Laboratorium naukowe niskotemperaturowej luminescencji

 

Pracownicy:

dr hab. Jacek Polit prof. UR – Kierownik Laboratorium

mgr Renata Wojnarowska

mgr inż. Kinga Maś

 


 

ZADANIA:

Celem pracowni jest pomiar parametrów  luminescencji i określenie stanów energetycznych w niskich temperaturach 4,2K struktur niskowymiarowych

Opis Pracowni:

 

PRACOWNIA NAUKOWA LUMINESCENCJI NISKO-TEMPERATUROWEJ

Pozwala na precyzyjną kontrolę jakości otrzymywanych struktur niskowymiarowych poprzez analizę położenia stanów energetycznych na podstawie których będzie można określić poziom domieszkowania i jego rozkład.

Głównymi składnikami stanowiska są  laser  o długości fali 680 nm i mocy 100 mV . Moc lasera jest regulowana jest za pomocą przesłony . Kriostat wraz z uchwytem na próbkę, umożliwiający pomiar w temperaturze do 4,2 K, obiektyw mikroskopowy, monochromator HR 550 firmy HORIBA z siatkami dyfrakcyjnymi na zakres do 1500nm o ilości rys od 150 na mm do 900 rys na mm. Kamera  podglądu zestaw soczewek i filtrów. Oświetlacz próbki ,zestaw soczewek i filtrów. Oraz zestaw komputerowy zawierający specjalistyczny program sterujący. Układ  znajduję się na anty –wibracyjnym stole optycznym.

W wyniku pomiarów otrzymuje się krzywe natężenia luminescencji  od położenia. Z położenia oraz kształtu krzywej wnioskuje się o strukturze energetycznej badanych próbek.

 

 

 

 

 

 

Wynik krzywej luminescencji dla struktury zawierającej  GaAs.


 

 

 

SPIS  PUBLIKACJI    za okres  2014 -2017 pracowników Laboratorium Niskotemperaturowej Luminescencji.

 

1) M. Marchewka M. Woźny,J. Polit, A. Kisiel, B. V. Robouch,A. Marcelli, and E. M. Sheregii, The stochastic model for ternary and quaternary alloys: Application of th    Bernoulli relation to the phonon spectra of mixed crystals Journal of Applied Physics 115, pp.114903-1 114903-15 (2014)

2).R. Wojnarowska, J. Polit, D. Broda, M. Gonchar, and E. M. Sheregii, Surface enhanced Raman scattering as a probe of the cholesterol oxidase  enzyme. Applied physics letters 106, pp 103701-1 103701-4, (2015).

3) .R. Wojnarowska, J.Polit  D. Broda, M. Gonchar, E M.Sheregii, Gold nanoparticles like a matrix for covalent immobilization of cholesterol      oxidase – Application for biosensing. Archives  of  metallurgy  and  materials, 60,pp.2289-2295, (2015)

4) .G. Tomaka J. Grendysa ,P.Śliż,C.R. Becker, J.Polit,R. Wojnarowska,  A.Stadler and E.M. Sheregii, High –temperature stability of electron  transport in semiconductors with strong spin- orbital interaction, PHYSICAL REWIEW B 93, 205419  (2016).

5). J.Polit ,M. Wożny , J. Cebulski M. Marcelli , M. Piccinii and E.M.Sheregii , Role  of electron – phonon interaction in the temperature dependence of the  Phonon mode frequency in the II- VI compound alloys, Phys. Stat. Sol.C,13,  510- 513 , (2016)

6) Andriy I. Savchuk, Ihor D. Stolyarchuk , Serhii A. Savchuk , Eugeniusz M. Sheregij , and Jacek Polit Structural, optical and magnetic characteristics of II-VI semiconductor nanocrystal-graphene hybrid nanostructures Phys. Status Solidi C 13, No. 7–9 (2016) 519

7) R. Wojnarowska-Nowak, J.Polit, A. Zięba, I.D.Stolyarchuk, S.Nowak, M. Romerowicz-Misielak, E.M. Sheregii, Colloidal quantum dots conjugated with human serum albumin-interaction  and bioimaging  properties Opto- Electronics  Review, 25, 137-145 (2017)

 

 

Główna Tematyka:

Bioobrazowanie

W ramach tej tematyki opracowano metodykę oznaczania stężenia enzymu oksydazy cholesterolowej , który jest jednym z najważniejszych enzymów analitycznych. Rozpraszanie Ramana otrzymano z oksydazy choresterolowej  z wykorzystaniem łącznika w postaci kwasu organicznego 16-merkaptoheksadecanoic z nanocząsteczkami złota . Pozwoliło to na uzyskanie  powierzchniowego rezonansu plazmonowego. Oznaczono linie drgań PO i C=C przypisane do grup Flawinowych. Oznacza to ,że istnieje stabilne wiązanie enzymu  z nanocząsteczkami.  Rys 1 przedstawia otrzymane widmo Ramana.

Rys.1 Widma Ramana  : a) AuNPs-Nanocąsteczki złota, b) AuNPs z łącznikiem

 MHDA, c) AuNPs z MHDA oraz  oksydazą chorestelorową  -ChOX.

 

W tabeli 1 przedstawiono identyfikację  linii Ramana

Na Rys.2 przedstawiono widma Ramana oksydazy choresterolowej

z nanocząsteczkami złota  o róznych rozmiarach.

 

 

Rys.2  Widma  Ramana Oxydazy Choresterolowej  powiązanej z nanocząsteczkami  złota o różnych rozmiarach  (a) 42 nm,

(b) 55 nm, and (c) 80 nm.

 

Kolejnym elementem tematyki było bioobrazowanie z wykorzystaniem kropek kwantowych CdCoS  powiązanych z surowicą ludzkiej Albuminy (HSA).

 

 

 

 

Rys.3 Ilustracja formowania kompleksu  kropki kwantowe CdCoS +HSA.

 

 

Rysunek 4 przedstawia  obrazy AFM kropek kwantowych CdCoS oraz

Kompleksu CdCoS + HSA.

 

Rys.4. Obrazy AFM :A) czystych kropek kwantowych CdCoS, B)Czystego  HSA,

C) Kropki kwantowe po reacji z HSA : 2D topografia, D) 3D obraz.

 

Rysunek 5 ,przedstawia widmo Ramana kropek  kwantowych CdCoS.

Rys.5  Widmo Ramana kropek kwantowych CdCoS i jego interpretacja.

 

Rysunek 6  Przedstawia Widmo  FTIR i jego interpretację kropek kwantowych i ich kompleksów

 

Rys.6 . Widmo FTIR : kolor niebieski HSA , kolor czerwony HSA +CdTe, kolor

zielony  HSA + CdCoS.

W ramach  Bioobrazowania badano także  syntezę i charakterystykę nanokryształów CdTe pasywowanych albuminą jako sondę fluorescencyjną

 

Rys.7 przedstawia  fotoluminescencyjne widma kropek kwantowych CdTe oraz bionanokompleksów CdTe + HSA.

 

 

 

Rys.7.Widma Fotoluminescencji nanocząstek  CdTe ,oraz bionanokompleksów CdTe + HSA, z różną koncetracją HSA.

Rys.8  przedstawia widma FTIR  nanoczastek CdTe i bionanokomleksów

CdTe +HSA

 

Rys.8Widma  FTIR  nanocząstek CdTe linia czarna, HSA Linia niebieska, po reakcji HSA z nanocząstkami CdTe linia czerwona.

Interpretację widm FTIR przedstawia Tabela 2

 

Tabela2

Identyfikacja linii widma HSA z Rys.8 ,s-linia silna ,m-linia średnia,

w-linia słaba.

 

Oddziaływanie  Electron –Fonon  jest kolejną tematyką w której pracownicy laboratorium  biorą udział.

         W ramach tej tematyki badano temperaturową zależność częstotliwości TO fononu  w roztworach  stałych  opartych na HgTe  pólprzewodnikowych związków  II –VI . Jako przykład można podać  trójskładnikowy roztwór stały Hg0.9Zn0.1Te  który wykazał nieciągłość zależności częstotliwości  od temperatury HgTe-TO-podobnej mody   oraz  ZnTe – TO podobnej mody

Analogicznie do systemu  systemu Hg0.885Cd0.115Te zaobserwowanego po raz pierwszy i opisanego w pracy [Sheregii i wsp.,Phys. Rev. Lett. 102, 045504 (2009)]. Uogólnienie teoretyczne przesunięcie temperaturowego częstotliwości fononu  w równaniu  analitycznym , istnieje  wkład anharmoniczny oddziaływania  elektron -fonon .

Roztwory stałe  Hg0.885Cd0.115Te i Hg0.9 Zn0.1Te zawierają punkt Diraca

 ( Γ 6- Γ8 = 0).

Rys.8 przedstawia  temperaturową  zależność widma odbicia Hg0.9 Zn0.1Te.

 

Rys8. Temperaturowa zależność widma odbicia dla Hg0,9Zn0,1Te w zakresie częstotliwośći 80cm-1do 220cm-1oraz w zakresie temperatur 30 -300 K.

 

Rys. 9. Ilustracja powstawania przerwy w zależności temperaturowej częstotliwości dla ZnTe i CdTe podsieci roztworu stałego Hg0,9Zn0,1Te.

Polski