio2cznotrimanihínfílʹtracíêûlûmínescentnimrozčinomznacac2 AT vasinav doslídžennâmetodomeprparamagnítnihcentrívunanokompozitahsio2cznotrimanihínfílʹtracíêûlûmínescentnimrozčinomznacac2 AT kysildv doslídžennâmetodomeprparamagnítnihcentrívunanokompozitahsio2cznotrimanihínfílʹtracíêûlûmínescentnimrozčinomznacac2 AT rusavskyav doslídžennâmetodomeprparamagnítnihcentrívunanokompozitahsio2cznotrimanihínfílʹtracíêûlûmínescentnimrozčinomznacac2 AT kuzop doslídžennâmetodomeprparamagnítnihcentrívunanokompozitahsio2cznotrimanihínfílʹtracíêûlûmínescentnimrozčinomznacac2 AT gareevafm doslídžennâmetodomeprparamagnítnihcentrívunanokompozitahsio2cznotrimanihínfílʹtracíêûlûmínescentnimrozčinomznacac2 AT kalabukhovaen doslídžennâmetodomeprparamagnítnihcentrívunanokompozitahsio2cznotrimanihínfílʹtracíêûlûmínescentnimrozčinomznacac2 |