Кадмиум селенид — неорганско соединение со формула CdSe. Калиум селенид е црно до црвено-црно цврсто тело кое е класифицирано како II-VI полуспроводник од n-тип. Голем дел од тековните истражувања на ова соединение се фокусирани на неговите наночестички.
Структура
Познати се три кристални форми на CdSe кои ги следат структурите на: вурцит (шестогонална струкура), сфалерит (коцкаста) и камен-сол (кубна). Структурата на сфалерит CdSe е нестабилна и се претвора во форма на вурцит при умерено загревање. Транзицијата започнува околу 130 °C и на 700 °C завршува во рок од еден ден. Структурата на камен-сол се завележува само под висок притисок[5].
Производство
Производството на кадмиум селенид се изведува на два различни начини. Подготовката на рефус кристален CdSe се врши со Вертикалниот Бриџманск метод со висок притисок или топење со вертикална зона со висок притисок[6].
Кадмиум селенидот може да се произведува и во форма на наночестички. Развиени се неколку методи за производство на наночестички CdSe: прекин на таложење во раствор, синтеза во структурирани медиуми, пиролиза на висока температура, сонохемиски и радиолитички методи се само неколку[7][8].
Слика со атомска резолуција на наночестичка CdSe
Производството на кадиум селенид со прекин на таложење во раствор се врши со внесување на прекурсори на алкилкадиум и триоктилфосфин селенид (TOPSe) во загреан растворувач под контролирани услови[9].
Me2Cd + TOPSe → CdSe + (нуспроизводи)
CdSe наночестичките може да се модифицираат со производство на двофазни материјали со ZnS облоги. Површините може и дополнително да се модифицираат, на пример, со меркаптооцетна киселина, за да се даде растворливост[10].
Синтезата во структурирани средини се однесува на производство на кадмиум селенид во раствори на течни кристали или сурфактант. Додавањето на сурфактанти во растворите често резултира со фазна промена на растворот што доведува до течна кристалинност. Течниот кристал е сличен на цврстиот кристал по тоа што растворот има долг дострел на преводен редослед. Примери за ова подредување се слоевит наизменични листови од раствор и сурфактант, мицели.
Синтезата на пиролиза на висока температура обично се изведува со користење на аеросол кој содржи мешавина од испарливи прекурсори на кадмиум и селен. Аеросолот прекурсор потоа се носи низ печка со инертен гас, како што се водород, азот или аргон. Во печката прекурсорите реагираат за да формираат CdSe како и неколку нуспроизводи.
CdSe наночестички
Фотографија и репрезентативен спектар на фотолуминисценција од колоидни CdSe квантни точки возбудени од УВ светлина.
Наночестичките добиени од CdSe со големини под 10 nm покажуваат својство познато како квантно ограничување. Квантното ограничување резултира кога електроните во материјалот се ограничени на многу мал волумен. Квантното ограничување зависи и од големината, кое означува дека својствата на тие наночестички на CdSe се прилагодливи врз основа на нивната големина[11]. Еден тип на наночестички CdSe е CdSe квантна точка. Оваа дискретизација на енергетските состојби резултира со електронски транзиции кои се разликуваат кои се разликуваат според големината на квантната точка. Поголемите квантни точки имаат поблиски електронски состојби од помалите квантни точки, што значи дека енергијата потребна за возбудување на електрон од HOMO до LUMO е помала од истата електронска транзиција во помала квантна точка. Овој ефект на квантно ограничување може да се забележи како црвено поместување во спектрите на апсорција за нанокристали со поголеми дијаметри. Ефектите на квантно затворање во квантните точки, исто така, може да резултираат со флуоресцентна интермитенција[12].
CdSe квантните точки се имплементирани во широк опсег на апликации, вклучувајќи сончеви ќелии[13], диоди што емитуваат светлина[14], и биофлуоресцентно означување. Материјалите базирани на CdSe, исто така, имаат потенцијална употреба во биомедицинското сликање. Човечкото ткиво е пропустливо за близу инфра-црвена светлина. Со вбризгување на соодветно подготвени наночестички CdSe во повреденото ткиво, може да биде можно да се слика ткивото во тие повредени области[15][16].
CdSe квантните точки обично се составени од CdSe јадро и лигандска обвивка. Лигандите играат важна улога во стабилноста и растворливоста на наночестичките. За време на синтезата, лигандите го стабилизираат растот за да спречат агрегација и таложење на нанокристалите. Овие капачки лиганди, исто така, влијаат на електронските и оптичките својства на квантната точка со пасивирање на површинските електронски состојби[17]. Примена која зависи од природата на површинските лиганди е синтезата на CdSe тенки филмови[18][19]. Густината на лигандите на површината и должината на синџирот на лигандот влијаат на одвојувањето помеѓу нанокристалните јадра што пак влијае на натрупувањето и спроводливоста. Разбирањето на површинската структура на CdSe квантните точки со цел да се истражат уникатните својства на структурата и за понатамошна функционализација за поголема синтетичка разновидност бара ригорозен опис на хемијата на размена на лиганди на површината на квантната точка.
Преовладува верување дека триоктилфосфин оксид (TOPO) или триоктилфосфин (TOP), неутрален лиганд добиен од заеднички претходник што се користи во синтезата на CdSe точки, ја покрива површината на CdSe квантните точки. Сепак, резултатите од неодамнешните студии го предизвикуваат овој модел. Користејќи NMR, квантните точки се покажале како нестихиометриски што значи дека односот кадмиум и селенид не е еден спрема еден[20]. CdSe точките имаат вишок кадмиумски катјони на површината кои можат да формираат врски со анјонски видови како што се карбоксилатните синџири. Квантната точка CdSe би била неурамнотежена на полнење ако TOPO или TOP навистина биле единствениот тип на лиганд врзан за точката.
Обвивката на лигандот CdSe може да ги содржи и лигандите од типот X кои формираат ковалентни врски со металните и лигандите од типот L кои формираат дативни врски. Се покажало дека овие лиганди може да претрпат размена со други лиганди. Примери на лиганди од типот X кои се проучувани во контекст на хемијата на нанокристалните површини на CdSe се сулфиди и тиоцијанати. Примери на лиганди од типот L кои се проучувани се амини и фосфини (реф). Пријавена е реакција на размена на лиганди во која лигандите на трибутилфосфин биле поместени од примарни алкиламински лиганди на CdSe точки со завршетоци со хлорид[21]. Промените на стехиометријата биле следени со помош на NMR на протон и фосфор. Својствата на фотолуминисценција, исто така, биле забележани да се менуваат со делот на лигандот. Точките поврзани со амин имале значително повисоки фотолуминисцентни квантни приноси од точките поврзани со фосфин.
Апликации
Материјалот CdSe е транспарентен на инфра-црвена (IR) светлина и има ограничена употреба во фотоотпорници и во прозорци за инструменти кои користат IR светлина[22]. Материјалот е исто така многу луминисцентен. CdSe е компонента на пигментот кадмиум портокал.
Природна појава
CdSe се јавува во природата како многу редок минерал кадмозелит.
Информации за безбедност
Кадмиумот е токсичен тежок метал и треба да се преземат соодветни мерки на претпазливост при ракување со него и неговите соединенија. Селенидите се токсични во големи количини. Кадмиум селенидот е познат канцероген за луѓето и треба да се побара лекарска помош доколку се проголта, вдишува прашина или ако дојде до контакт со кожа или очи</ref>[23].
↑Haitao Zhang; Bo Hu; Liangfeng Sun; Robert Hovden; Frank W. Wise; David A. Muller; Richard D. Robinson (Sep 2011). „Surfactant Ligand Removal and Rational Fabrication of Inorganically Connected Quantum Dots“. Nano Letters. 11 (12): 5356–5361. Bibcode:2011NanoL..11.5356Z. doi:10.1021/nl202892p. PMID22011091.
↑Murray, C. B.; Norris, D. J.; Bawendi, M. G. (1993). „Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE (E = sulfur, selenium, tellurium) semiconductor nanocrystallites“. Journal of the American Chemical Society. 115 (19): 8706–8715. doi:10.1021/ja00072a025.
↑Somers, Rebecca C.; Bawendi, Moungi G.; Nocera, Daniel G. (2007). „CdSe nanocrystal based chem-/bio- sensors“. Chemical Society Reviews. 36 (4): 579–591. doi:10.1039/B517613C. PMID17387407.
↑Cordones, Amy A.; Leone, Stephen R. (2013-03-25). „Mechanisms for charge trapping in single semiconductor nanocrystals probed by fluorescence blinking“. Chemical Society Reviews (англиски). 42 (8): 3209–3221. doi:10.1039/C2CS35452G. ISSN1460-4744. PMID23306775.
↑Robel, I.; Subramanian, V.; Kuno, M.; Kamat, P.V. (2006). „Quantum Dot Solar Cells. Harvesting Light Energy with CdSe Nanocrystals Molecularly Linked to Mesoscopic TiO2 Films“. J. Am. Chem. Soc. 128 (7): 2385–2393. doi:10.1021/ja056494n. PMID16478194.
↑Colvin, V. L.; Schlamp, M. C.; Alivisatos, A. P. (1994). „Light-emitting diodes made from cadmium selenide nanocrystals and a semiconducting polymer“. Nature. 370 (6488): 354–357. Bibcode:1994Natur.370..354C. doi:10.1038/370354a0. S2CID4324973.
↑Murray, C. B.; Kagan, C. R.; Bawendi, M. G. (2000). „Synthesis and Characterization of Monodisperse Nanocrystals and Close-packed Nanocrystal Assemblies“. Annu. Rev. Mater. Sci. 30: 545–610. Bibcode:2000AnRMS..30..545M. doi:10.1146/annurev.matsci.30.1.545.
↑Islam, M. A.; Xia, Y. Q.; Telesca, D. A.; Steigerwald, M. L.; Herman, I. P. (2004). „Controlled Electrophoretic Deposition of Smooth and Robust Films of CdSe Nanocrystals“. Chem. Mater. 16: 49–54. doi:10.1021/cm0304243.
↑Anderson, N. A.; Owen, J. S. (2013). „Soluble, Chloride-Terminated CdSe Nanocrystals: Ligand Exchange Monitored by 1H and 31P NMR Spectroscopy“. Chem. Mater. 25: 69–76. doi:10.1021/cm303219a.
T Ohtsuka; J Kawamata; Z Zhu; T Yao (1994). „p-type CdSe grown by molecular beam epitaxy using a nitrogen plasma source“. Applied Physics Letters. 65 (4): 466. Bibcode:1994ApPhL..65..466O. doi:10.1063/1.112338.
