Особенности люминесценции в нанодисперсных материалах
В работе представлен ряд перспективных классов люминесцирующих нанодисперсных материалов. Проанализированы механизмы формирования оптических и люминесцентных свойств наночастиц и продемонстрировано их конкретное применение в технических разработках, а также приведены примеры использования наночасти...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Наноструктурное материаловедение |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62747 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Особенности люминесценции в нанодисперсных материалах / А.А. Масалов, А.В. Сорокин, С.Л. Ефимова, И.Ю. Курильченко, Ю.В. Малюкин // Наноструктурное материаловедение. — 2011. — № 1. — С. 3-15. — Бібліогр.: 90 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62747 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Масалов, А.А. Сорокин, А.В. Ефимова, С.Л. Курильченко, И.Ю. Малюкин, Ю.В. 2014-05-25T14:11:21Z 2014-05-25T14:11:21Z 2011 Особенности люминесценции в нанодисперсных материалах / А.А. Масалов, А.В. Сорокин, С.Л. Ефимова, И.Ю. Курильченко, Ю.В. Малюкин // Наноструктурное материаловедение. — 2011. — № 1. — С. 3-15. — Бібліогр.: 90 назв. — рос. 1996-9988 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62747 535.37 В работе представлен ряд перспективных классов люминесцирующих нанодисперсных материалов. Проанализированы механизмы формирования оптических и люминесцентных свойств наночастиц и продемонстрировано их конкретное применение в технических разработках, а также приведены примеры использования наночастиц в качестве люминесцентных меток и зондов для визуализации и диагностики важных биологических объектов. У роботі представлено низку перспективних класів люмінесціювальних нанодисперсних матеріалів. Проаналізовано механізми формування оптичних та люмінесцентних властивостей наночастинок і продемонстровано конкретне застосування їх у технічних розробках, а також наведено приклади використання наночастинок як люмінесцентних міток та зондів для візуалізації й діагностики важливих біологічних об’єктів. There is an analysis of several perspective classes of luminescent nanodispersed materials presented in the work. Mechanisms of optical and luminescent properties formation for nanoparticles have been analyzed and their definite applications in technical developments have been demonstrated along with some examples of nanoparticles application as luminescent labels and probes for important biological obJects visualization and diagnostics. ru Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України Наноструктурное материаловедение Наночастицы, нанокластеры, нульмерные объекты Особенности люминесценции в нанодисперсных материалах Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Особенности люминесценции в нанодисперсных материалах |
| spellingShingle |
Особенности люминесценции в нанодисперсных материалах Масалов, А.А. Сорокин, А.В. Ефимова, С.Л. Курильченко, И.Ю. Малюкин, Ю.В. Наночастицы, нанокластеры, нульмерные объекты |
| title_short |
Особенности люминесценции в нанодисперсных материалах |
| title_full |
Особенности люминесценции в нанодисперсных материалах |
| title_fullStr |
Особенности люминесценции в нанодисперсных материалах |
| title_full_unstemmed |
Особенности люминесценции в нанодисперсных материалах |
| title_sort |
особенности люминесценции в нанодисперсных материалах |
| author |
Масалов, А.А. Сорокин, А.В. Ефимова, С.Л. Курильченко, И.Ю. Малюкин, Ю.В. |
| author_facet |
Масалов, А.А. Сорокин, А.В. Ефимова, С.Л. Курильченко, И.Ю. Малюкин, Ю.В. |
| topic |
Наночастицы, нанокластеры, нульмерные объекты |
| topic_facet |
Наночастицы, нанокластеры, нульмерные объекты |
| publishDate |
2011 |
| language |
Russian |
| container_title |
Наноструктурное материаловедение |
| publisher |
Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України |
| format |
Article |
| description |
В работе представлен ряд перспективных классов люминесцирующих нанодисперсных материалов. Проанализированы механизмы формирования оптических и люминесцентных свойств наночастиц и продемонстрировано их конкретное применение в технических разработках, а также приведены примеры использования наночастиц в качестве люминесцентных меток и зондов для визуализации и диагностики важных биологических объектов.
У роботі представлено низку перспективних класів люмінесціювальних нанодисперсних матеріалів. Проаналізовано механізми формування оптичних та люмінесцентних властивостей наночастинок і продемонстровано конкретне застосування їх у технічних розробках, а також наведено приклади використання наночастинок як люмінесцентних міток та зондів для візуалізації й діагностики важливих біологічних об’єктів.
There is an analysis of several perspective classes of luminescent nanodispersed materials presented in the work. Mechanisms of optical and luminescent properties formation for nanoparticles have been analyzed and their definite applications in technical developments have been demonstrated along with some examples of nanoparticles application as luminescent labels and probes for important biological obJects visualization and diagnostics.
|
| issn |
1996-9988 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62747 |
| citation_txt |
Особенности люминесценции в нанодисперсных материалах / А.А. Масалов, А.В. Сорокин, С.Л. Ефимова, И.Ю. Курильченко, Ю.В. Малюкин // Наноструктурное материаловедение. — 2011. — № 1. — С. 3-15. — Бібліогр.: 90 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT masalovaa osobennostilûminescenciivnanodispersnyhmaterialah AT sorokinav osobennostilûminescenciivnanodispersnyhmaterialah AT efimovasl osobennostilûminescenciivnanodispersnyhmaterialah AT kurilʹčenkoiû osobennostilûminescenciivnanodispersnyhmaterialah AT malûkinûv osobennostilûminescenciivnanodispersnyhmaterialah |
| first_indexed |
2025-11-25T05:49:57Z |
| last_indexed |
2025-11-25T05:49:57Z |
| _version_ |
1850508840219443200 |
| fulltext |
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2011, ¹ 1
ÍÀÍÎ×ÀÑÒÈÖÛ, ÍÀÍÎÊËÀÑÒÅÐÛ,
ÍÓËÜÌÅÐÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ
À.À. Ìàñàëîâ1, À.Â. Ñîðîêèí1, Ñ.Ë. Åôèìîâà1,
È.Þ. Êóðèëü÷åíêî2, Þ.Â. Ìàëþêèí1
1 Èíñòèòóò ñöèíòèëëÿöèîííûõ ìàòåðèàëîâ, ÍÒÊ «Èíñòèòóò ìîíîêðèñòàëëîâ» ÍÀÍ Óêðà¿íè
ã. Õàðüêîâ, ïð-ò Ëåíèíà, 60, Óêðàèíà, 61001
2 Ñëàâÿíñêèé ãîñóäàðñòâåííûé ïåäàãîãè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
ã. Ñëàâÿíñê, óë. Áàòþêà, 19, Óêðàèíà, 84116
ÎÑÎÁÅÍÍÎÑÒÈ ËÞÌÈÍÅÑÖÅÍÖÈÈ
 ÍÀÍÎÄÈÑÏÅÐÑÍÛÕ ÌÀÒÅÐÈÀËÀÕ
Êëþ÷åâûå ñëîâà: íàíî÷àñòèöû,
ëþìèíåñöåíöèÿ, íàíîòåõíîëîãèè,
ëþìèíåñöåíòíûå çîíäû
ÓÄÊ 535.37
 ðàáîòå ïðåäñòàâëåí ðÿä ïåðñïåêòèâíûõ êëàññîâ ëþìèíåñöèðóþùèõ íàíîäèñïåðñ-
íûõ ìàòåðèàëîâ. Ïðîàíàëèçèðîâàíû ìåõàíèçìû ôîðìèðîâàíèÿ îïòè÷åñêèõ è
ëþìèíåñöåíòíûõ ñâîéñòâ íàíî÷àñòèö è ïðîäåìîíñòðèðîâàíî èõ êîíêðåòíîå ïðè-
ìåíåíèå â òåõíè÷åñêèõ ðàçðàáîòêàõ, à òàêæå ïðèâåäåíû ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ
íàíî÷àñòèö â êà÷åñòâå ëþìèíåñöåíòíûõ ìåòîê è çîíäîâ äëÿ âèçóàëèçàöèè è äèàã-
íîñòèêè âàæíûõ áèîëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ.
 ñâÿçè ñ èíòåíñèâíûì ðàçâèòèåì íàíîòåõíîëîãèé, â ÷àñòíîñòè
ìåòîäîâ ñèíòåçà íàíîäèñïåðñíûõ ìàòåðèàëîâ, ïîÿâèëñÿ áîëüøîé âû-
áîð ëþìèíåñöèðóþùèõ íàíîêëàñòåðîâ ðàçëè÷íîãî õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà
è ñòðîåíèÿ, êîòîðûå èìåþò ïîòåíöèàëüíî øèðîêèé äèàïàçîí ïðèìåíå-
íèÿ [1–5]. Îíè ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû â ñèñòåìàõ ãëîáàëüíîãî ðà-
äèàöèîííîãî è ýêîëîãè÷åñêîãî ìîíèòîðèíãà (ïîðòàëàõ ðàäèàöèîííîãî
ìîíèòîðèíãà, ñïåêòðîñêîïè÷åñêèõ ïîðòàëàõ), ìåäèöèíñêîé äèàãíîñòè-
êè è äîëãîâðåìåííîãî ìîíèòîðèíãà ñîñòîÿíèÿ áèîëîãè÷åñêèõ îáúåê-
òîâ, â òåõíîëîãèÿõ ïðèìåíåíèÿ ñòâîëîâûõ êëåòîê, ïðè ñîçäàíèè èñòî÷-
íèêîâ ýíåðãèè, ðàáîòàþùèõ íà îñíîâå ôîòîâîëüòàè÷åñêîãî ýôôåêòà,
ïðè ðàçðàáîòêå ïðèíöèïèàëüíî íîâûõ ýëåìåíòîâ è óçëîâ îïòè÷åñêèõ è
êâàíòîâûõ êîìïüþòåðîâ, â äèñïëåéíîé òåõíèêå (â ñèñòåìàõ îòîáðà-
æåíèÿ âèäåîèíôîðìàöèè, ðåíòãåíîâñêèõ ýêðàíàõ) è òåõíîëîãèÿõ ïîëó-
÷åíèÿ ìåòàìàòåðèàëîâ. Ëþìèíåñöåíöèåé îáëàäàþò íåêîòîðûå òèïû
íàíî÷àñòèö, êîòîðûå ñóùåñòâåííî ðàçëè÷àþòñÿ ïî ñâîåé ñòðóêòóðå è
ñâîéñòâàì, à òàêæå ïî ìåõàíèçìó ôîðìèðîâàíèÿ ëþìèíåñöåíöèè.
Ñ îïðåäåëåííîé ñòåïåíüþ óñëîâíîñòè ê ëþìèíåñöèðóþùèì íàíî÷àñòè-
öàì ìîæíî îòíåñòè ïîëóïðîâîäíèêîâûå è äèýëåêòðè÷åñêèå íåîðãàíè-
÷åñêèå íàíîêðèñòàëëû, àêòèâèðîâàííûå íàíîêðèñòàëëû äèýëåêòðèêîâ,
À.À. ÌÀÑÀËÎÂ, À.Â. ÑÎÐÎÊÈÍ,
Ñ.Ë. ÅÔÈÌÎÂÀ,
È.Þ. ÊÓÐÈËÜ×ÅÍÊÎ,
Þ.Â. ÌÀËÞÊÈÍ, 2011
©
4
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2011, ¹ 1
îðãàíè÷åñêèå êëàñòåðû ðàçíîãî ñòðîåíèÿ (J-àãðå-
ãàòû, ìèöåëëû, ëèïîñîìû, äåíäðèìåðû, ïîëèìåð-
íûå íàíî÷àñòèöû) [1–5].
Óíèêàëüíûå ñâîéñòâà ëþìèíåñöèðóþùèõ íà-
íî÷àñòèö ñâÿçàíû ïðåæäå âñåãî ñ ïðîÿâëåíèåì
êâàíòîâî-ðàçìåðíîãî ýôôåêòà [6, 7], êîòîðûé
ìîæåò ñóùåñòâåííî ìîäèôèöèðîâàòü ñïåêòð èõ
ýëåêòðîííûõ, ýêñèòîííûõ è ôîíîííûõ ñîñòîÿ-
íèé [1–5]. Â ñâÿçè ñ ýòèì ñóùåñòâåííî ìîãóò ìå-
íÿòüñÿ îïòè÷åñêèå è ëþìèíåñöåíòíûå ñâîéñòâà
íàíî÷àñòèö, à òàêæå ðåëàêñàöèîííûå ïðîöåññû,
îïðåäåëÿþùèå èõ ëþìèíåñöåíòíóþ äèíà-
ìèêó [1–5]. Íèæå áóäóò ïðîäåìîíñòðèðîâàíû
íåêîòîðûå îñîáûå ìåõàíèçìû ôîðìèðîâàíèÿ
îïòè÷åñêèõ è ëþìèíåñöåíòíûõ ñâîéñòâ â íàíî-
äèñïåðñíûõ ìàòåðèàëàõ è ïðîàíàëèçèðîâàíû ëþ-
ìèíåñöåíòíûå õàðàêòåðèñòèêè íåñêîëüêèõ òèïîâ
íàíî÷àñòèö, èíòåðåñíûõ ñ òî÷êè çðåíèÿ ðàçâè-
òèÿ è ïðèìåíåíèÿ íàíîòåõíîëîãèé è îáëàäàþùèõ
íàèáîëüøèì ïîòåíöèàëîì ïðèìåíåíèÿ.
Ëþìèíåñöèðóþùèå íåîðãàíè÷åñêèå
íàíîêðèñòàëëû äèýëåêòðèêîâ
è ïîëóïðîâîäíèêîâ
 íàñòîÿùåå âðåìÿ èçâåñòåí öåëûé ðÿä íå-
îðãàíè÷åñêèõ äèýëåêòðè÷åñêèõ (îêñèäîâ, ñèëè-
êàòîâ, ôîñôàòîâ, ñóëüôàòîâ è ò. ä.) è ïîëóïðî-
âîäíèêîâûõ (AII-BVI, AIII-BV) êðèñòàëëîâ [8,
9].  îòëè÷èå îò ìåòàëëè÷åñêèõ, ïîëóïðîâîä-
íèêîâûå è äèýëåêòðè÷åñêèå êðèñòàëëû îáëàäà-
þò äîñòàòî÷íî øèðîêîé çîíîé çàïðåùåííûõ
ýíåðãèé (1–12 ýÂ) [8, 9], ÷òî ïîçâîëÿåò íàáëþ-
äàòü èõ ëþìèíåñöåíöèþ. Êðèñòàëëû ïîëóïðî-
âîäíèêîâ è äèýëåêòðèêîâ ìîãóò îáëàäàòü ñîá-
ñòâåííîé (ýêñèòîííîé) ëþìèíåñöåíöèåé, à òàê-
æå àêòèâèðîâàííîé ëþìèíåñöåíöèåé, êîòîðàÿ
îáóñëîâëåíà ñâå÷åíèåì ïðèìåñíûõ èîíîâ, ñïå-
öèàëüíî ââåäåííûõ â êðèñòàëëè÷åñêóþ ìàòðè-
öó. Äàëåå áóäóò ïîäðîáíî ïðîàíàëèçèðîâàíû
íàíîêðèñòàëëû äèýëåêòðèêîâ è ìåíåå äåòàëüíî –
ïîëóïðîâîäíèêîâ.
Àêòèâèðîâàííûå íàíîêðèñòàëëû
äèýëåêòðèêîâ
Èñïîëüçóÿ ìíîãî÷èñëåííûå ìåòîäû ñîâðå-
ìåííîé õèìèè, ìîæíî ïîëó÷èòü íàíîäèñïåðñíûå
ïîðîøêîâûå èëè êîëëîèäíûå àíñàìáëè íàíî-
êðèñòàëëîâ äèýëåêòðèêîâ, êîòîðûå â áîëüøèíñòâå
ñëó÷àåâ èìåþò îáúåìíûé àíàëîã [10, 11]. Òàê,
íåîðãàíè÷åñêèé íàíîôîñôîð íà îñíîâå àêòèâè-
ðîâàííûõ íàíîêðèñòàëëîâ äèýëåêòðèêîâ è ïîëó-
ïðîâîäíèêîâ, îáëàäàÿ óíèêàëüíûìè ñâîéñòâà-
ìè (íåîãðàíè÷åííîé ôîòîñòàáèëüíîñòüþ,
øèðîêèì äèàïàçîíîì âàðèàöèè âðåìåíè âûñâå-
÷èâàíèÿ, óçîñòüþ ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé), ñïîñî-
áåí çàìåíèòü îðãàíè÷åñêèå ëþìèíîôîðû â íå-
êîòîðûõ ñôåðàõ òðàäèöèîííîãî ïðèìåíåíèÿ,
à òàêæå îáåñïå÷èòü ïðèíöèïèàëüíî íîâûå âîç-
ìîæíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ.
Ïðîñòðàíñòâåííîå îãðàíè÷åíèå è ðàçâèòàÿ
ïîâåðõíîñòü íàíîêðèñòàëëîâ ÿâëÿþòñÿ ïðè÷è-
íîé ïîÿâëåíèÿ â ëþìèíåñöåíöèè è ëþìèíåñöåíò-
íîé äèíàìèêå ïðèìåñíûõ èîíîâ çíà÷èòåëüíûõ
ýôôåêòîâ, êîòîðûå íå íàáëþäàþòñÿ ïðè èññëå-
äîâàíèè ìèêðîííûõ àíàëîãîâ. Äåéñòâèòåëüíî,
âîïðîñ î âëèÿíèè êâàíòîâî-ðàçìåðíîãî ýôôåê-
òà íà îïòè÷åñêèå è ëþìèíåñöåíòíûå ñâîéñòâà
àêòèâèðîâàííûõ íàíîêðèñòàëëîâ ÿâëÿåòñÿ ãëàâ-
íûì ïðè èçó÷åíèè ñâîéñòâ íàíîêðèñòàëëîâ.
Ïðÿìîå ïðîÿâëåíèå êâàíòîâî-ðàçìåðíîãî ýô-
ôåêòà íà ýëåêòðîííûõ ñîñòîÿíèÿõ ïðèìåñíûõ
èîíîâ íåâîçìîæíî â ñèëó çíà÷èòåëüíîé ëîêàëè-
çàöèè èõ âîëíîâûõ ôóíêöèé, êîòîðàÿ ñîñòàâëÿ-
åò ~1,0 A ° , ÷òî çíà÷èòåëüíî ìåíüøå ïîñòîÿííîé
ðåøåòêè ëþáîãî êðèñòàëëà. Îäíàêî ïðèìåñíûé
èîí ñïîñîáåí «÷óâñòâîâàòü» ðàçìåð íàíîêðèñ-
òàëëà ÷åðåç ýëåêòðîí-ôîíîííîå âçàèìîäåéñòâèå,
êîòîðîå ìîæåò ñóùåñòâåííî ìîäèôèöèðîâàòü-
ñÿ â ðåçóëüòàòå äåéñòâèÿ êâàíòîâî-ðàçìåðíîãî
ýôôåêòà â ôîíîííîé ïîäñèñòåìå íàíîêðèñòàë-
ëà. Ïðè÷åì èç-çà èçìåíåíèÿ ïëîòíîñòè ôîíîí-
íûõ ñîñòîÿíèé è ïîÿâëåíèÿ ùåëè çàïðåùåííûõ
ýíåðãèé â íèçêî÷àñòîòíîé îáëàñòè ôîíîííîãî
ñïåêòðà íàíîêðèñòàëëà ìîäèôèöèðóåòñÿ êàê
ëèíåéíîå, òàê è êâàäðàòè÷íîå ýëåêòðîí-ôîíîí-
íîå âçàèìîäåéñòâèå ïðèìåñíîãî èîíà. Ëèíåé-
íîå âçàèìîäåéñòâèå îòâå÷àåò çà áåçûçëó÷àòåëü-
íóþ ðåëàêñàöèþ âîçáóæäåííûõ ýëåêòðîííûõ
ñîñòîÿíèé ïðèìåñíîãî èîíà, à êâàäðàòè÷íîå –
çà òåìïåðàòóðíîå óøèðåíèå áåñôîíîííûõ ñïåêò-
ðàëüíûõ ëèíèé.
Îáà ïðîÿâëåíèÿ êâàíòîâî-ðàçìåðíîãî ýôôåê-
òà ÷åðåç ýëåêòðîí-ôîíîííîå âçàèìîäåéñòâèå
èññëåäîâàëè ýêñïåðèìåíòàëüíî â ðàáîòàõ [12, 13].
ÍÀÍÎ×ÀÑÒÈÖÛ, ÍÀÍÎÊËÀÑÒÅÐÛ, ÍÓËÜÌÅÐÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ
5
М
АТ
ЕР
ИА
ЛО
ВЕ
Д
ЕН
ИЕ
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2011, ¹ 1
Íàèáîëåå ÿðêèå è óáåäèòåëüíûå ðåçóëüòàòû
ïîëó÷åíû ïðè èñïîëüçîâàíèè òåõíèêè îäíî-
ìîëåêóëÿðíîé ñïåêòðîñêîïèè (SMS) [14], êîòî-
ðàÿ ïîçâîëÿåò ñíèìàòü ñïåêòðû ëþìèíåñöåí-
öèè, ñïåêòðû âîçáóæäåíèÿ è êðèâûå çàòóõàíèÿ
ëþìèíåñöåíöèè îäèíî÷íîãî íàíîêðèñòàëëà [15].
 ðàáîòå [16] áûëà îïèñàíà ñèëüíî çàìåäëåí-
íàÿ ðåëàêñàöèÿ ýëåêòðîííûõ âîçáóæäåíèé ïî
øòàðêîâñêèì êîìïîíåíòàì ðàñùåïëåííîãî òåð-
ìà 1D2 ïðèìåñíîãî èîíà Pr3+ â íàíîêðèñòàëëå
Y2SiO5:Pr3+. Â ðåçóëüòàòå ýòîãî íàáëþäàëè ëþ-
ìèíåñöåíöèþ ïðè ïåðåõîäå ñ âîçáóæäåííûõ
øòàðêîâñêèõ êîìïîíåíò ðàñùåïëåííîãî òåðìà
1D2 (ðèñ. 1), ÷òî íåâîçìîæíî â ñëó÷àå îáúåì-
íûõ êðèñòàëëîâ [16].
Ðàçâèòàÿ ïîâåðõíîñòü íàíîêðèñòàëëà îïðå-
äåëÿåò ïðèíöèïèàëüíî èíóþ òåðìîäèíàìèêó
âõîæäåíèÿ ïðèìåñíûõ èîíîâ, à èìåííî èìååò
ìåñòî èõ íåðàâíîìåðíîå ðàñïðåäåëåíèå ïî
îáúåìó [17, 18]. Îáû÷íî â êðèñòàëëàõ çàìåùå-
íèå ðåãóëÿðíûõ èîíîâ ïðèìåñíûìè îñóùåñòâ-
ëÿåòñÿ ñëó÷àéíûì îáðàçîì ñ ðàâíîìåðíûì ðàñ-
ïðåäåëåíèåì ïî âñåìó îáúåìó êðèñòàëëà [19].
Ïðàêòè÷åñêîå ïðèìåíåíèå àêòèâèðîâàííûõ êðèñ-
òàëëîâ âñåãäà òðåáóåò èõ èíòåíñèâíîé ëþìè-
íåñöåíöèè, êîòîðóþ ìîæíî óâåëè÷èâàòü äî îï-
ðåäåëåííîãî ïðåäåëà çà ñ÷åò ïîâûøåíèÿ
êîíöåíòðàöèè èîíîâ àêòèâàòîðà. Îäíàêî ñóùå-
ñòâóåò ïîðîã êîíöåíòðàöèîííîãî òóøåíèÿ, âûøå
êîòîðîãî óâåëè÷åíèå êîíöåíòðàöèè ñòàíîâèòñÿ
áåñïîëåçíûì.  ÷àñòíîñòè, äëÿ ðåäêîçåìåëü-
íûõ èîíîâ ñóùåñòâóåò ñïåöèôè÷åñêèé ìåõà-
íèçì êîíöåíòðàöèîííîãî òóøåíèÿ, êîòîðûé
ñâÿçàí ñ êðîññ-ðåëàêñàöèåé ýëåêòðîííûõ âîç-
áóæäåíèé è îñóùåñòâëÿåòñÿ ìåæäó äâóìÿ è
áîëåå îäíîòèïíûìè èîíàìè, îäèí èç êîòîðûõ
íàõîäèòñÿ â âîçáóæäåííîì ñîñòîÿíèè [20, 21].
Êàê ïðàâèëî, â íàíîêðèñòàëëàõ íåò óäîâëåòâîðè-
òåëüíîãî ñîâïàäåíèÿ ïî ýíåðãèÿì óðîâíåé èîíîâ,
ó÷àñòâóþùèõ â êðîññ-ðåëàêñàöèè, ÷òî òðåáóåò
íàëè÷èÿ ôîíîíîâ [20, 21], ïîýòîìó â íàíîêðèñ-
òàëëàõ ñëåäóåò îæèäàòü áîëåå âûñîêîãî ïîðîãà
êîíöåíòðàöèîííîãî òóøåíèÿ ëþìèíåñöåíöèè ïðè-
ìåñíûõ èîíîâ. Ýòî áûëî ïðîäåìîíñòðèðîâàíî
Ðèñ. 1. Ñïåêòð ïîãëîùåíèÿ êðèñòàëëà Y2SiO5:Pr3+ (à);
ñïåêòð ëþìèíåñöåíöèè íàíîêðèñòàëëà Y2SiO5:Pr3+ (á);
ñïåêòð ëþìèíåñöåíöèè êðèñòàëëà Y2SiO5:Pr3+ (â)
Ðèñ. 2. Êðèâûå çàòóõàíèÿ 1D2→3H4-ëþìèíåñöåíöèè â
íàíîêðèñòàëëàõ Y2SiO5:Pr3+ ïðè êîíöåíòðàöèè àêòèâà-
òîðà 1 àò.% (1), 2 aò.% (2), 4 àò.% (3), 10 àò.% (4)
17500 17000 16500 16000 15500
Âîëíîâîå ÷èñëî, ñì-1
à 1
2
34
5
á
4 3
Ëþìèíèñöåíöèÿ ñ
âîçá. øòàðê. óðîâíåé
3′
1′
2′
9′3
2
â
2,
1,5
1,0
0,5
0,0
-0,5
-1,0
-0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0
lg t
Íåóïîðÿäî÷åííàÿ ôàçà
1
2
3
4
Óïîðÿäî÷åííàÿ ôàçà
lg(ln(I/I0) + t/θ0)
6
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2011, ¹ 1
äëÿ íàíîêðèñòàëëîâ Y2SiO5:Eu3+ [22]. Îäíàêî
äëÿ èîíîâ Pr3+ â íàíîêðèñòàëëàõ Y2SiO5:Pr3+
îáíàðóæåíà îáðàòíàÿ çàêîíîìåðíîñòü [18]. Â íàíî-
êðèñòàëëàõ áûë óñòàíîâëåí ïîðîã êîíöåíòðà-
öèîííîãî òóøåíèÿ ëþìèíåñöåíöèè èîíîâ Pr3+,
êîòîðûé îêàçàëñÿ ñóùåñòâåííî íèæå ïî ñðàâ-
íåíèþ ñ êðèñòàëëàìè Y2SiO5:Pr3+ [23]. Áîëåå
òîãî, íà êðèâûõ çàòóõàíèÿ Pr3+-ëþìèíåñöåíöèè
íàáëþäàëàñü òàê íàçûâàåìàÿ óïîðÿäî÷åííàÿ
ôàçà (ðèñ. 2), ÷òî îçíà÷àåò îáðàçîâàíèå ïàð
èîíîâ Pr3+ [18]. Ïðè êîíöåíòðàöèÿõ èîíîâ Pr3+,
èññëåäîâàííûõ â ðàáîòå [18], ýòî íåâîçìîæíî.
Äëÿ îáúÿñíåíèÿ íàáëþäàåìîé îñîáåííîñòè
â âûøåóïîìÿíóòîé ðàáîòå âûñêàçàíî ïðåäïî-
ëîæåíèå î íåðàâíîìåðíîì ðàñïðåäåëåíèè èîíîâ
Pr3+ â îáúåìå íàíîêðèñòàëëà çà ñ÷åò ïðîÿâëå-
íèÿ ýôôåêòà Ãîðñêîãî [24].
Ïðè óìåíüøåíèè ðàçìåðà íàíîêðèñòàëëà
èíîãäà ìîæíî íàáëþäàòü ñäâèã ñïåêòðàëüíûõ
ëèíèé è èçìåíåíèå ñòðóêòóðû ðàñùåïëåíèÿ òåð-
ìîâ ðåäêîçåìåëüíûõ èîíîâ [15, 16]. Ñëåäóåò
èìåòü â âèäó, ÷òî ýòî íå ÿâëÿåòñÿ ïðîÿâëåíèåì
êâàíòîâî-ðàçìåðíîãî ýôôåêòà. Â ðàáîòå [15]
îïèñàíî èçìåíåíèå ðàñùåïëåíèÿ òåðìà 1D2
èîíîâ Pr3+ â íàíîêðèñòàëëàõ Y2SiO5:Pr3+ ñ
ðàçìåðîì ~5,0 íì. Ýòà îñîáåííîñòü îáóñëîâëå-
íà äðóãèì òèïîì àòîìíîé óïàêîâêè «ìàëîãî»
íàíîêðèñòàëëà, òàê êàê â íàíîêðèñòàëëå
Y2SiO5:Pr3+ ñ ðàçìåðîì ~20,0 íì ðàñùåïëåíèå
òåðìà 1D2 òàêîå æå, êàê è â îáúåìíîì êðèñòàë-
ëå [15].
Ó íàíîôîñôîðà íà îñíîâå àêòèâèðîâàííûõ
ðåäêîçåìåëüíûìè èîíàìè è èîíàìè ïåðåõîäíûõ
ìåòàëëîâ íàíîêðèñòàëëîâ äèýëåêòðèêîâ ìíîãî-
öåëåâîå ïðèìåíåíèå, ïðåæäå âñåãî â êà÷åñòâå
ñïåêòðîñäâèãàþùèõ êîìïîçèöèé â ñîâðåìåííûõ
ñâåòîòåõíè÷åñêèõ ïðèáîðàõ è ëþìèíåñöåíòíûõ
ìàòåðèàëîâ â ýêðàíàõ ðàçíîãî íàçíà÷åíèÿ, â
ñöèíòèëëÿöèîííîé è ëàçåðíîé òåõíèêå, â ýëåìåí-
òàõ îïòè÷åñêîé ïàìÿòè è îïòè÷åñêèõ êîìïüþ-
òåðîâ è ò. ä.
Äåøåâûå òåõíîëîãèè ïîëó÷åíèÿ ëþìèíåñöè-
ðóþùèõ íàíîäèñïåðñíûõ êîìïîçèöèé ïîçâîëÿþò
çíà÷èòåëüíî èçìåíèòü êîíöåïöèþ ïîèñêà ýôôåê-
òèâíûõ ìàòåðèàëîâ íà îñíîâå ìîíîêðèñòàëëîâ.
Òàê, íàïðèìåð, õîðîøî èçâåñòíûé êîììåð÷åñêèé
ñöèíòèëëÿòîð Lu2SiO5:Ce3+, êîòîðûé øèðîêî èñ-
ïîëüçóåòñÿ â äåòåêòîðàõ ïîçèòðîííî-ýìèññèîí-
íûõ òîìîãðàôîâ [25, 26], îáëàäàåò ñóùåñòâåí-
íûì íåäîñòàòêîì, à èìåííî ýôôåêòîì çàïàñà-
Ðèñ. 3. Êðèâûå ïîñëåñâå÷åíèÿ êðèñòàëëîâ ïðè ðåíò-
ãåíîâñêîì âîçáóæäåíèè, U = 150 êÂ. LSO: Ce (1), LSO:
Ce, Dy (5 àò.%) (2), LSO: Ce, Yb (0,1 àò.%) (3)
Ðèñ. 4. Ëþìèíåñöåíòíîå èçîáðàæåíèå êëåòîê ôèá-
ðîáëàñòîâ, ìå÷åííûõ íàíî÷àñòèöàìè Eu2O3
100
10
1
0,1
0 5 10 15 20
t, ìñ
2
1
3
Ïîñëåñâå÷åíèå, %
ÍÀÍÎ×ÀÑÒÈÖÛ, ÍÀÍÎÊËÀÑÒÅÐÛ, ÍÓËÜÌÅÐÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ
7
М
АТ
ЕР
ИА
ЛО
ВЕ
Д
ЕН
ИЕ
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2011, ¹ 1
Òàáëèöà. Ñðàâíåíèå õàðàêòåðèñòèê òðàäèöèîííûõ îðãàíè÷åñêèõ ëþìèíîôîðîâ è íàíîôîñôîðà
íèÿ ýíåðãèè è, êàê ñëåäñòâèå, èíòåíñèâíûì ïîñ-
ëåñâå÷åíèåì è òåðìîëþìèíåñöåíöèåé.  ðàáî-
òå [27] äàíî îáúÿñíåíèå ìåõàíèçìà çàïàñàíèÿ
ýíåðãèè â äàííîì êðèñòàëëå, è íà ýòîì îñíîâà-
íèè äëÿ ïîäàâëåíèÿ ïîñëåñâå÷åíèÿ áûëî ïðåä-
ëîæåíî ïðèìåíèòü äîïîëíèòåëüíîå äîïèðîâàíèå
äðóãèìè ðåäêîçåìåëüíûìè èîíàìè. Ðåàëèçîâàòü
ýòó èäåþ â ðàìêàõ òðàäèöèîííîé ìîíîêðèñòàë-
ëè÷åñêîé òåõíîëîãèè íå ïðåäñòàâëÿëîñü âîçìîæ-
íûì, òàê êàê âûðàùèâàíèå êðèñòàëëîâ
Lu2SiO5:Ce3+ (òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ ~2300 °C)
ÿâëÿåòñÿ äîðîãîñòîÿùåé òåõíîëîãèåé ñ ïðèìå-
íåíèåì èðèäèÿ [28]. Ñ öåëüþ ïîèñêà íåîáõîäè-
ìûõ ðåäêîçåìåëüíûõ èîíîâ äëÿ ñîäîïèðîâàíèÿ
áûëè èñïîëüçîâàíû íàíîêðèñòàëëû Lu2SiO5:Ce3+,
ïîëó÷åííûå ñ èñïîëüçîâàíèåì äåøåâûõ «ìîê-
ðûõ» òåõíîëîãèé [29]. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî â
íàíîêðèñòàëëàõ ñ ðàçìåðîì ~20,0 íì íàáëþäà-
åòñÿ ýôôåêò çàïàñàíèÿ ýíåðãèè àíàëîãè÷íî
îáúåìíûì êðèñòàëëàì [27]. Â ðåçóëüòàòå èññëå-
äîâàíèé äëÿ ñîäîïèðîâàíèÿ ïðåäëîæåíû èîíû
Yb3+ è Dy3+, êîòîðûå, ñîîòâåòñòâåííî, ïîäàâëÿ-
ëè èëè óâåëè÷èâàëè ïîñëåñâå÷åíèå êðèñòàëëîâ
Lu2SiO5:Ce3+(Yb3+ èëè Dy3+) (ðèñ. 3).
Îòäåëüíûå îáðàçöû íàíîôîñôîðà ìîãóò áûòü
èñïîëüçîâàíû â êà÷åñòâå ëþìèíåñöåíòíûõ ìåòîê
äëÿ äîëãîâðåìåííîãî ìå÷åíèÿ è ìîíèòîðèíãà
ñîñòîÿíèÿ ðàçëè÷íûõ áèîëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ [30,
31]. Â òàáëèöå ñðàâíèâàþòñÿ îñíîâíûå õàðàê-
òåðèñòèêè íàíîôîñôîðà è òðàäèöèîííûõ îðãàíè-
÷åñêèõ ëþìèíîôîðîâ. Âèäíî, ÷òî ïî ñðàâíåíèþ
ñ ïîñëåäíèìè íàíîôîñôîð îáëàäàåò ðÿäîì íåîñïî-
ðèìûõ ïðåèìóùåñòâ, ÷òî â áóäóùåì ãàðàíòèðóåò
åãî øèðîêîå ïðèìåíåíèå. Íàäî, îäíàêî, çàìåòèòü,
÷òî ìåõàíèçì âëèÿíèÿ íàíî÷àñòèö íà áèîëîãè÷åñ-
êèå îáúåêòû, êàê è ìåõàíèçì âçàèìîäåéñòâèÿ èõ,
îñòàåòñÿ ìàëîèçó÷åííûì è ïðîäîëæàåò ñëóæèòü
îáúåêòîì íàó÷íîé äèñêóññèè [30, 31]. Òåì íå ìå-
íåå, ñ ïîìîùüþ íàíîôîñôîðà âïîëíå âîçìîæíî
ïîëó÷èòü ëþìèíåñöåíòíîå èçîáðàæåíèå êëåòîê,
êàê ñëåäóåò èç ðåçóëüòàòîâ ñîâìåñòíîé ðàáîòû ñ
ñîòðóäíèêàìè Èíñòèòóòà ïðîáëåì êðèîáèîëîãèè
è êðèîìåäèöèíû ÍÀÍ Óêðàèíû Å.È. Ãîí÷àðóê,
Î.Â. Ïàâëîâè÷ (ðèñ. 4).
Ïîëóïðîâîäíèêîâûå íàíîêðèñòàëëû
Ê ïîëóïðîâîäíèêîâûì êðèñòàëëàì îòíîñÿò-
ñÿ ïðåæäå âñåãî êâàíòîâûå òî÷êè (quantum
dots, QD) [1–5, 32–35]. QD, êàê ïðàâèëî, ñî-
ñòîÿò èç ïîëóïðîâîäíèêîâ ãðóïï AII–BVI è
AIII–BV è îáëàäàþò ñîáñòâåííîé ýêñèòîííîé
ëþìèíåñöåíöèåé. Áëàãîäàðÿ êâàíòîâî-ðàçìåð-
· ·
8
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2011, ¹ 1
íîìó ýôôåêòó ñïåêòðàëüíîå ïîëîæåíèå ïîëî-
ñû ïîãëîùåíèÿ è ëþìèíåñöåíöèè QD çàâèñèò
îò èõ ðàçìåðà, ÷òî ïîçâîëÿåò âàðüèðîâàòü îï-
òè÷åñêèå ñâîéñòâà â øèðîêîì äèàïàçîíå äëè-
íû âîëí áåç èçìåíåíèÿ õèìè÷åñêîãî ñîñòà-
âà [1–5, 32–39]. QD èìåþò ðÿä ïðèâëåêàòåëüíûõ
õàðàêòåðèñòèê – ýòî îãðîìíûé êîýôôèöèåíò
ýêñòèíêöèè (~500 000 ñì–1⋅Ì–1), âûñîêèé êâàí-
òîâûé âûõîä ëþìèíåñöåíöèè (äî 0,7), ïëàâíàÿ
ïåðåñòðîéêà ñïåêòðàëüíîãî ïîëîæåíèÿ ïîëîñ
ïîãëîùåíèÿ è ëþìèíåñöåíöèè âî âñåì âèäèìîì
äèàïàçîíå, îòñóòñòâèå ôîòîõèìè÷åñêèõ ïðå-
âðàùåíèé, âîçìîæíîñòü áèîàêòèâàöèè ïîâåðõ-
íîñòè QD [1–5, 32–40]. Â ðàáîòå [41] áûëî
âûñêàçàíî ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî êâàíòîâûå òî÷-
êè íàéäóò øèðîêîå ïðèìåíåíèå â êà÷åñòâå
ëþìèíåñöåíòíûõ ìåòîê â áèîëîãèè è ìåäèöè-
íå, îäíàêî îáíàðóæèëñÿ èõ ñóùåñòâåííûé íå-
äîñòàòîê. Ëþìèíåñöåíöèÿ êâàíòîâûõ òî÷åê
ìîæåò ñëó÷àéíî èñ÷åçàòü è òàê æå ñëó÷àéíî
ïîÿâëÿòüñÿ â ðåçóëüòàòå «çàëèïàíèÿ» ýëåêòðî-
íîâ íà ëîâóøå÷íûõ óðîâíÿõ, îáóñëîâëåííûõ
ñàìèì ôàêòîì íàëè÷èÿ ïîâåðõíîñòè QD [32–
36]. Ïîïûòêè ïîáîðîòü ýòî íåãàòèâíîå ñâîé-
ñòâî QD íå ïðèíåñëè óáåäèòåëüíîãî óñïå-
õà [32–36]. Â ñâÿçè ñ ýòèì ñëåäóåò ñêàçàòü, ÷òî
èñïîëüçîâàíèå îäèíî÷íûõ QD äëÿ ìå÷åíèÿ áèî-
ëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ ñ öåëüþ äîëãîâðåìåííî-
ãî ìîíèòîðèíãà èõ ëîêàëèçàöèè, ïåðåìåùåíèÿ,
ôóíêöèîíàëüíîãî ñîñòîÿíèÿ è ò. ä. ïðåäñòàâ-
ëÿåòñÿ çàòðóäíèòåëüíûì, îäíàêî ôëóîðåñöåíò-
íûå èçîáðàæåíèÿ áèîëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ è
òêàíåé ïðè ìàññîâîì ââåäåíèè QD âïîëíå äî-
ñòóïíû [42]. Íåêîòîðûå òåõíè÷åñêèå ïðèëîæå-
íèÿ QD ñâÿçàíû ñ ñîçäàíèåì ëþìèíåñöåíòíûõ
ýêðàíîâ è ñöèíòèëëÿòîðîâ ñ áîëüøîé ïëîùà-
äüþ [32–35].
Ëþìèíåñöèðóþùèå íàíîêëàñòåðû
îðãàíè÷åñêèõ ìîëåêóë
Ëþìèíåñöèðóþùèå íàíîäèñïåðñíûå ìàòåðè-
àëû, ïîñòðîåííûå èç îðãàíè÷åñêèõ ìîëåêóë,
ïðåäñòàâëåíû øèðîêèì íàáîðîì íàíî÷àñòèö –
ýòî J-àãðåãàòû, ìèöåëëû, ëèïîñîìû, ïîëèìåð-
íûå íàíî÷àñòèöû, äåíäðèìåðû [4, 5]. Êàê è â
ñëó÷àå íàíîêðèñòàëëîâ, íèæå áóäóò ïðîàíàëè-
çèðîâàíû ëþìèíåñöåíòíûå ñâîéñòâà è îáëàñòè
ïðèìåíåíèÿ òîëüêî îãðàíè÷åííîãî êðóãà íàíî-
÷àñòèö, êîòîðûå ïðåäñòàâëÿþò èíòåðåñ äëÿ
àâòîðîâ.
J-àãðåãàòû ïîëèìåòèíîâûõ êðàñèòåëåé
J-àãðåãàòû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé íàíîêëàñòå-
ðû íåêîâàëåíòíî ñâÿçàííûõ ìîëåêóë ìîíîìå-
ðîâ ïîëèìåòèíîâûõ êðàñèòåëåé, îãðàíè÷åííûõ
ñîëüâàòíîé îáîëî÷êîé [43–45].  çàâèñèìîñòè
îò ñòðóêòóðû ìîíîìåðîâ J-àãðåãàòû ìîãóò
èìåòü ðàçëè÷íîå ñòðîåíèå; èõ ýëåêòðîííîå âîç-
áóæäåíèå õîðîøî îïèñûâàåòñÿ â ðàìêàõ ìîäå-
ëè ýêñèòîíîâ Ôðåíêåëÿ [46]. Óçêàÿ ýêñèòîííàÿ
ïîëîñà â ñïåêòðå ïîãëîùåíèÿ J-àãðåãàòîâ, ñäâè-
íóòàÿ â äëèííîâîëíîâóþ îáëàñòü ïî îòíîøåíèþ
ê ïîëîñå ïîãëîùåíèÿ ìîíîìåðîâ, ÿâëÿåòñÿ èõ
îòëè÷èòåëüíûì ïðèçíàêîì [43–46].
Íà îñíîâå ñîâðåìåííûõ ïðåäñòàâëåíèé ìîæ-
íî âûäåëèòü äâà ãëàâíûõ ôàêòîðà, êîòîðûå
îïðåäåëÿþò îïòè÷åñêèå è ëþìèíåñöåíòíûå
ñâîéñòâà J-àãðåãàòîâ. Ýòè ìàòåðèàëû õàðàêòå-
ðèçóþòñÿ çíà÷èòåëüíûì ñòàòè÷åñêèì (òîïîëî-
ãè÷åñêèì è ýíåðãåòè÷åñêèì) áåñïîðÿäêîì,
êîòîðûé äèêòóåòñÿ ñòðóêòóðîé ñîëüâàòíîé îáî-
ëî÷êè [46–48]. Êðîìå òîãî, ÷àñòî ðåàëèçóåòñÿ
ñëó÷àé ñèëüíîé ýêñèòîí-ôîíîííîé ñâÿçè [49–56].
Ñòàòè÷åñêèé áåñïîðÿäîê J-àãðåãàòîâ ÿâëÿ-
åòñÿ ïðè÷èíîé ñèëüíîé ëîêàëèçàöèè ýêñèòîíîâ,
÷òî íàèáîëåå îò÷åòëèâî ïðîÿâëÿåòñÿ íà äëèí-
íîâîëíîâîì êðàþ ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ (ðèñ. 5)
[47, 48, 57]. Â ýòîé îáëàñòè îáðàçóþòñÿ ëîêàëè-
çîâàííûå ýêñèòîíû, ëèøåííûå ïîäâèæíîñòè [46–
48, 57], è íàîáîðîò, â ìàêñèìóìå ïîëîñû ïîãëî-
ùåíèÿ J-àãðåãàòîâ âîçáóæäàþòñÿ ïîäâèæíûå
ýêñèòîíû ñî ñðåäíèì ïðîáåãîì ~100 ìîíîìå-
ðîâ [57–59]. Òàêèì îáðàçîì, ñòàòè÷åñêèé áåñ-
ïîðÿäîê çíà÷èòåëüíî âëèÿåò íà ýêñèòîííûé
òðàíñïîðò â ïîäîáíûõ ìàòåðèàëàõ.
Ñèëüíîå ýêñèòîí-ôîíîííîå âçàèìîäåé-
ñòâèå ïðèâîäèò ê àâòîëîêàëèçàöèè (äèíàìè÷åñ-
êîé ëîêàëèçàöèè) ýêñèòîíîâ â J-àãðåãàòàõ [49–
52]. Ýòî ÿâëåíèå ìîæíî íàáëþäàòü ïî ïîÿâëå-
íèþ ïîëîñû ñâå÷åíèÿ àâòîëîêàëèçîâàííûõ ýê-
ñèòîíîâ (ðèñ. 6). Îäíîâðåìåííîå íàáëþäåíèå
ïîëîñû ñâå÷åíèÿ ñâîáîäíûõ è àâòîëîêàëèçîâà-
íûõ ýêñèòîíîâ ñâèäåòåëüñòâóåò î íàëè÷èè
ÍÀÍÎ×ÀÑÒÈÖÛ, ÍÀÍÎÊËÀÑÒÅÐÛ, ÍÓËÜÌÅÐÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ
9
М
АТ
ЕР
ИА
ЛО
ВЕ
Д
ЕН
ИЕ
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2011, ¹ 1
áàðüåðà àâòîëîêàëèçàöèè, ÷òî íåîáû÷íî äëÿ
ñèñòåì ñ îäíîìåðíûì ýêñèòîííûì òðàíñïîð-
òîì [49–52, 60–62]. Îáúÿñíèòü ýòî ïðîòèâîðå-
÷èå óäàëîñü â ðàìêàõ ìîäåëè, êîòîðàÿ ðàññìàò-
ðèâàåò îäíîìåðíûé ýêñèòîííûé òðàíñïîðò è
äâóõìåðíóþ äåôîðìàöèþ [52, 55]. Âèäèìî,
àâòîëîêàëèçàöèÿ ýêñèòîíîâ – ðàñïðîñòðàíåííîå
ÿâëåíèå äëÿ J-àãðåãàòîâ è èìåííî îíà ÿâëÿåòñÿ
ïðè÷èíîé ìàëîãî êâàíòîâîãî âûõîäà ëþìèíåñ-
öåíöèè [63].
Âàæíî îòìåòèòü, ÷òî äëÿ J-àãðåãàòîâ âïåð-
âûå ïðîäåìîíñòðèðîâàíà âîçìîæíîñòü óïðàâ-
ëåíèÿ áåñïîðÿäêîì çà ñ÷åò èçìåíåíèÿ ñòðóêòó-
ðû ñîëüâàòíîé îáîëî÷êè [47, 48, 52, 56]. Çàêîíî-
ìåðíûìè îêàçàëèñü äâà ðåçóëüòàòà: ó áîëåå
ñîâåðøåííûõ J-àãðåãàòîâ èñ÷åçàåò ñèëüíàÿ ëî-
êàëèçàöèÿ ýêñèòîíîâ íà äëèííîâîëíîâîì êðàþ
ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ è ïîäàâëÿåòñÿ ýôôåêò
àâòîëîêàëèçàöèè ýêñèòîíîâ [47, 48, 52, 56].
 ñèëó áîëüøèõ êîýôôèöèåíòîâ ýêñòèíêöèè
(~200 000 ñì–1⋅Ì–1) J-àãðåãàòû òðàäèöèîííî
èñïîëüçóþòñÿ â êà÷åñòâå ñåíñèáèëèçàòîðîâ ðàç-
ëè÷íûõ ôîòîìàòåðèàëîâ [55] (îòìåòèì, ÷òî
ðå÷ü èäåò î êîýôôèöèåíòå ýêñòèíêöèè ïî îòíî-
øåíèþ ê ìîíîìåðàì, òàê êàê êîíöåíòðàöèÿ
J-àãðåãàòîâ â ðàñòâîðå ÷àùå âñåãî íåèçâåñòíà;
åñëè ó÷åñòü, ÷òî îáû÷íî äëèíà äåëîêàëèçàöèè
ýêñèòîíîâ â J-àãðåãàòàõ, îïðåäåëÿþùàÿ èõ îï-
òè÷åñêèå ñâîéñòâà, ñîñòàâëÿåò 10 è áîëåå ìîíî-
ìåðîâ, òî êîýôôèöèåíòû ýêñòèíêöèè îêàçû-
âàþòñÿ îãðîìíûìè). Ïî òîé æå ïðè÷èíå äàí-
íûå ìàòåðèàëû ïåðñïåêòèâíû äëÿ ïðèìåíåíèÿ
â ôîòîâîëüòàè÷åñêèõ ÿ÷åéêàõ [64, 65].
J-àãðåãàòû ïðåäñòàâëÿþò çíà÷èòåëüíûé èí-
òåðåñ ïðè èñïîëüçîâàíèè â êà÷åñòâå ëþìèíåñ-
Ðèñ. 6. Ñïåêòðû ëþìèíåñöåíöèè (λâîçá = 532 íì) J-àã-
ðåãàòîâ amphi-PIC ïðè 1,5 Ê (1) è ïðè 80 Ê (2). Ïóíêòè-
ðîì ïîêàçàíà J-ïîëîñà ïðè 1,5 Ê. Ñîäåðæàíèå âîäû â
áèíàðíîì ðàñòâîðå ÄÌÔÀ/âîäà – 50%
0,9
0,6
0,3
0,0
550 575 600 625 650 675 700
Äëèíà âîëíû, íì
1
2
Èíòåíñèâíîñòü, îòí. åä.
Ðèñ. 5. Ñðàâíåíèå ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ J-àãðåãàòîâ
amphi-PIC (J-ïîëîñû) (êðèâàÿ 1) ñ ïîëîñîé â ñïåêòðå
âîçáóæäåíèÿ ëþìèíåñöåíöèè ëîâóøêè (êðèâàÿ 2,
λðåã = 680 íì) äëÿ J-àãðåãàòîâ â ðàñòâîðå ñ ñîäåðæàíè-
åì âîäû 50% ïðè 80 Ê (à); ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ ëîêàëè-
çîâàííûõ ýêñèòîíîâ, ïîëó÷åííàÿ ïðè âû÷èòàíèè êðè-
âîé 2 èç êðèâîé 1 (á)
0,9
0,6
0,3
0,0
0,2
0,1
0,0
560 580 600 620
Äëèíà âîëíû, íì
1
2
a
á
Èíòåíñèâíîñòü, îòí. åä.
10
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2011, ¹ 1
öåíòíûõ çîíäîâ â áèîëîãèè è ìåäèöèíå [66, 67].
Òàê, íàïðèìåð, J-àãðåãàòû ìîëåêóë JC-1 îáëà-
äàþò óíèêàëüíûì ñâîéñòâîì îáðàçîâûâàòüñÿ íà
ìåìáðàíàõ ìèòîõîíäðèé æèâûõ êëåòîê [66, 67],
Ðèñ. 8. Ñïåêòðû ïîãëîùåíèÿ (ñïëîøíàÿ êðèâàÿ) è ëþ-
ìèíåñöåíöèè (ïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ) (λâîçá = 530 íì) Cyan-
βTh (0,1 ìM) â ïðèñóòñòâèè ÄÍÊ (0,6⋅10–4 ìîëü ïàð
îñíîâàíèé/ë) (a), ÐÍÊ (1,2⋅10–4 ìîëü îñíîâàíèé/ë) (á)
ïðè÷åì ôèçèîëîãè÷åñêîå ñîñòîÿíèå ìèòî-
õîíäðèé, çàâèñÿùåå îò âåëè÷èíû ìåìáðàííîãî
ïîòåíöèàëà, íàïðÿìóþ ñâÿçàíî ñ ñàìèì ñóùåñòâî-
âàíèåì J-àãðåãàòîâ è èõ ëþìèíåñöåíöèåé [66,
67]. Ñîâìåñòíî ñ ñîòðóäíèêàìè Èíñòèòóòà ïðî-
áëåì êðèîáèîëîãèè è êðèîìåäèöèíû ÍÀÍÓ
Å.È. Ãîí÷àðóê, Î.Â. Ïàâëîâè÷ àâòîðû ïðîäå-
ìîíñòðèðîâàëè ïåðñïåêòèâíîñòü ïðèìåíåíèÿ
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
450 500 550 600 650 700
Äëèíà âîëíû, íì
80
60
40
20
0
Î
ïò
è÷
åñ
êà
ÿ ï
ëî
òí
îñ
òü
Ë
þ
ìè
íå
ñö
åí
èö
èÿ
, î
òí
. å
ä.
á
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
450 500 550 600 650 700
Äëèíà âîëíû, íì
800
600
400
200
0
Î
ïò
è÷
åñ
êà
ÿ ï
ëî
òí
îñ
òü
Ë
þ
ìè
íå
ñö
åí
èö
èÿ
, î
òí
. å
ä.
à
Ðèñ. 7. Ôëóîðåñöåíòíîå èçîáðàæåíèå êóëüòóðû êëåòîê
ôèáðîáëàñòîâ ÷åëîâåêà, îêðàøåííûõ çîíäîì JC-1
äî (à) è ïîñëå (á) êðèîêîíñåðâàöèè è ïîñëåäóþùåãî
êóëüòèâèðîâàíèÿ â òå÷åíèå 24 ÷
à
á
ÍÀÍÎ×ÀÑÒÈÖÛ, ÍÀÍÎÊËÀÑÒÅÐÛ, ÍÓËÜÌÅÐÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ
11
М
АТ
ЕР
ИА
ЛО
ВЕ
Д
ЕН
ИЕ
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2011, ¹ 1
J-àãðåãàòîâ äëÿ îïåðàòèâíîãî êîíòðîëÿ ñîñòîÿ-
íèÿ êëåòî÷íîãî ìàòåðèàëà ïîñëå êðèîêîíñåðâà-
öèè (ðèñ. 7) [68]. Êðîìå òîãî, ýòè ìàòåðèàëû
ñïåöèôè÷åñêè âçàèìîäåéñòâóþò ñ âàæíûìè áèî-
ëîãè÷åñêèìè îáúåêòàìè, òàêèìè êàê ÄÍÊ è
ÐÍÊ (ðèñ. 8) [69, 70].
Áëàãîäàðÿ ñõîäíûì ýêñèòîííûì ñâîéñòâàì
J-àãðåãàòû ïîëèìåòèíîâûõ êðàñèòåëåé ìîãóò
ðàññìàòðèâàòüñÿ â êà÷åñòâå ìîäåëüíûõ ñèñ-
òåì, èìèòèðóþùèõ ñâåòîñîáèðàþùèå àíòåííû
â ôîòîñèíòåçèðóþùèõ êîìïëåêñàõ [71–73].
Ìèöåëëû
ïîâåðõíîñòíî-àêòèâíûõ âåùåñòâ
Îðãàíèçîâàííûå àíñàìáëè ìîëåêóë ïîâåðõ-
íîñòíî-àêòèâíûõ âåùåñòâ (ÏÀÂ), òàê íàçûâàå-
ìûå ìèöåëëû, ñàìè ïî ñåáå íå ëþìèíåñöèðó-
þò [74]. Îäíàêî îíè îáëàäàþò óíèêàëüíûì ñâîé-
ñòâîì – ñïîñîáíîñòüþ ñîëþáèëèçèðîâàòü
îðãàíè÷åñêèå è íåîðãàíè÷åñêèå ëþìèíîôîðû è,
òàêèì îáðàçîì, ïðèîáðåòàòü ëþìèíåñöåíòíûå
ñâîéñòâà [74–76]. Ìèöåëëû ÏÀÂ êàê ñâîåîá-
ðàçíûå íàíîêîíòåéíåðû ìîãóò áûòü èñïîëüçî-
âàíû äëÿ ïîëó÷åíèÿ ëþìèíåñöåíòíûõ íàíîäèñ-
ïåðñíûõ ìàòåðèàëîâ ñ àíîìàëüíî áîëüøèì
ñäâèãîì ñïåêòðà ëþìèíåñöåíöèè ïî îòíîøåíèþ
ê ñïåêòðó ïîãëîùåíèÿ [77–83]. Äëÿ ýòîãî áûë
èñïîëüçîâàí äâóõêàñêàäíûé áåçûçëó÷àòåëüíûé
ïåðåíîñ ýíåðãèè ýëåêòðîííîãî âîçáóæäåíèÿ ìåæ-
äó òðåìÿ ëþìèíîôîðàìè DiO, DiI è DiD, ñîëþ-
áèëèçèðîâàííûìè â ìèöåëëàõ äîäåöèëñóëüôà-
òà íàòðèÿ (ðèñ. 9) [81]. Äîáèòüñÿ ïåðåíîñà ýíåð-
ãèè â íàíîîáúåìå ìèöåëë óäàåòñÿ ïðè íèçêîé
èñõîäíîé êîíöåíòðàöèè (~10–5–10–6 ìîëü/ë) ëþ-
ìèíîôîðîâ â èñõîäíîì ðàñòâîðèòåëå áåç äîáàâ-
ëåíèÿ ïîâåðõíîñòíî-àêòèâíîãî âåùåñòâà [81].
Ïðè óâåëè÷åíèè ÷èñëà ìîëåêóë â íàíîîáúåìå
ìèöåëëû ìåæäó íèìè èíîãäà âîçíèêàþò ðàçëè÷-
íîãî ðîäà âçàèìîäåéñòâèÿ, êîòîðûå ñïîñîáíû
ïðèâîäèòü ê âûòàëêèâàíèþ ìîëåêóë îäíîãî òèïà
ìîëåêóëàìè äðóãîãî òèïà [84, 85].
Ëèïîñîìû
Ëèïîñîìû òàê æå, êàê è ìèöåëëû, ïðåäñòàâ-
ëÿþò ñîáîé ìîëåêóëÿðíûå êëàñòåðû, êîòîðûå
îáðàçóþòñÿ èç ìîëåêóë, ñîäåðæàùèõ ïîëÿðíóþ
ãîëîâêó è íåïîëÿðíûé óãëåâîäîðîäíûé ôðàã-
ìåíò [86]. Ëèïîñîìû ñîñòîÿò èç äâîéíûõ ñëîåâ
è, â îòëè÷èå îò ìèöåëë, ÿâëÿþòñÿ áèîñîâìåñ-
òèìûìè, ò. å. ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ æèâûìè
êëåòêàìè íå ïðèâîäÿò ê èõ ãèáåëè [87–89]. Ýòî
óíèêàëüíîå ñâîéñòâî ëèïîñîì ïîçâîëÿåò èñïîëü-
çîâàòü èõ â êà÷åñòâå «êîíòåéíåðîâ» äëÿ äîñ-
òàâêè ëåêàðñòâåííûõ ôîðì è äðóãèõ âåùåñòâ
âíóòðü êëåòêè [87–89].
Ñ ïîìîùüþ ýôôåêòà íàêîïëåíèÿ îðãàíè÷åñ-
êèõ êðàñèòåëåé â äâîéíîì ëèïèäíîì ñëîå ëèïî-
ñîìû áûë ñîçäàí «êîíòåéíåð» ñ ñèãíàëüíîé ñèñ-
òåìîé, êîòîðàÿ äàåò âîçìîæíîñòü îòñëåäèòü
âçàèìîäåéñòâèå ëèïîñîìû ñ êëåòêîé è äîñòàâ-
êó âíóòðü êëåòêè àêòèâíîãî âåùåñòâà. Äëÿ ýòî-
ãî èñïîëüçîâàëè ïåðåíîñ ýíåðãèè ýëåêòðîííîãî
âîçáóæäåíèÿ ìåæäó äâóìÿ ñïåöèàëüíî ïîäî-
áðàííûìè ëþìèíîôîðàìè DiO è DiI (ðèñ. 10).
Ïðè âçàèìîäåéñòâèè ëèïîñîìû ñ êëåòêîé è âû-
õîäå ëþìèíîôîðîâ â êëåòêó ëþìèíåñöåíòíûé
ñèãíàë, ñîîòâåòñòâóþùèé áåçûçëó÷àòåëüíîìó
ïåðåíîñó ýíåðãèè îò îäíîãî ëþìèíîôîðà ê äðó-
ãîìó, èñ÷åçàåò, ïîñêîëüêó ýòîò ïðîöåññ íàïðÿ-
ìóþ ñâÿçàí ñ ðàññòîÿíèåì ìåæäó âçàèìîäåé-
Ðèñ. 9. Ñïåêòðû ëþìèíåñöåíöèè âîäíûõ ðàñòâîðîâ ñ ìè-
öåëëàìè, ñîäåðæàùèìè ìîëåêóëû DiO (1⋅10–5 ìîëü/ë) (1),
ìîëåêóëû DiI (1⋅10–5 ìîëü/ë) (2), ìîëåêóëû DiO
(1⋅10–5 ìîëü/ë), DiI (1⋅10–5 ìîëü/ë) è DiD (1⋅10–5 ìîëü/ë)
(1:1:1) (3)
140
120
100
80
60
40
20
0
500 550 600 650 700 750
Äëèíà âîëíû, íì
1
3
2
3
Ëþìèíåñöåíöèÿ, ïð. åä.
12
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2011, ¹ 1
ñòâóþùèìè ìîëåêóëàìè [90]. Ëèïîñîìû, ñíàá-
æåííûå ïîäîáíîé ñèãíàëüíîé ñèñòåìîé, ìîãóò
áûòü èñïîëüçîâàíû â ôàðìàêîêèíåòèêå äëÿ èçó-
÷åíèÿ ïðîöåññîâ, êîòîðûå ñâÿçàíû ñî âçàèìî-
äåéñòâèåì ðàçëè÷íûõ âåùåñòâ, â òîì ÷èñëå
ëåêàðñòâåííûõ ñðåäñòâ, ñ æèâûìè êëåòêàìè â
ðåàëüíîì âðåìåíè [88, 89].
Âûâîäû
Äàííàÿ ðàáîòà ñîäåðæèò àíàëèç íåêîòîðûõ
ïåðñïåêòèâíûõ êëàññîâ ëþìèíåñöèðóþùèõ íàíî-
÷àñòèö ðàçëè÷íîãî ñòðîåíèÿ è õèìè÷åñêîãî
ñîñòàâà – àêòèâèðîâàííûõ äèýëåêòðè÷åñêèõ
íàíîêðèñòàëëîâ, ïîëóïðîâîäíèêîâûõ íàíîêðèñ-
òàëëîâ, J-àãðåãàòîâ ïîëèìåòèíîâûõ êðàñèòåëåé,
ìèöåëë ÏÀÂ è ëèïîñîì, ñîäåðæàùèõ îðãàíè-
÷åñêèå ëþìèíîôîðû. Ïîêàçàíû ðàçëè÷èÿ ìåæ-
äó ñâîéñòâàìè íàíî÷àñòèö è ñîîòâåòñòâóþùèõ
îáúåìíûõ ìàòåðèàëîâ. Êâàíòîâî-ðàçìåðíûé
ýôôåêò â ôîíîííîé ïîäñèñòåìå íàíîêðèñòàëëà
ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ ëþìèíåñöåíöèè ïðè ïåðå-
õîäå ñ âîçáóæäåííûõ øòàðêîâñêèõ êîìïîíåíò
ðàñùåïëåííûõ òåðìîâ ïðèìåñíûõ ðåäêîçåìåëü-
íûõ èîíîâ. Êðîìå òîãî, ðàçâèòàÿ ïîâåðõíîñòü
íàíîêðèñòàëëîâ èçìåíÿåò èõ ôèçèêî-õèìè÷åñ-
êèå ñâîéñòâà è ïðèâîäèò ê íåîäíîðîäíîìó ðàñ-
ïðåäåëåíèþ ïðèìåñíûõ èîíîâ ïî îáúåìó, à òàê-
æå ê èçìåíåíèþ àòîìíîé óïàêîâêè äëÿ «ìàëûõ»
íàíîêðèñòàëëîâ. Óñòàíîâëåíî, ÷òî âåëè÷èíà ýê-
ñèòîí-ôîíîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ îêàçûâàåò ñó-
ùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ôîðìèðîâàíèå ëþìèíåñ-
öåíöèè ìîëåêóëÿðíûõ íàíîêëàñòåðîâ – J-àãðå-
ãàòîâ ïîëèìåòèíîâûõ êðàñèòåëåé. Îáíàðóæåíî,
÷òî ñîçäàíèå â ëèïîñîìàõ êàñêàäîâ áåçèçëó-
÷àòåëüíîãî ïåðåíîñà ýíåðãèè ìåæäó ïîëèìåòè-
íîâûìè êðàñèòåëÿìè ïîçâîëÿåò êîíòðîëèðîâàòü
âçàèìîäåéñòâèå ëèïîñîì ñ êëåòêàìè. Ïðèâåäå-
íû ïðèìåðû ïðàêòè÷åñêîãî ïðèìåíåíèÿ ëþìè-
íåñöåíòíûõ íàíî÷àñòèö â ðàçëè÷íûõ îáëàñòÿõ
íàóêè è òåõíèêè, â ÷àñòíîñòè â ìåäèöèíñêîé è
áèîëîãè÷åñêîé ñôåðàõ.
Ó ðîáîò³ ïðåäñòàâëåíî íèçêó ïåðñïåêòèâíèõ êëàñ³â ëþì³-
íåñö³þâàëüíèõ íàíîäèñïåðñíèõ ìàòåð³àë³â. Ïðîàíàë³çîâà-
íî ìåõàí³çìè ôîðìóâàííÿ îïòè÷íèõ òà ëþì³íåñöåíòíèõ âëàñ-
òèâîñòåé íàíî÷àñòèíîê ³ ïðîäåìîíñòðîâàíî êîíêðåòíå
çàñòîñóâàííÿ ¿õ ó òåõí³÷íèõ ðîçðîáêàõ, à òàêîæ íàâåäåíî
ïðèêëàäè âèêîðèñòàííÿ íàíî÷àñòèíîê ÿê ëþì³íåñöåíòíèõ
ì³òîê òà çîíä³â äëÿ â³çóàë³çàö³¿ é ä³àãíîñòèêè âàæëèâèõ
á³îëîã³÷íèõ îá’ºêò³â.
Ðèñ. 10. Ñïåêòðû ëþìèíåñöåíöèè êëåòîê ãåïàòîöèòîâ
êðûñ: FRET-ëèïîñîìû áåç êëåòîê (1), êëåòêè, èíêóáè-
ðîâàííûå ñ FRET-ëèïîñîìàìè â òå÷åíèå 0 ÷ (2),
1 ÷ (3), 3 ÷ (4), 20 ÷ (5) (a); èçìåíåíèå âî âðåìåíè
îòíîñèòåëüíîãî ñèãíàëà ëþìèíåñöåíöèè DiO,
IG /(IG + IR) è DiI, IR /(IG + IR) (á)
500
400
300
200
100
0
450 500 550 600 650 700
Äëèíà âîëíû, íì
1
2
3
4
5
Ëþìèíåñöåíöèÿ, ïð. åä.
à
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
t, ÷
á
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
I R
/(I
G
+I
R
)
I G
/(I
G
+I
R
)
ÍÀÍÎ×ÀÑÒÈÖÛ, ÍÀÍÎÊËÀÑÒÅÐÛ, ÍÓËÜÌÅÐÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ
13
М
АТ
ЕР
ИА
ЛО
ВЕ
Д
ЕН
ИЕ
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2011, ¹ 1
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: íàíî÷àñòèíêè, ëþì³íåñöåíö³ÿ, íàíîòåõ-
íîëî㳿, ëþì³íåñöåíòí³ çîíäè
There is an analysis of several perspective classes of
luminescent nanodispersed materials presented in the work.
Mechanisms of optical and luminescent properties formation
for nanoparticles have been analyzed and their definite
applications in technical developments have been demonstrated
along with some examples of nanoparticles application as
luminescent labels and probes for important biological obJects
visualization and diagnostics.
Key words: nanoparticles, luminescence, nanotechnologies,
luminescent probes
1. Ïóë-ìë. ×., Îóýíñ Ô. Íàíîòåõíîëîãèè. – Ì.: Òåõíî-
ñôåðà, 2006. – 336 ñ.
2. Ñóçäàëåâ È.Ï. Íàíîòåõíîëîãèÿ: ôèçèêî-õèìèÿ êëàñòå-
ðîâ, íàíîñòðóêòóð è íàíîìàòåðèàëîâ. – Ì.: ÊîìÊíè-
ãà, 2006. – 592 ñ.
3. Di Ventra M., Evoy S., Heflin J.R. Introduction to
Nanoscale Science and Technology. – New-York: Kluwer
Academic Publishers, 2004. – 611 p.
4. Nabok A. Organic and inorganic nanostructures. – Boston:
Artech House, 2005. – 268 p.
5. Prasad P.N. Nanophotonics. – Hoboken: John Wiley &
Sons, Inc., 2004. – 415 p.
6. Fr hlich H. Die Spezifische Warme Kleiner Metallteilchen //
Physica. – 1937. – 4, N 5. – P. 406–412.
7. Ëàíäàó Ë.Ä., Ëèôøèö Å.Ì. Òåîðåòè÷åñêàÿ ôèçèêà:
Ò. III. Êâàíòîâàÿ ìåõàíèêà (íåðåëÿòèâèñòñêàÿ òåîðèÿ). –
4-å èçä. – Ì.: Íàóêà, 1989. – 768 ñ.
8. Von Hippel A.R. Dielectric Materials and Applications. –
London: Artech House, 1995. – 436 p.
9. Yu P.Y., Cardona M. Fundamentals of Semiconductors:
Physics and Materials Properties. – Berlin: Springer,
2010. – 775 p.
10. Chemistry of Nanocrystalline Oxide Materials: Com-
bustion Synthesis, Properties and Applications / K.C. Patil,
M.S. Hegde, T. Rattan, S.T. Aruna. – New Jersey: World
Scientific Publishing Company, 2008. – 364 p.
11. Rodriguez A., Fernandez-Garcia M. Synthesis, Properties,
and Applications of Oxide Nanomaterials. – Wiley: New
York, 2007. – 717 p.
12. Malyukin Yu.V., Masalov A.A. Control of electron-phonon
dynamics by quantum confinement in isolated Y2SiO5:Pr3+
nanocrystal // Optical Materials. – 2009. – 31. – P. 1849–
1852.
13. Evidence for long range interactions between rare-earth
impurity ions in nanocrystals embedded in amorphous matrices
with the two level systems of the matrix / Meltzer R.S.,
Yen W.M., Zheng H. et al. // Phys. Rev. B. – 2001. – 64. –
P. 100201(R).
14. Single-Molecule Optical Detection, Imaging and
Spectroscopy / T. Basch , W.E. Moerner, M. Orrit,
U.P. Wild. – New York: Wiley, 1997. – 250 p.
15. Malyukin Yu.V., Masalov A.A., Zhmurin P.N. Single-ion
luminescence spectroscopy of a Y2SiO5:Pr3+ nanocluster //
Phys. Lett. A. – 2003. – 316. – P. 147–152.
16. Malyukin Yu.V., Masalov A.A., Zhmurin P.N. New
fluorescence dynamics of a single Y2SiO5:Pr3+ nanocrystal //
Opt. Commun. – 2004. – 239. – P. 409–414.
17. Tissue B.M. Synthesis and luminescence of lanthanide ions
in nanoscale insulating hosts // Chem. Mater. – 1998. – 10. –
P. 2837–2845.
18. Strong quenching of praseodymium f-f luminescence
induced by a surface of Y2SiO5:Pr3+ nanocrystal /
A. Masalov, O. Viagin, I. Ganina, Yu. Malyukin // J. Lumin. –
2009. – 129. – P. 1695–1967.
19. Kaplyanskii A.A., Macfarlane R.M. (eds.) Spectroscopy
of Solids Containing Rare Earth Ions. – Amsterdam: North-
Holland, 1987. – 754 p.
20. Lempicki A. Concentration quenching in Nd3+
stoichiometric materials // Opt.Commun. – 1977. – 23,
¹ 3. – P. 376–380.
21. Fay D., Huber G., Lenth W. Linear concentration quenching
of luminescence in rareearth laser materials // Opt.
Commun. – 1979. – 28, N 1. – P. 117–122.
22. Preparation and size effect on concentration quenching
of nanocrystalline Y2SiO5:Eu / Zhang W., Xie P., Duan C.
et al. / Chem. Phys. Lett. – 1998. – 292. – P. 133–137.
23. Strong quenching of Y2SiO5:Pr3+ nanocrystal luminescence
by praseodymium nonuniform distribution / P.N. Zhmurin,
Yu.V. Malyukin, N.V. Znamenskii, T.G. Yukina // Phys.
Stat. Sol. B. – 2007. – 244, N 9. – P. 3325–3332.
24. Gorsky W.S. Theory of Elastic Aftereffect in Unordered
Mixed Crystals (Elastic Aftereffect of the Second Kind) //
Zeit. Phys. Soviet. U. – 1935. – 8. – P. 457–471.
25. Melcher C.L., Schweizer J.S. Cerium doped lutetium
oxyorthosilicate: a fast efficient new scintillator // IEEE
Trans. Nucl. Sci. – 1992. – 39. – P. 502–513.
26. Scintillation and thermoluminescence properties of
Lu2SiO5:Ce fast scintillation crystals / P. Dorenbos,
C.W.E. van Eijk, A.J. Bos, C.L. Melcher // J. Lumin. –
1994. – 60–61. – P. 979–982.
27. Effect of coactivation with Dy3+ and Yb3+ ions on the
efficiency of energy storage in Lu2SiO5:Ce3+ crystals /
Ìàñàëîâ À.À., Âÿãèí Î.Ã., Ãàíèíà È.È. è äð. // ÏÆÒÔ. –
2009. – 35, ¹ 4. – Ñ. 6–13.
28. Czochralski growth of rare earth oxyorthosilicate single
crystals / C.L. Melcher, R.A. Manete, C.A. Peterson, J.S. Schwei-
zer // J. Crystal Growth. – 1993. – 128. – P. 1001–1007.
29. Control of energy storage of Lu2SiO5:Ce3+nanocrystals
by co-activation / Masalov A.A., Vyagin O.G., Ganina I.I.
et al. // Functional materials. – 2007. – 14, N 3. –
P. 313–316.
14
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2011, ¹ 1
30. Semiconductor Nanocrystals as Fluorescent Biological
Labels / Bruchez J.R.M., Morone M., Gin P. et al. //
Science. – 1998. – 281. – P. 2013–2016.
31. Yuan J., Wang G. Lanthanide-based luminescence probes
and time-resolved luminescence bioassays // Trends in
Analytical Chemistry. – 2006. – 25. – P. 490–497.
32. Gaponenko S.V. Optical Properties of Semiconductor
Nanocrystals – Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1998. –
260 p.
33. Alivisatos A.P. Perspectives on the physical chemistry of
semiconductor nanocrystals // J. Phys. Chem. – 1996. –
100. – P. 13226–13239.
34. Chemistry and properties of nanocrystals of different
shapes / C. Burda, X.B. Chen, R. Narayanan, M.A. El-
Sayed // Chem. Rev. – 2005. – 105. – P. 1025–1102.
35. Bimberg D., Grundman M., Ledentsov N.N. Quantum
Dot Heterostructures. – Wiley: Chichester, 1999. – 328 ð.
36. Yoffe A.D. Semiconductor quantum dots and related
systems: electronic, optical, luminescence and related
properties of low dimensional systems // Adv. Phys. –
2001. – 50. – P. 1–208.
37. Size-dependent spectroscopy of InP quantum dots /
Micic O.I., Cheong H.M., Fu H. et al. // J. Phys. Chem. B. –
1997. – 101. – P. 4904–4912.
38. Experimental determination of the extinction coefficient
of CdTe, CdSe, and CdS nanocrystals / W.W. Yu, L.H. Qu,
W.Z. Guo, X.G. Peng // Chem. Mater. – 2003. – 15. –
P. 2854–2860.
39. Scholes G.D., Rumbles G. Excitons in nanoscale systems //
Nature Mat. – 2006. – 5. – P. 683–696.
40. Determination of the Fluorescence Quantum Yield of
Quantum Dots: Suitable Procedures and Achievable
Uncertainties / Grabolle M., Spieles M., Lesnyak V. et al. /
Anal. Chem. – 2009. – 81, N 15. – P. 6285–6294.
41. Quantum Dots for Live Cells, in Vivo Imaging, and
Diagnostics / Michalet X., Pinaud F.F., Bentolila L.A.
et al. // Science. – 2005. – 307, N 5709. – P. 538–544.
42. Noninvasive Imaging of Quantum Dots in Mice / Ballou B.,
Lagerholm B.C., Ernst L.A. et al. / Bioconjugate Chem. –
2004. – 15, N 1. – P. 79–86
43. Mobius D. Scheibe aggregates // Adv. Matter. – 1995. – 7,
N 5. – P. 437–444.
44. Kobayashi T. (ed.) J-aggregates. – Singapore, New Jersey,
London, Hong Kong: World Scientific Publishing Co. Pte.
Ltd, 1996. – 596 p.
45. Øàïèðî Á.È. Ìîëåêóëÿðíûå àíñàìáëè ïîëèìåòèíî-
âûõ êðàñèòåëåé // Óñïåõè õèìèè. – 2006. – 75, ¹ 5. –
Ñ. 484–510.
46. Knoester J., Agranovich V.M. Frenkel and charge-transfer
excitons in organic solids / V.M. Agranovich, G.F. Bassani
(Eds.). Thin Films and Nanostructures: Electronic
Excitations in Organic Based Nanostructures, 31. – Oxford:
Elsevier Academic Press, 2003. – P. 1–96.
47. Íèçêîòåìïåðàòóðíàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ áåñïîðÿäêà â
1Ä-ñèñòåìàõ (J-àãðåãàòàõ) / Þ.Â. Ìàëþêèí, Î.Ã. Òîâ-
ìà÷åíêî, Ã.Ñ. Êàòðè÷, Ê. Êåìíèòö / Ôèçèêà íèçêèõ
òåìïåðàòóð. – 1998. – 24, ¹ 12. – C. 1171–1180.
48. Malyukin Yu.V., Katrich G.S., Kemnitz K. Optical
absorption spectroscopy of strongly disordered
J-aggrågates: control of off-diagonal disorder // Mol.
Cryst. Liq. Cryst. – 2000. – 348. – P. 15–26.
49. Ìàëþêèí Þ.Â., Òîâìà÷åíêî Î.Ã. Àâòîëîêàëèçàöèÿ
ýêñèòîííûõ âîçáóæäåíèé â J-àãðåãàòàõ // Ïèñüìà â
ÆÝÒÔ. – 1993. – 58, ¹ 5. – Ñ. 385–388.
50. Ìàëþêèí Þ.Â., Ñåìèíîæåíêî Â.Ï., Òîâìà÷åíêî Î.Ã.
Ïðîÿâëåíèå àâòîëîêàëèçàöèè ýêñèòîííûõ âîçáóæäå-
íèé â J-àãðåãàòàõ // ÆÝÒÔ. – 1995. –107, ¹ 3. – Ñ. 812–
824.
51. Distinctive features of exciton self-trapping in quasi-one-
dimensional molecular chains (J-aggregates) / G.S. Katrich,
K. Kemnitz, Yu.V. Malyukin, A.M. Ratner // J. of
Luminescence. – 2000. – 90. – P. 55–71.
52. Malyukin Yu.V. Coexistence of free and self-trapped excitons
in disordered J-aggregates // Phys. Stat. Sol. C. – 2006. –
3. – P. 3386–3393.
53. Topical questions in the photophysics of J aggregates //
D. Embriaco, D.V. Balagurov, G.C. La Rocca,
V.M. Agranovich / Phys. Stat. Sol. C. – 2004. – 1, N 6. –
P. 1429–1438.
54. Yamaguchi A., Kometani N., Yonezawa Y. Spectroscopic
properties of the mixed J-aggregate of unsymmetric
merocyanine dyes in wide temperature range // Thin Solid
Films. – 2006. – 513. – P. 125–135.
55. Ratner A.M., Globus M.E. Threshold properties of quasi-
one-dimensional self-trapping // Phys. Lett. A. – 1998. –
249. – P. 335–341.
56. Control of Polaron Formation in J-aggregates / I.K. Katru-
nov, S.L. Yefimova, A.V. Sorokin, Yu.V. Malyukin // Func.
Materials. – 2010. – 17, ¹ 1. – P. 52–58.
57. Coherent mechanism of exciton transport in disordered
J-aggregates / Lebedenko A.N., Grynyov R.S., Gural-
chuk G.Ya. et al. / J. Phys. Chem. C. – 2009. – 113, N 29. –
P. 12883–12887.
58. Control of Exciton Migration Efficiency in Disordered
J-Aggregates / Sorokin A.V., Filimonova I.I., Grynyov R.S.
et al. // J. Phys. Chem. C. – 2010. – 114, N 2. – P. 1299–
1305.
59. Tuszynski J.A., Jørgensen M.F., M bius D. Mechanisms
of exciton energy transfer in Scheibe aggregates // Phys.
Rev. E. – 1999. – 59. – P. 4374–4383.
60. Ðàøáà Ý.È. Òåîðèÿ ñèëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåêò-
ðîííûõ âîçáóæäåíèé ñ êîëåáàíèÿìè ðåøåòêè â ìîëå-
êóëÿðíûõ êðèñòàëëàõ // Îïòèêà è ñïåêòðîñêîïèÿ. –
1957. – 2, ¹ 1. – Ñ. 75–98.
61. Ðàøáà Ý.È., Ñòðåäæ Ì.Ä. (Ðåä.). Ýêñèòîíû. – Ì.:
Íàóêà, 1985. – 534 ñ.
ÍÀÍÎ×ÀÑÒÈÖÛ, ÍÀÍÎÊËÀÑÒÅÐÛ, ÍÓËÜÌÅÐÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ
15
М
АТ
ЕР
ИА
ЛО
ВЕ
Д
ЕН
ИЕ
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2011, ¹ 1
62. Song K.S., Williams R.T. Self-trapped excitons. – 2nd Ed.
Springer-Verlag, Berlin, Heidebelberg, New York, 1996. –
360 p.
63. Anomalous surfactant-induced enhancement of
luminescence quantum yield of cyanine dye J-aggregates /
Guralchuk G.Ya., Katrunov I.K., Grynyov R.S. et al. //
J. Phys. Chem. C. – 2008. –112, N 38. – P. 14762–14768.
64. Merocyanine Aggregation in Mesoporous Networks /
F. N esch, J.E. Moser, V. Shklover, M. Gr tzel // J. Am.
Chem. Soc. – 1996. – 118. – P. 5420–431.
65. Efficient Dye-Sensitized Solar Cell Based on oxo-
Bacteriochlorin Sensitizers with Broadband Absorption
Capability / Wang X.-F., Kitao O., Zhou H. et al. //
J. Phys. Chem. – 2009. – 113. – P. 7954–7961.
66. Intracellular heterogeneity in mitochondrial membrane
potentials revealed by a J-aggregate-forming lipophilic
cation JC-1 / Smiley S.T., Reers M., Mottola-Hartshorn C.
et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1991. – 88. –
P. 3671–3675.
67. JC-1, but not DiOC6(3) or rhodamine 123, is a reliable
fluorescent probe to assess Δψ changes in intact cells:
implications for studies on mitochondrial functionality
during apoptosis / S. Salvioli, A. Ardizzoni, C. Franceschi,
A. Cossarizza // FEBS Letters. – 1997. – 411. – P. 77–82.
68. Ïðèìåíåíèå êàðáîöèàíèíîâûõ ôëóîðåñöåíòíûõ çîí-
äîâ äëÿ îöåíêè ôóíêöèîíàëüíîãî ñîñòîÿíèÿ êóëüòè-
âèðîâàííûõ êëåòîê ïîñëå êðèîêîíñåðâàöèè / Ãîí÷à-
ðóê Å.È., Îíèùåíêî Å.Â., Òèìîí Â.Â. è äð. // Áèîïîëè-
ìåðû è êëåòêà. – 2008. – 24, ¹ 3. – Ñ. 225–231.
69. Specificity of cyanine dye L-21 aggregation in solutions
with nucleic acids / Guralchuk G.Ya., Sorokin A.V.,
Katrunov I.K. et al. // J. Fluorescence. – 2007. – 17, N 4. –
P. 370–376.
70. Ïðèìåíåíèå àãðåãàòîâ öèàíèíîâûõ êðàñèòåëåé äëÿ
äåòåêöèè íóêëåèíîâûõ êèñëîò / Ãóðàëü÷óê Ã.ß.,
Ãðèíeâ Ð.Ñ., Êàòðóíîâ È.Ê. è äð // Áèîôèç. âåñòíèê. –
2007. – 18, ¹ 1. – P. 102–107.
71. Van Amerongen H., Valkunas L., van Grondelle R.
Photosynthetic excitons. – World Scientific Publishing,
Singapore, 2000. – 604 p.
72. Kirstein S., D hne S. J-Aggregates of Amphiphilic Cyanine
Dyes: Self-Organization of Artificial Light Harvesting
Complexes // Int. J. Photoenergy. – 2006. – 2006. – P. 1–21.
73. Supramolecular Device for Artificial Photosynthetic
Mimics As Helix-Mediated Antenna / O.-K. Kim,
J. Melinger, S.-J. Chung, M. Pepitone // Reaction Center
Ensemble Org. Lett. – 2008. – 10. – P. 1625–1628.
74. Colloidal Surfactants, Some Physicochemical Properties /
K. Shinoda, T. Nakagawa, H. Tamamushi, T.I. Semura. –
New York and London: Academic Press, 1963. – 365 p.
75. Surfactants and polymers in aqueous solution, 2nd edition /
K. Holmberg, B. J nsson, B. Kronberg, B. Lindman. –
Chichester: John Wiley & Sons Ltd., 2003. – 587 p.
76. Meyer D. Surfactant Science and Technology, 2nd edition. –
Hoboken: John Wiley & Sons, Inc., 2006. – 393 p.
77. Wang L., Tan W. Multicolor FRET silica nanoparticles by
single wavelength excitation // Nano Letters. – 2006. – 6,
N 1. – P. 84–88.
78. Dye-doped nanoparticles for bioanalysis / Yan J.,
Estevez M.C., Smith J.E. et al. // Nano Today. – 2010. – 2,
N 3. – P. 44–50.
79. Zhao X., Bagwe R.P., Tan W. Development of Organic-
Dye-Doped Silica Nanoparticles in a Reverse
Microemulsion // Advanced Materials. – 2004. – 16, N 2. –
P. 173–176.
80. The fluorescence resonance energy transfer between dye
compounds in micellar media / B.M. Aydin, M. Acar,
M. Arik, Y. Onganer // Dyes and Pigments. – 2009. – 81. –
P. 156–160.
81. Nano-scale control of energy transfer in the system «donor-
acceptor» / Malyukin Yu.V., Yefimova S.L., Lebedenko A.N.
et al. // J. Lumin. – 2005. – 112. – P. 439–443.
82. Fluorescence resonance energy transfer from serum
albumins to 1-anthracene sulphonate entrapped in reverse
micellar nanocavities / Dhar S., Rana D.K., Sarkar A. et al. //
Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. –
2010. – 369. – P. 57–64.
83. Áåçûçëó÷àòåëüíûé ïåðåíîñ ýíåðãèè â êàñêàäíûõ êîì-
ïîçèöèÿõ êàðáîöèàíèíîâûõ êðàñèòåëåé â íàíîîáúåìå
ìèöåëëû ÏÀÂ // Åôèìîâà Ñ.Ë., Ñîðîêèí À.Â., Ëåáå-
äåíêî À.Í. è äð. / Æóðíàë ïðèêëàäíîé ñïåêòðîñêîïèè. –
73, ¹ 2. – Ñ.152–157.
84. Âçàèìîäåéñòâèå îðãàíè÷åñêèõ ìîëåêóë â «íàíîêîí-
òåéíåðå» ìèöåëëû ïîâåðõíîñòíî-àêòèâíîãî âåùåñòâà:
âëèÿíèå ãèäðîôîáíîñòè / Åôèìîâà Ñ.Ë., Ãóðàëü-
÷óê Ã.ß., Ñîðîêèí À.Â. è äð. // Æóðíàë ïðèêëàäíîé
ñïåêòðîñêîïè. – 2008. – 75, ¹ 5. – Ñ. 646–652.
85. Effects of surfactants on the molecular aggregation
of squaraine dye SQ-2Me in aqueous solutions / /
Yefimova S.L., Guralchuk G.Ya., Lebed A.S. et al. //
Functional Materials. – 2009. – 16, N 4. – P. 460–465.
86. Torchilin V., Weissig V. (eds.) Liposomes: a practical
approach (Practical Approach Series 264), second edition. –
Oxford: Oxford Univ Press, 2003. – 420 p.
87. Ëèïîñîìû è äðóãèå íàíî÷àñòèöû êàê ñðåäñòâî äîñòàâ-
êè ëåêàðñòâåííûõ âåùåñòâ / À.Ï. Êàïëóí, Ëå Áàíã Øîí,
Þ.Ì. Êðàñíîïîëüñêèé, Â.È. Øâåö // Âîïðîñû ìåäè-
öèíñêîé õèìèè. – 1999. – 1, ¹ 45. – Ñ. 1–11.
88. Liposomal drug delivery, a novel approach: PLARosomes /
A. Kozubek, J. Gubernator, E. Przeworska, M. Stasiuk //
Acta Biochimica Polonica. – 2000. – 47, N 3. – P. 639–649.
89. Liposomal drug delivery systems – clinical applications /
Goval P., Goval K., Kumar S.G.V. et al. // Acta Pharm. –
2005. – 55. – P. 1–25.
90. Lakowicz J.R. Principles of Fluorescence Spectroscopy,
second ed. – New York: Plenum Publishers, 1999. – 698 p.
|