Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)


Для цитирования:

Ponomaryova T. S., Olomskaya V. V., Novikova A. S., Goryacheva I. Y. Effect of pH and ionic strength on the photoluminescence of size-fractionated AgInS2/ZnS quantum dots [Пономарева Т. С., Оломская В. В., Новикова А. С., Горячева И. Ю. Влияние pH и ионной силы на фотолюминесценцию фракционированных по размеру квантовых точек AgInS2/ZnS] // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2023. Т. 23, вып. 3. С. 238-244. DOI: 10.18500/1817-3020-2023-23-3-238-244, EDN: LJMYAA


Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
29.09.2023
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 129)
Язык публикации: 
английский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
53.044
EDN: 
LJMYAA

Effect of pH and ionic strength on the photoluminescence of size-fractionated AgInS2/ZnS quantum dots
[Влияние pH и ионной силы на фотолюминесценцию фракционированных по размеру квантовых точек AgInS2/ZnS]

Авторы: 
Пономарева Татьяна Сергеевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Оломская Вера Владимировна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Новикова Анастасия Сергеевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Горячева Ирина Юрьевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Маркировка клеток флуоресцентными молекулами представляется одним из ключевых методов клеточной биологии, который продолжает развиваться с появлением новых флуоресцентных зондов, обладающих уникальными свойствами. Тройные квантовые точки состава AgInS2/ZnS занимают особое положение по сравнению с другими флуоресцентными молекулами благодаря регулируемой по размеру фотолюминесценции в сочетании с широкополосным возбуждением и большим временем жизни излучения. Для применения квантовых точек состава AgInS2/ZnS в качестве флуоресцентного зонда в in vitro приложениях они должны обладать низкой физиологической токсичностью и хорошей стабильностью в физиологическом диапазоне pH. Поэтому целью работы является оценка изменения фотолюминесцентных свойств квантовых точек AgInS2/ZnS при изменении pH среды и ионной силы. Тройные фотолюминесцентные квантовые точки AgInS2/ZnS, стабилизированные в воде тиогликолевой кислотой, были получены прямым синтезом. Размерноселективное осаждение позволило выделить из исходного ансамбля 11 фракций квантовых точек AgInS2/ZnS, проявляющих заметно различные оптические свойства. Исследовано влияние рН и ионных сил на фотолюминесцентные свойства фракций квантовых точек AgInS2/ZnS. Если в сильнокислой и основной средах наблюдались резкие изменения, то в диапазоне рН и ионной силы, соответствующих биологическим жидкостям, существенного влияния на фотолюминесцентные свойства всех фракций квантовых точек не наблюдалось. Это свидетельствует о возможности использования данных нанообъектов в качестве флуоресцентных зондов в различных биоприложениях.

Благодарности: 
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 21-73-00102).
Список источников: 
  1. Badıllı U., Mollarasouli F., Bakirhan N. K., Ozkan Y., Ozkan S. A. Role of quantum dots in pharmaceutical and biomedical analysis, and its application in drug delivery. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 2020, vol. 131, article no. 116013. https://doi.org/10.1016/j.trac.2020.116013
  2. Novikova A. S., Ponomaryova T. S., Goryacheva I. Y. Fluorescent AgInS/ZnS quantum dots microplate and lateral flow immunoassays for folic acid determination in juice samples. Microchimica Acta, 2020, vol. 187, pp. 1–9. https://doi.org/10.1007/s00604-020-04398-1
  3. Kirmani A. R., Luther J. M., Abolhasani M., Amassian A. Colloidal quantum dot photovoltaics: Current progress and path to gigawatt scale enabled by smart manufacturing. ACS Energy Letters, 2020, vol. 5, iss. 9, pp. 3069–3100. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c01453
  4. Kargozar S., Hoseini S. J., Milan P. B., Hooshmand S., Kim H. W., Mozafari M. Quantum dots: A review from concept to clinic. Biotechnology Journal, 2020, vol. 15, iss. 12, article no. 2000117. https://doi.org/10.1002/biot.202000117
  5. Martynenko I. V., Baimuratov A. S., Weigert F., Soares J. X., Dhamo L., Nickl P., Doerfel I., Pauli J., Rukhlenko I. D., Baranov A. V., Resch-Genger U. Photoluminescence of Ag-In-S/ZnS quantum dots: Excitation energy dependence and low-energy electronic structure. Nano Research, 2019, vol. 12, pp. 1595–1603. https://doi.org/10.1007/s12274-019-2398-4
  6. Dhamo L., Wegner K. D., Würth C., Häusler I., Hodoroaba V. D., Resch-Genger U. Assessing the influence of microwave-assisted synthesis parameters and stabilizing ligands on the optical properties of AIS/ZnS quantum dots. Scientific Reports, 2022, vol. 12, iss. 1, pp. 1–11. https://doi.org/10.1038/s41598-022-25498-3
  7. Delices A., Moodelly D., Hurot C., Hou Y., Ling W. L., Saint-Pierre C., Gasparutto D., Nogues G., Reiss P., Kheng K. Aqueous synthesis of DNA-functionalized near-infrared AgInS2/ZnS core/shell quantum dots. ACS Applied Materials and Interfaces, 2020, vol. 12, iss. 39, pp. 44026–44038. https://doi.org/10.1021/acsami.0c11337
  8. Luo L., Huang H., Feng P., Pan C., Kong F., Zhai L. Air-stable synthesis of near-infrared AgInSe2 quantum dots for sensitized solar cells. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2021, vol. 626, article no. 127071. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2021.127071
  9. Xiang W., Xie C., Wang J., Zhong J., Liang X., Yang H., Luo L., Chen Z. Studies on highly luminescent AgInS2 and Ag-Zn-In-S quantum dots. Journal of Alloys and Compounds, 2014, vol. 588, pp. 114–121. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.10.188
  10. Zhang Y., Zhang Z., Liu Y., Gao H., Mao Y. Short-chain ligands capped CuInSe2 quantum dots as hole transport material for inverted perovskite solar cells. Materials Science in Semiconductor Processing, 2020, vol. 120, article no. 105267. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2020.105267
  11. Liu L., Li H., Liu Z., Xie Y. H. Structure and band gap tunable CuInS2 nanocrystal synthesized by hot-injection method with altering the dose of oleylamine. Materials and Design, 2018, vol. 149, pp. 45–152. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2018.04.015
  12. Miropoltsev M., Wegner K. D., Häusler I., Hodoroaba V. D., Resch-Genger U. Influence of hydrophilic thiol ligands of varying denticity on the luminescence properties and colloidal stability of quaternary semiconductor nanocrystals. Journal of Physical Chemistry C, 2022, vol. 126, iss. 47, pp. 20101–20113. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c05342
  13. Mandal A., Tamai N. Influence of acid on luminescence properties of thioglycolic acid-capped CdTe quantum dots. The Journal of Physical Chemistry C, 2008, vol. 112, iss. 22, pp. 8244–8250. https://doi.org/10.1021/jp801043e
  14. Muñoz R., Santos E. M., Galan-Vidal C. A., Miranda J. M., Lopez-Santamarina A., Rodriguez J. A. Ternary quantum dots in chemical analysis. Synthesis and detection mechanisms. Molecules, 2021, vol. 26, iss. 9, article no. 2764. https://doi.org/10.3390/molecules26092764
  15. Stroyuk O., Raevskaya A., Gaponik N. Solar light harvesting with multinary metal chalcogenide nanocrystals. Chemical Society Reviews, 2018, vol. 47, iss. 14, pp. 5354–5422. https://doi.org/10.1039/c8cs00029h
  16. Oluwafemi O. S., May B. M. M., Parani S., Tsolekile N. Facile, large scale synthesis of water soluble AgInSe2/ZnSe quantum dots and its cell viability assessment on different cell lines. Materials Science and Engineering C, 2020, vol. 106, article no. 110181. https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.110181
  17. Rivaux C., Akdas T., Yadav R., El-Dahshan O., Moodelly D., Ling W. L., Aldakov D., Reiss P. Continuous flow aqueous synthesis of highly luminescent AgInS2 and AgInS2/ZnS quantum dots. The Journal of Physical Chemistry C, 2022, vol. 126, iss. 48, pp. 20524–2053. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c06849
  18. Soares J. X., Wegner K. D., Ribeiro D. S. М., Melo A., Häusler I., Santos J. L. M., Resch-Genger U. Rationally designed synthesis of bright AgInS2/ZnS quantum dots with emission control. Nano Research, 2020, vol. 13, pp. 2438–2450. https://doi.org/10.1007/s12274-020-2876-8
  19. Dhamo L., Carulli F., Nickl P., Wegner K. D., Hodoroaba V. D., Würth C., Brovelli S., Resch-Genger U. Efficient luminescent solar concentrators based on environmentally friendly Cd-Free ternary AIS/ZnS quantum dots. Advanced Optical Materials, 2021, vol. 9, iss. 17, article no. 2100587. https://doi.org/10.1002/adom.202100587
  20. Mrad M., Ben Chaabane T., Rinnert H., Lavinia B., Jasniewski J., Medjahdi G., Schneider R. Aqueous synthesis for highly emissive 3-mercaptopropionic acid-capped AIZS quantum dots. Inorganic Chemistry, 2020, vol. 59, iss. 9, pp. 6220–6231. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.0c00347
  21. Stroyuk O., Raevskaya A., Spranger F., Selyshchev O., Dzhagan V., Schulze S., Zahn D. R. T., Eychmüller A. Origin and dynamics of highly efficient broadband photoluminescence of aqueous glutathione-capped size-selected Ag-In-S quantum dots. Journal of Physical Chemistry C, 2018, vol. 122, iss. 25, pp. 13648–13658. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b00106
  22. Mir I. A., Bhat M. A., Muhammad Z., Rehman S. U., Hafeez M., Khan Q., Zhu L. Differential and comparative sensing modes of AIS and AIS@ZnS core-shell quantum dots towards bioanalytes. Journal of Alloys and Compounds, 2019, vol. 811, article no. 151688. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.151688
  23. Raevskaya A., Lesnyak V., Haubold D., Dzhagan V., Stroyuk O., Gaponik N., Zahn D. R. T., Eychmüller A. A Fine Size Selection of Brightly Luminescent Water-Soluble Ag-In-S and Ag-In-S/ZnS Quantum Dots. Journal of Physical Chemistry C, 2017, vol. 121, iss. 16, pp. 9032–9042. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b00849
  24. Stroyuk O., Weigert F., Raevskaya A., Spranger F., Würth C., Resch-Genger U., Gaponik N., Zahn D. R. T. Inherently Broadband Photoluminescence in Ag-In-S/ZnS Quantum Dots Observed in Ensemble and Single-Particle Studies. Journal of Physical Chemistry C, 2019, vol. 123, iss. 4, pp. 2632–2641. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b11835
  25. Raievska O., Stroyuk O., Dzhagan V., Solonenko D., Zahn D. R. T. Ultra-Small Aqueous Glutathione-Capped Ag-In-Se Quantum Dots: Luminescence and Vibrational Properties. RSC Advances, 2020, vol. 10 iss. 69, pp. 42178–42193. https://doi.org/10.1039/d0ra07706b
Поступила в редакцию: 
15.03.2023
Принята к публикации: 
10.04.2023
Опубликована: 
29.09.2023