Study of lead chalcogenides-based colloidal systems

In this study, we report on the synthesis of lead selenide (PbSe) quantum dots using an aqueous-based wet chemistry protocol. The proposed chemical route uses increasing concentration of selenium to grow the PbS shell and alloy on top of the as-precipitated PbSe core in a controllable way using 1-thioglycerol stabilizer. The concentration of selenium used was 0.1, 0.3 and 0.5 mmol, while the others one were kept fixed. The physical properties of these PbSe QDs were investigated using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Raman spectroscopy and photoluminescence (PL) techniques. FT-IR spectra gave indication of PbSe quantum dots formation with diameters smaller than 3 nm. In addition, these spectra gave evidence of attachment of the stabilizer on the surface of the core and formation of PbSxSe1-x alloy and PbS shell. These clues are related to the displacement of the PbSe vibrational modes compared to bulk material, that confirm confinement proprieties, to the PbS vibrational modes observed and to the PbSe vibrational modes changed, respectively. In the Raman spectra the same clues were observed, confirming the results of FT-IR technique. The PL spectra corroborated with the results observed in the FT-IR and Raman spectra by identifying changes in the emission bands. It was also viewed surface defects and Pb vacancies in the PbSe and PbS formed. Therefore, based on these results, we synthesized for the first time, ultra-small PbSe QD’s via aqueous route controlling growth of PbS alloy and shell by the Se concentration during the synthesis. So, these nanostructures as-synthesized may be suitable for luminescent sensors in nanobiotechnological applications.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoDissertação (Mestrado)Neste trabalho foram sintetizados com sucesso pontos quânticos (PQs) de seleneto de chumbo (PbSe) no qual controlou-se a formação da liga e casca de sulfeto de Chumbo (PbS) em função da concentração de Selênio (Se) via solução aquosa e utilizando o estabilizante 1-tioglicerol (TG). A concentração de Se utilizada foi de 0.1, 0.3 e 0.5 mmol, mantendo-se as dos demais reagentes fixas. As propriedades físicas desses PQs de PbSe foram investigadas utilizando as técnicas de Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Espectroscopia Raman (Raman) e Fotoluminescência (PL). Os espectros de FT-IR deram indícios de formação de pontos quânticos de PbSe menores que 3 nm, anexação do estabilizante em sua superfície e a formação de liga de PbSxSe1-x e casca de PbS. Esses indícios se deram com base, respectivamente, na localização dos modos vibracionais ativos do PbSe estarem deslocados em relação ao material com propriedades de bulk, confirmando as propriedades de confinamento, na observação dos modos do PbS e em alterações dos modos superficiais do PbSe. Nos espectros Raman observou-se os mesmos indícios, confirmando os resultados de FT-IR. Os Espectros de PL corroboraram com os resultados de FT-IR e Raman através da identificação de alterações nas bandas de emissão excitônica, dos defeitos de superfícies e de vacâncias de chumbo presentes no PbSe e PbS. Portanto, com base nesses resultados, sintetizamos pela primeira vez PQs de PbSe de tamanho ultrapequeno através de metodologia aquosa, a qual proporcionou o controle de formação de liga e casca de PbS em função da concentração de Se durante a síntese. Essas nanoestruturas, sintetizadas via solução aquosa, podem servir como novos sensores luminescentes no infravermelho para aplicações nanobiotecnológicas