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Organisationseinheit der BAM
The fluorescence quantum yield (QY) of CdSe dot/CdS rod (DR) nanoparticle ensembles is dependent on the Shell growth and excitation wavelength. We analyze the origin of this dependency by comparing the optical properties of DR ensembles to the results obtained in single-particle experiments. On the Ensemble level, we find that the QY of DRs with shell lengths shorter than 40 nm exhibits no dependence on the excitation wavelength, whereas for DRs with shell lengths longer than 50 nm, the QY significantly decreases for excitation above the CdS band gap. Upon excitation in the CdSe core, the ensemble QY, the fluorescence wavelength, and the fluorescence blinking behavior of individual particles are only dependent on the radial CdS shell thickness and not on the CDs shell length. If the photogenerated excitons can reach the CdSe core region, the fluorescence properties will be dependent only on the surface passivation in close vicinity to the CdSe core. The change in QY upon excitation above the band gap of CdS for longer DRs cannot be explained by nonradiative particles because the ratio of emitting DRs is found to be independent of the DR length. We propose a model after which the decrease in QY for longer CdS shells is due to an increasing fraction of nonradiative exciton recombination within the elongated shell. This is supported by an effective-mass-approximation-based calculation, which suggests an optimum length of DRs of about 40 nm, to combine the benefit of high CdS absorption cross section with a high fluorescence QY.
Nanotechnologien werden gegenwärtig als leistungsfähige Oberflächentechniken in erheblichem Umfange industriell genutzt. Dabei spielen dünne Schichten und deren Kenndaten eine wesentliche Rolle, z.B. als Röntgenspiegel oder optische und magnetooptische Datenträger. Die Schichtdicke zählt hierbei zu den technologisch wichtigen Parametern. Abgeleitet von Anwenderinteressen, werden für die Röntgenreflektometrie (XRR bzw. GIXR), Elektronenstrahl-Mikroanalyse (EPMA) und Röntgenfluoreszenzanalyse (XRF) einerseits und die Ellipsometrie andererseits zugeschnittene Schichtdickenmaßverkörperungen (SDM) entwickelt, gefertigt und untersucht. Das Ziel ist die Bereitstellung praxistauglicher, kalibrierter SDM, im weiteren Schichtdickennormale (SDN) genannt. SDN sind Maßverkörperungen, für die der Schichtdickenwert mit einer definierten Messunsicherheit bekannt und auf ein metrologisch anerkanntes Längennormal zurückgeführt ist. Berichtet wird über die Herstellung und messtechnische Charakterisierung der beiden spezifischen Varianten von Maßverkörperungen.
High-accuracy film thickness measurements in the range below 100 nm can be made by various complex methods like spectral ellipsometry (SE), scanning force microscopy (SFM), grazing incidence X-ray reflectometry (GIXR), or X-ray fluorescence analysis (XRF). The measurement results achieved with these methods are based on different interactions between the film and the probe. A key question in nanotechnology is how to achieve consistent results on a level of uncertainty below one nanometre with different techniques.
Two different types of thickness standards are realised. Metal film standards for X-ray techniques in the thickness range 10 to 50 nm are calibrated by GIXR with monochromatised synchrotron radiation of 8048 eV. The results obtained at four different facilities show excellent agreement. SiO2 on Si standards for SE and SFM in the thickness range 6 to 1000 nm are calibrated by GIXR with monochromatised synchrotron radiation of 1841 eV and with a metrological SFM. Consistent results within the combined uncertainties are obtained with the two methods. Surfaces and interfaces of both types of standards are additionally investigated by transmission electron microscopy (TEM).
In diesem Verbundvorhaben werden standardisierte Messverfahren für hybride Gemische erarbeitet, die der Bestimmung sicherheitstechnischer Kenngrößen des Explosionsschutzes dienen. Unter einem hybriden Gemisch wird dabei ein mehrphasiges System aus Brenngas oder brennbarem Dampf, sowie Luft und brennbarem Staub verstanden. Die Veröffentlichung der Ergebnisse erfolgt in einem Abschlussbericht und als DIN-Spezifikation (DIN SPEC). Diese DIN SPEC versetzt Prüfinstitute und Industrie in die Lage, Explosionsgefahren beim Betrieb technischer Anlagen mit hybriden Gemischen einzuschätzen und damit Prozesse sowohl sicherer als auch effizienter zu steuern. Dieses Projekt wird im Rahmen des WIPANOProgramms (Wissens- und Technologietransfer durch Patente und Normen) vom BMWi gefördert.
Upconversion nanoparticles (UCNPs) are attractive candidates for energy transfer-based analytical applications. In contrast to classical donor−acceptor pairs, these particles contain many emitting lanthanide ions together with numerous acceptor dye molecules at different distances to each other, strongly depending on the particle diameter.
UCNPs with precisely controlled sizes between 10 and 43 nm were prepared and functionalized with rose bengal and sulforhodamine B by a ligand-exchange procedure. Timeresolved studies of the upconversion luminescence of the UCNP donor revealed a considerable shortening of the donor lifetime as a clear hint for Förster resonance energy transfer (FRET). FRET was most pronounced for 21 nm-sized UCNPs, yielding a FRET efficiency of 60%. At larger surface-to-volume ratios, the FRET efficiency decreased by an increasing competition of nonradiative surface deactivation. Such dye-UCNP architectures can also provide an elegant way to shift the UCNP emission color, since the fluorescence intensity of the organic dyes excited by FRET was comparable to that of the upconversion emission of smaller particles.