تأثیر میزان عامل‌ نیتروژن بر رفتار نوری نقاط کوانتومی گرافن

نویسندگان

1 استاد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

3 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

doi
10.30501/jamt.2025.549469.1341
چکیده

نقاط کوانتومی گرافن نوعی نانو‌ذرات کربنی هستند که به‌دلیل برخورداری از خواص کوانتومی قابل‌تنظیم، گزینة‌ مناسبی برای کاربردهای نوری، اپتو‌الکترونیکی، حسگرهای زیستی و انرژی به‌ویژه سلول‌های خورشیدی محسوب می‌شوند. در این پژوهش این نانو‌مادة ارزشمند با استفاده از روشی راحت، سریع و آسان از آمونیوم‌هیدروکساید به‌عنوان منبع نیتروژن، عامل‌دار شده است. بدین‌منظور ابتدا میزان عامل نیتروژن در مقادیر 0، 2/0، 4 و 6 مول بر لیتر به نقاط کوانتومی گرافن اضافه شد. سپس برای ارزیابی ویژگی‌های محصول، طیف‌سنجی رامان، آنالیز FTIR، فتولومینسانسPL و جذب UV-vis انجام گرفت. همچنین ریخت‌شناسی سطح و فاصله صفحات توسط میکروسکوپ الکترونی با قدرت تفکیک بالا HRTEM بررسی شد. در نتایج FTIR، C=C و C=O وجود نقاط کوانتومی گرافن و C-N وN-H، حضور عامل‌های نیتروژن را تأیید می‌کنند. نتایج طیف‌سنجی رامان، بالا بودن مقدار ID/IG در نمونة عامل‌دار‌شده در مقایسه با نمونة پایه، به میزان حدود 20% را به‌دلیل ایجاد نقایص ساختاری تأیید می‌کند. همچنین افزایش میزان شدت جذب، حضور عوامل نیتریدی روی سطوح گرافن‌کوانتوم‌دات را نشان می‌دهد. بررسی‌های فتولومینسانس در محدودة طول‌موج‌های برانگیختگی nm320-420 نیز با تقویت تابش فلورسانس، ظهور یک پیک قوی درحدود nm500 را نشان می‌دهد. خواص نوری بهبود‌یافته نشان می‌دهد نقاط کوانتومی گرافن عامل‌دار‌شدة نیتریدی از پتانسیل بالایی به‌عنوان نانو‌حامل‌های فعال نوری در سلول‌های خورشیدی، سامانه‌های فتو‌الکترونیکی، تجهیزات بر پایه حسگرهای نوری و فناوری‌های انرژی نو، برخوردارند و می‌توانند موجب افزایش بازده و پایداری عملکرد آنها شوند.