SYNTHESIS AND OPTICAL PROPERTIES OF LIQUID CRYSTALLINE COMPOSITES OF CADMIUM CAPRYLATE WITH CdSе NANOPARTICLES
The conditions for the synthesis of CdSе nanoparticles in ionic liquid crystal melts based on cadmium caprylate have been studied depending on the method of introducing selenide ions (selenourea) into the reaction medium, the reaction time and temperature. Glassy liquid crystal composites of cadmiu...
Saved in:
| Date: | 2024 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry
2024
|
| Online Access: | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/680 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Ukrainian Chemistry Journal |
| Download file: |  |
Institution
Ukrainian Chemistry Journal| _version_ | 1871466068427407360 |
|---|---|
| author | Mirnaya, Tatiana Yaremchuk, Galina |
| author_facet | Mirnaya, Tatiana Yaremchuk, Galina |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Tatiana Mirnaya",
"institution": "Institute of General and Inorganic Chemistry of the NAS of Ukraine"
},
{
"author": "Galina Yaremchuk",
"institution": "Institute of General and Inorganic Chemistry of the NAS of Ukraine"
}
] |
| author_sort | Mirnaya, Tatiana |
| baseUrl_str | https://ucj.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T08:23:54Z |
| description | The conditions for the synthesis of CdSе nanoparticles in ionic liquid crystal melts based on cadmium caprylate have been studied depending on the method of introducing selenide ions (selenourea) into the reaction medium, the reaction time and temperature. Glassy liquid crystal composites of cadmium caprylate with monodisperse CdSе nanoparticles of various sizes have been obtained. It has been shown that the electronic absorption and fluorescence spectra of the obtained composites are related to the size of CdSе nanoparticles, i.e. they demonstrate a quantum-size effect.
It was found that the size of CdSe NPs depends on the synthesis temperature, but practically does not depend on the reaction time. The optimal duration of the synthesis is 2 hours: at 100 °С, you can get CdSe nanoparticles with a size of 1 ± 0.2 nm, at 180 °С – 2 ± 0.2 nm, and at 220 °С – 3 ± 0.2 nm.
A characteristic feature of the absorption spectra of obtained nanocomposites is the duality of the exitonic absorption band maxima, which indicates a special quasi-two-dimensional electronic structure of the synthesized nanoparticles. In this case, the first short-wave absorption peak can be due to the electronic transition from the energy level of the valence band of light holes to the energy level of the conduction band, and the second peak is associated with the same transition of heavier holes.
It was found that fluorescence spectra of the nanocomposites studied have narrow short-wave and wide long-wave regions. The first maxima refer to exciton fluorescence, while it should be noted that the values of the Stokes shift and the half-width of the band are insignificant, which indicate the monodispersity of the sizes of the obtained nanoparticles. The broad long-wavelength band of luminescence refers to impurity luminescence and is caused by the presence of surface traps that bind electron-hole pairs and, thus, cause intense non-radiative trap luminescence. At the same time, with an increase in the size of nanoparticles, the contribution of non-radiative luminescence decreases, which can be explained, in our opinion, both by a decrease in the specific surface area of CdSe NPs and, in part, by an increase in the degree of crystallinity of NPs due to an increase in the temperature of their synthesis. |
| doi_str_mv | 10.33609/2708-129X.90.7.2024.34-40 |
| first_indexed | 2025-09-24T17:43:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
34 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2024
УДК 54.057 : 546.56(-022.532) : 54.142.6 : 547.21: 54-38 : 546.48 doi: 10.33609/2708-129X.90.7.2024.34-40
СИНТЕЗ ТА ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ РІДКОКРИСТАЛІЧНИХ
КОМПОЗИТІВ КАПРИЛАТУ КАДМІЮ З НАНОЧАСТИНКАМИ CdSе
Т. А. Мирна*, Г. Г. Яремчук
Інститут загальної та неорганічної хімії імені В. І. Вернадського НАН України,
просп. Акад. Палладіна, 32–34, Київ 03142, Україна
*e-mail: mirnaya@ionc.kiev.ua
Вивчено вплив умов синтезу (спосіб введення у реакційне середовище селенід-йо-
нів, тривалість проведення реакції та температура) наночастинок CdSе в іонних рідко
кристалічних розплавах на основі каприлату кадмію на їхні оптичні властивості. Одер-
жано скловидні рідкокристалічні композити каприлату кадмію, які містять наночас-
тинки CdSе різного розміру (від 1 до 3 нм). Показано, що спектри електронного по-
глинання та флуоресценції одержаних композитів пов’язані з розміром наночастинок
CdSе, тобто демонструють квантово-розмірний ефект.
Ключові слова: іонний рідкий кристал, алканоат металу, наночастинки CdSе, оп-
тичний нанокомпозит.
ВСТУП. В останні роки значний інте-
рес викликають дослідження, спрямовані
на одержання оптичних композитів, що
містять напівпровідникові наночастинки
(НЧ), такі як халькогеніди кадмію, оптичні
властивості яких виявляють квантово-роз-
мірні ефекти [1, 2]. Напівпровідникові НЧ
халькогенідів металів мають великі потен-
ційні застосування завдяки їхнім фото-
люмінесцентним та нелінійно-оптичним
властивостям. НЧ CdSe і композитні на-
ногетероструктури на їхній основі є дос
татньо вивченими як потенційно активні
середовища для оптичних і оптико-елект
ронних пристроїв, сонячних батарей, флуо
ресцентних міток у біофізичних процесах і
багатьох інших застосувань [3].
На сьогодні найбільш актуальним є пи-
тання одержання монодисперсних криста-
лічних НЧ CdSе, які рівномірно розподілені
в стабілізуючій матриці. Одним із перспек-
тивних методів синтезу таких наночасти-
нок є синтез із застосуванням рідкокриста-
лічних матриць [4, 5].
Особливу увагу привертають рідкі крис-
тали (РК), які можуть бути використані не
тільки як нанореактори для синтезу НЧ
заданої форми і розміру, але й як матри-
ці для їхньої стабілізації з результуючим
створенням нових оптичних матеріалів, в
яких поєднані властивості анізотропного
рідкокристалічного середовища і напів
провідникових НЧ. До таких РК відносять
іонні РК алканоатів металів внаслідок їх-
35https://ucj.org.ua
Т. А. Мирна, Г. Г. Яремчук УХЖ № 7 / ТОМ 90
ньої вираженої схильності до формування
мезоморфних стекол [5].
Мезогенні алканоати металів характе
ризуються бішаровою структурою, яка зу
мовлена комбінацією електростатичної
міжіонної взаємодії між катіонами металу і
карбоксильною группою та ван-дер-вааль-
совими взаємодіями між алкільними лан-
цюгами алканоат-аніонів. Вони виявляють
термотропний мезоморфізм, тобто утво-
рюють рідкі кристали при плавленні. При-
кладом такого іонного мезогена є каприлат
кадмію (CdC8), який утворює мезофазу
(смектик А) за 98°C і здатний до переохоло-
дження з утворенням за кімнатної темпера-
тури скла зі смектичною бішаровою струк-
турою [6]. РК-розплав CdC8 являє собою
своєрідний «нанореактор».
Метою цієї роботи було оптимізувати
умови синтезу НЧ CdSе в термотропних
іонних РК-матрицях на основі CdC8 залеж-
но від способу введення у реакційне сере-
довище селенід-йонів (селеносечовини),
часу проведення реакції та температури.
Крім цього, ставили завдання одержати
скловидні РК-композити каприлату кадмію
з монодисперсними НЧ CdSе керованого
розміру і вивчити їхні оптичні властивості.
ЕКСПЕРИМЕНТ ТА ОБГОВОРЕННЯ РЕ
ЗУЛЬТАТІВ.
Синтез наночастинок селеніду кадмію
проводили в розплаві каприлату кадмію за
наступною схемою:
Cd(С7Н15СОО)2+CSe(NH2)2 →
→ CdSe +С7Н15СООH.
Реакційну суміш готували шляхом до-
давання сухої селеносечовини (метод ме-
ханічного перетирання) або її толуоль-
но-спиртового розчину (метод змочуван-
ня) у порошок каприлату кадмію у сухому
боксі з інертною атмосферою. Після ретель-
ного перетирання суміш поміщали в скля-
ний реактор, де її плавили і витримували за
різних температур (100 °С, 180 °С, 220 °С)
упродовж різних проміжків часу (від 20 до
120 хвилин). При охолодженні розплаву до
кімнатної температури отримували скло-
подібні нанокомпозити різного забарв-
лення від світло-жовтого до оранжевого і
світло-коричневого кольорів залежно від
умов синтезу. Склоподібні нанокомпози-
ти досліджували методом електронної та
флуоресцентної спектроскопії.
Електронні спектри поглинання реєст
рували в діапазоні 250–800 нм на спектро
фотометрі Perkin Elmer UV/VIS Lambda 35.
Використовували кварцеві кювети з тов-
щиною 30 мкм. Спектри флуоресценції за-
писували в області 300–700 нм на приладі
Perkin Elmer LS 55. Джерелом світла була
ксенонова (Хе) дугова лампа.
Метод електронної спектроскопії дозво-
ляє оцінити діаметри сферичних наночас-
тинок (D) СdSе, використовуючи положен-
ня максимуму смуги екситонного погли-
нання (λ) [7, 8], за формулою:
D = (1,6122 ×10-9) λ4 – (2,6575 ×10-6) λ3 +
+ (1,6242 ×10-3) λ2 – (0,4277) λ + 41,57.
На рис. 1 зображено спектри електро-
нного поглинання мезоморфних склопо-
дібних нанокомпозитів на основі CdC8, які
містять НЧ СdSе (4 мол. %), залежно від
температури реакційної суміші. Інтенсивні
гострі піки екситонного поглинання свід-
чать про утворення нанорозмірних части-
нок СdSе з вузьким розподілом за розміра-
ми (± 0,2 нм). Характерною ознакою смуги
поглинання є подвійність максимумів, що
36 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2024
СИНТЕЗ ТА ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ РІДКОКРИСТАЛІЧНИХ КОМПОЗИТІВ КАПРИЛАТУ КАДМІЮ З НАНОЧАСТИНКАМИ CdSе ФІЗИЧНА ХІМІЯ
згідно [9] свідчить про особливу квазі-дво-
мірну електронну структуру синтезованих
наночастинок. В цьому випадку перший
коротко-хвильовий пік поглинання може
бути зумовленим електронним переходом
від рівня енергії валентної зони легких ді
рок до рівня енергії зони провідності, а
другий пік – пов’язаний із таким самим пе-
реходом більш важких дірок.
Рис. 1 – Спектри електронного поглинання
РК склоподібних композитів CdC8 із НЧ СdSе
(4 мол. %) залежно від температури синтезу:
100 °С (а); 180 °С (б) і 220 °С (в)
Fig. 1. – Electronic absorption spectra of LC
glassy CdC8 composites with CdSe NPs (4 mol. %)
depending on the synthesis temperature: 100 °C
(a); 180 °C (b) and 220 °C (c).
Спостереження показало однорідність
забарвлення всіх зразків нанокомпозитів.
Зміна забарвлення від світло-жовтого до
оранжевого і світло-коричневого безпосе-
редньо сигналізує про зміну розміру НЧ
CdSe. Аналіз положень максимумів смуг
поглинання згідно вищевказаної формули
показав, що розмір НЧ збільшується від
~1 нм для зразків, синтезованих за 100 °С
(світло-жовте забарвлення), до ~ 2 нм для
зразків, синтезованих за 180 °С (оранжеве)
і ~ 3 нм – за 220 °С (світло-коричневе). Та-
ким чином, спектри поглинання яскраво
демонструють квантово-розмірний ефект.
Смуги поглинання НЧ CdSe зміщені у
більш високо енергетичну область спек-
тру відносно об’ємного кристалу CdSe та є
чітко вираженими, що свідчить про високу
однорідність розмірів наночастинок.
На рис. 2 зображено спектри електро-
нного поглинання нанокомпозитів на осно-
ві CdC8 із НЧ CdSe, синтезованих у РК-роз-
плаві CdC8 за 100 °С, залежно від способу
введення селеносечовини.
Рис. 2 – Спектри електронного поглинання
РК склоподібних композитів CdC8 із НЧ
СdSе (4 мол. %) залежно від способу введення
селеносечовини у вихідну реакційну суміш:
метод змочування (а) і метод механічного
перетирання (б)
Fig. 2. – Electronic absorption spectra of LC
glassy CdC8 composites with CdSe NPs (4 mol %)
depending on the method of introducing sele-
nourea into the initial reaction mixture: wetting
method (a) and mechanical grinding method (b).
Як можна бачити (рис. 2), для зразків
композиту CdC8 із НЧ CdSe, одержаних
методом змочування селеномочевини то-
луольно-спиртовим розчином, досягаєть-
37https://ucj.org.ua
Т. А. Мирна, Г. Г. Яремчук УХЖ № 7 / ТОМ 90
ся краща гомогенізація вихідної суміші, в
результаті інтенсивність максимумів смуг
поглинання стає більшою. Розмір НЧ CdSe
становить у обох випадках 1 нм, проте для
зразка, одержаного способом змочуван-
ня, відсутні вкраплення конгломератів, які
властиві композиту, що виготовлений спо-
собом механічного змішування.
Рис. 3. – Спектри електронного поглинання
РК склоподібних композитів CdC8 із НЧ СdSе
(4 мол. %) залежно від тривалості синтезу
наночастинок: 1 – 20 хв; 2 – 40 хв; 3 – 60 хв; 4 –
120 хв. Температура синтезу – 180 °С.
Fig. 3. – Electronic absorption spectra of LC
glassy CdC8 composites with CdSe NPs (4 mol. %)
depending on the duration of nanoparticle synthe-
sis: 1 – 20 min; 2 – 40 min; 3 – 60 min; 4 – 120 min.
Synthesis temperature – 180 °C.
У роботі було також вивчено вплив три-
валості синтезу на розмір НЧ CdSe. На рис.
3 зазначено спектри поглинання компози-
тів на основі CdC8, які містять НЧ CdSe,
синтезованих у РК-розплаві CdC8 за 180 °С,
залежно від тривалості реакції. Через до-
сить короткий проміжок часу (20 хвилин)
досягається бажаний результат – утворю-
ються наночастинки з середнім розміром
1,8 нм, причому з вузьким розподілом за
розмірами.
Із рис. 3 видно, що проведення реакції
протягом більшого часу (до 2 годин) викли-
кає зростання інтенсивності смуги погли-
нання та незначного зміщення положення
максимуму смуги поглинання в довгохви-
льову область. Подальше проведення реак-
ції не викликає ніяких змін. Розмір нано-
частинок у кінцевому результаті становить
2 нм, тобто знаходиться в межах розкиду за
розміром (± 0,2 нм).
Таким чином стає очевидним, що описа-
ним способом синтезу НЧ CdSe при вико-
ристовуванні РК-розплаву каприлату кад
мію за різних температур можна одержу-
вати скловидні нанокомпозити з НЧ CdSe,
середні розміри яких можна варіювати від
1± 0,2 нм до 3± 0,2 нм.
Рис. 4. – Спектри флуоресценції РК склопо
дібних композитів CdC8 із НЧ СdSе (4 мол. %),
залежно від розміру наночастинок: 1 нм (а);
2 нм (б) і 3 нм (в)
Fig. 4. – Fluorescence spectra of LC glassy CdC8
composites with CdSe NPs (4 mol %), depending
on the size of the nanoparticles: 1 nm (a); 2 (b) nm
and 3 nm (c).
Для трьох одержаних у роботі скловид-
них РК-нанокомпозитів на основі каприла-
ту кадмію з НЧ CdSe різного розміру (1, 2 і
38 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2024
СИНТЕЗ ТА ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ РІДКОКРИСТАЛІЧНИХ КОМПОЗИТІВ КАПРИЛАТУ КАДМІЮ З НАНОЧАСТИНКАМИ CdSе ФІЗИЧНА ХІМІЯ
3 нм) було вивчено спектри флуоресценції,
які представлено на рис. 4. На цих спект
рах смуги емісії мають вузьку короткохви-
льову та широку довгохвильову області.
Перші максимуми стосуються екситонної
флуоресценції, при цьому слід зазначити
незначні величини зсуву Стокса та півши-
рини смуги, що свідчать про монодисперс-
ність розмірів одержаних наночастинок.
Широку довгохвилеву смугу люмінес-
ценції відносять до домішкової люмінес-
ценції, яка зумовлена наявністю поверхне-
вих пасток, що зв’язують електрон-діркові
пари і таким чином зумовлюють інтен-
сивну безвипромінювальну пасткову лю-
мінесценцію [10]. При цьому зі збільшен-
ням розміру наночастинок зменшується
вклад безвипромінювальної люмінесцен-
ції, що можна пояснити, на нашу думку, як
зменшенням питомої поверхневої площі
НЧ, так і, частково, збільшенням ступеня
кристалічності НЧ внаслідок підвищення
температури їхнього синтезу.
ВИСНОВКИ. У результаті проведеного
дослідження оптимізовано умови синте-
зу монодисперсних НЧ CdSe керованого
розміру в рідкокристалічному розплаві ка-
прилату кадмію. На основі аналізу спектрів
електронного поглинання і флуоресценції
встановлено, що НЧ CdSe рівномірно роз-
поділені по об’єму скловидного композиту
каприлату кадмію. Виявлено, що розмір НЧ
CdSe залежить від температури проведен-
ня синтезу, але практично не залежить від
тривалості реакції. Оптимальна тривалість
синтезу складає 2 години: за температури
100 °С можна одержати НЧ CdSe розміром
1 ± 0,2 нм, за 180 °С – 2 ± 0,2 нм, і за 220 °С –
3 ± 0,2 нм.
Роботу виконано за фінансової під-
тримки НАН України в межах держ-
бюджетної теми «Наногетерострук-
тури 0D, 2D-форм модифікованого
вуглецю, металів та їхніх сполук:
синтез і функціоналізація». Держав-
ний реєстраційний номер роботи:
0123U100603.
SYNTHESIS AND OPTICAL PROPERTIES
OF LIQUID CRYSTALLINE COMPOSITES
OF CADMIUM CAPRYLATE WITH CdSе
NANOPARTICLES.
T.A. Mirnaya*, G.G. Yaremchuk
V. I. Vernadskii Institute of General and Inor
ganic Chemistry of the NAS of Ukraine,
32–34 рrosp. Acad. Palladina, 03680 Kyiv,
Ukraine,
*e-mail: mirnaya@ionc.kiev.ua
The conditions for the synthesis of CdSе na-
noparticles in ionic liquid crystal melts based
on cadmium caprylate have been studied de-
pending on the method of introducing selenide
ions (selenourea) into the reaction medium,
the reaction time and temperature. Glassy li
quid crystal composites of cadmium caprylate
with monodisperse CdSе nanoparticles of
various sizes have been obtained. It has been
shown that the electronic absorption and fluo
rescence spectra of the obtained composites
are related to the size of CdSе nanoparticles,
i.e. they demonstrate a quantum-size effect.
It was found that the size of CdSe NPs de-
pends on the synthesis temperature, but practi-
cally does not depend on the reaction time. The
optimal duration of the synthesis is 2 hours: at
39https://ucj.org.ua
Т. А. Мирна, Г. Г. Яремчук УХЖ № 7 / ТОМ 90
100 °С, you can get CdSe nanoparticles with a
size of 1 ± 0.2 nm, at 180 °С – 2 ± 0.2 nm, and
at 220 °С – 3 ± 0.2 nm.
A characteristic feature of the absorption
spectra of obtained nanocomposites is the dua
lity of the exitonic absorption band maxima,
which indicates a special quasi-two-dimen-
sional electronic structure of the synthesized
nanoparticles. In this case, the first short-wave
absorption peak can be due to the electronic
transition from the energy level of the valence
band of light holes to the energy level of the
conduction band, and the second peak is as-
sociated with the same transition of heavier
holes.
It was found that fluorescence spectra of the
nanocomposites studied have narrow short-
wave and wide long-wave regions. The first
maxima refer to exciton fluorescence, while it
should be noted that the values of the Stokes
shift and the half-width of the band are insig-
nificant, which indicate the monodispersity
of the sizes of the obtained nanoparticles. The
broad long-wavelength band of luminescence
refers to impurity luminescence and is caused
by the presence of surface traps that bind
electron-hole pairs and, thus, cause intense
non-radiative trap luminescence. At the same
time, with an increase in the size of nanopar-
ticles, the contribution of non-radiative lumi-
nescence decreases, which can be explained, in
our opinion, both by a decrease in the specific
surface area of CdSe NPs and, in part, by an
increase in the degree of crystallinity of NPs
due to an increase in the temperature of their
synthesis.
Keywords: ionic liquid crystal, metal al-
kanoate, CdSе nanoparticle, optical nanocom-
posite.
ЛІТЕРАТУРА
1. Trindade T., O’Brien P., Pickett L. Nanocrys-
talline Semiconductor: Synthesis, Properties
and Perspectives. Chem. Mater. 2001. 13 (11).
P. 3843–3858.
https://doi.org/10.1021/cm000843p
2. Norris D.J., Efros Al.L., Rosen M. and Bawendi
M.G. Size dependence of exciton fine structure
in CdSe quantum dots. Phys. Rev. 1996. B 53.
P. 16347–16354.
https://doi.org/ 10.1103/physrevb.53.16347
3. Jiahao Yu, Rui Chen. Optical properties and
application of two-dimensional CdSe nano-
platelets. InfoMat. 2020. P. 1–23.
https://doi.org/ 10.1002/inf2.12106
4. Hegmann T., Qi Hao, Marx V. M. Nanoparti-
cles in Liquid Crystals Synthesis, Self–Assem-
bly, Defect Formation and Potential Applica-
tions. J. Inorg. and Organometallic Polymers
and Materials. 2007. 17 (3). P. 483–508.
https://doi.org/ 10.1007/s10904-007-9140-5
5. Klimusheva G., Mirnaya T., Garbovskiy Y.,
Versatile nonlinear-optical materials based on
mesomorphic metal alkanoates: design, pro
perties, and applications. Liq. Cryst. Rev. 2015.
3. P. 28–57.
https://doi.org/10.1080/21680396.2015.1030461
6. Асаула В. М., Мирна Т. А., Яремчук Г. Г.,
Толочко А. С. Мезоморфні і склоутворюючі
властивості гомологічного ряду алканоатів
кадмію. Український хімічний журнал. 2011.
77 (1). C. 24–27.
7. Murray C.B., Norris D.J., Bawendi M.G. Syn-
thesis and characterization of nearly mono-
disperse CdE (E=S,Se,Te) semiconductor na-
nocrystallites. J. Am. Chem. Soc. 1993. 115.
P. 8706–8715.
https://doi.org/ 10.1021/ja00072a025
8. Yu.W.W, Qu, L.H., Guo W. Z., Peng X.G. Ex-
perimental determination of the extinction co-
efficient of CdTe, CdSe, and CdS nanocrystals.
Chem. Mater. 2003. 15. P. 2854–2860.
https://doi.org/ 10.1021/cm034081k
9. Ithurria S., Tessier M.D., Mahler B., Lobo
40 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2024
СИНТЕЗ ТА ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ РІДКОКРИСТАЛІЧНИХ КОМПОЗИТІВ КАПРИЛАТУ КАДМІЮ З НАНОЧАСТИНКАМИ CdSе ФІЗИЧНА ХІМІЯ
R.P.S.M., Dubertret B.and Efros Al.L. Colloidal
nanoplatelets with two-dimentsional electron-
ic structure. Nature materials. 2011. 10. P. 936–
941.
https://doi.org/ 10.1038/NMAT3145
10. Surana K., Singh P. K., Rhee H.-W., Bhattacha-
rya B. Synthesis, characterization and applica-
tion of CdSe quantum dots. J. Ind. Eng. Chem.
2014. 20 (6). P. 4188–4193.
http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.01.019
REFERENCES
1. Trindade T., O’Brien P., Pickett L. Nanocrys-
talline Semiconductor: Synthesis, Properties
and Perspectives. Chem. Mater. 2001. 13 (11):
3843–3858.
https://doi.org/10.1021/cm000843p
2. Norris D.J., Efros Al.L., Rosen M. and Bawendi
M.G. Size dependence of exciton fine structure
in CdSe quantumdots. Phys. Rev. 1996. B 53:
16347–16354.
https://doi.org/ 10.1103/physrevb.53.16347
3. Jiahao Yu, Rui Chen. Optical properties and
application of two-dimensional CdSe nano-
platelets. InfoMat. 2020: 1–23.
https://doi.org/ 10.1002/inf2.12106
4. Hegmann T., Qi Hao, Marx V. M.. Nanoparti-
cles in Liquid Crystals Synthesis, Self–Assem-
bly, Defect Formation and Potential Applica-
tions. J. Inorg. and Organometallic Polymers
and Materials. 2007. 17 (3): 483–508.
https://doi.org/ 10.1007/s10904-007-9140-5
5. Klimusheva G., Mirnaya T., Garbovskiy Y.,
Versatile nonlinear-optical materials based on
mesomorphic metal alkanoates: design, pro
perties, and applications. Liq. Cryst. Rev. 2015.
3: 28–57.
https://doi.org/10.1080/21680396.2015.1030461
6. Asaula V.M., Mirnaya T.A., Yaremchuk G.G.,
Tolochko A.S. Mesomorphic and glass formed
properties of gomologies series of cadmium al-
canoates. Ukrainian Chemical Journal. 2011. 77
(1): 24–27.(in Ukrainian).
7. Murray C.B., Norris D.J., Bawendi M.G. Syn-
thesis and characterization of nearly mon-
odisperse CdE (E=S,Se,Te) semiconductor
nanocrystallites. J. Am. Chem. Soc. 1993. 115:
8706–8715.
https://doi.org/ 10.1021/ja00072a025
8. Yu.W.W, Qu, L.H., Guo W. Z., Peng X.G. Ex-
perimental determination of the extinction co-
efficient of CdTe, CdSe, and CdS nanocrystals.
Chem. Mater. 2003. 15: 2854–2860.
https://doi.org/ 10.1021/cm034081k
9. Ithurria S., Tessier M.D., Mahler B., Lobo
R.P.S.M., Dubertret B. and Efros Al.L. Colloi-
dal nanoplatelets with two-dimentsional elec-
tronic structure. Nature materials. 2011. 10:
936–941.
https://doi.org/ 10.1038/NMAT3145
10. Surana K., Singh P. K., Rhee H.-W., Bhattacha-
rya B. Synthesis, characterization and applica-
tion of CdSe quantum dots. J. Ind. Eng. Chem.
2014. 20 (6): 4188–4193.
http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.01.019
Стаття надійшла 13.04.2024.
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ ЗАГАЛЬНОЇ ТА НЕОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ імені В. І. ВЕРНАДСЬКОГО
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА
|
| id | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-680 |
| institution | Ukrainian Chemistry Journal |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-07-23T01:12:03Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | ucjorgua/52/eb768c8b39405774d08b9d05b5220352.pdf |
| spelling | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-6802026-07-22T08:23:54Z SYNTHESIS AND OPTICAL PROPERTIES OF LIQUID CRYSTALLINE COMPOSITES OF CADMIUM CAPRYLATE WITH CdSе NANOPARTICLES Mirnaya, Tatiana Yaremchuk, Galina ionic liquid crystal, metal alkanoate, CdSе nanoparticle, optical nanocomposite. The conditions for the synthesis of CdSе nanoparticles in ionic liquid crystal melts based on cadmium caprylate have been studied depending on the method of introducing selenide ions (selenourea) into the reaction medium, the reaction time and temperature. Glassy liquid crystal composites of cadmium caprylate with monodisperse CdSе nanoparticles of various sizes have been obtained. It has been shown that the electronic absorption and fluorescence spectra of the obtained composites are related to the size of CdSе nanoparticles, i.e. they demonstrate a quantum-size effect. It was found that the size of CdSe NPs depends on the synthesis temperature, but practically does not depend on the reaction time. The optimal duration of the synthesis is 2 hours: at 100 °С, you can get CdSe nanoparticles with a size of 1 ± 0.2 nm, at 180 °С – 2 ± 0.2 nm, and at 220 °С – 3 ± 0.2 nm. A characteristic feature of the absorption spectra of obtained nanocomposites is the duality of the exitonic absorption band maxima, which indicates a special quasi-two-dimensional electronic structure of the synthesized nanoparticles. In this case, the first short-wave absorption peak can be due to the electronic transition from the energy level of the valence band of light holes to the energy level of the conduction band, and the second peak is associated with the same transition of heavier holes. It was found that fluorescence spectra of the nanocomposites studied have narrow short-wave and wide long-wave regions. The first maxima refer to exciton fluorescence, while it should be noted that the values of the Stokes shift and the half-width of the band are insignificant, which indicate the monodispersity of the sizes of the obtained nanoparticles. The broad long-wavelength band of luminescence refers to impurity luminescence and is caused by the presence of surface traps that bind electron-hole pairs and, thus, cause intense non-radiative trap luminescence. At the same time, with an increase in the size of nanoparticles, the contribution of non-radiative luminescence decreases, which can be explained, in our opinion, both by a decrease in the specific surface area of CdSe NPs and, in part, by an increase in the degree of crystallinity of NPs due to an increase in the temperature of their synthesis. V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2024-08-30 Article Article Physical chemistry Физическая xимия Фізична xімія application/pdf https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/680 10.33609/2708-129X.90.7.2024.34-40 Ukrainian Chemistry Journal; Vol. 90 No. 7 (2024): Ukrainian Chemistry Journal; 34-40 Украинский химический журнал; ##issue.vol## 90 ##issue.no## 7 (2024): Ukrainian Chemistry Journal; 34-40 Український хімічний журнал; Том 90 № 7 (2024): Ukrainian Chemistry Journal; 34-40 2708-129X 2708-1281 en https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/680/337 Copyright (c) 2024 Tatiana Mirnaya, Galina Yaremchuk https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | Mirnaya, Tatiana Yaremchuk, Galina SYNTHESIS AND OPTICAL PROPERTIES OF LIQUID CRYSTALLINE COMPOSITES OF CADMIUM CAPRYLATE WITH CdSе NANOPARTICLES |
| title | SYNTHESIS AND OPTICAL PROPERTIES OF LIQUID CRYSTALLINE COMPOSITES OF CADMIUM CAPRYLATE WITH CdSе NANOPARTICLES |
| title_full | SYNTHESIS AND OPTICAL PROPERTIES OF LIQUID CRYSTALLINE COMPOSITES OF CADMIUM CAPRYLATE WITH CdSе NANOPARTICLES |
| title_fullStr | SYNTHESIS AND OPTICAL PROPERTIES OF LIQUID CRYSTALLINE COMPOSITES OF CADMIUM CAPRYLATE WITH CdSе NANOPARTICLES |
| title_full_unstemmed | SYNTHESIS AND OPTICAL PROPERTIES OF LIQUID CRYSTALLINE COMPOSITES OF CADMIUM CAPRYLATE WITH CdSе NANOPARTICLES |
| title_short | SYNTHESIS AND OPTICAL PROPERTIES OF LIQUID CRYSTALLINE COMPOSITES OF CADMIUM CAPRYLATE WITH CdSе NANOPARTICLES |
| title_sort | synthesis and optical properties of liquid crystalline composites of cadmium caprylate with cdsе nanoparticles |
| topic_facet | ionic liquid crystal metal alkanoate CdSе nanoparticle optical nanocomposite. |
| url | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/680 |
| work_keys_str_mv | AT mirnayatatiana synthesisandopticalpropertiesofliquidcrystallinecompositesofcadmiumcaprylatewithcdsenanoparticles AT yaremchukgalina synthesisandopticalpropertiesofliquidcrystallinecompositesofcadmiumcaprylatewithcdsenanoparticles |