921 resultados para Single InAs quantum dot
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L’imagerie médicale a longtemps été limitée à cause des performances médiocres des fluorophores organiques. Récemment la recherche sur les nanocristaux semi-conducteurs a grandement contribué à l’élargissement de la gamme d’applications de la luminescence dans les domaines de l’imagerie et du diagnostic. Les points quantiques (QDs) sont des nanocristaux de taille similaire aux protéines (2-10 nm) dont la longueur d’onde d’émission dépend de leur taille et de leur composition. Le fait que leur surface peut être fonctionnalisée facilement avec des biomolécules rend leur application particulièrement attrayante dans le milieu biologique. Des QDs de structure « coeur-coquille » ont été synthétisés selon nos besoins en longueur d’onde d’émission. Dans un premier article nous avons modifié la surface des QDs avec des petites molécules bi-fonctionnelles portant des groupes amines, carboxyles ou zwitterions. L’effet de la charge a été analysé sur le mode d’entrée des QDs dans deux types cellulaires. À l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques spécifiques à certains modes d’internalisation, nous avons déterminé le mode d’internalisation prédominant. L’endocytose par les radeaux lipidiques représente le mode d’entrée le plus employé pour ces QDs de tailles similaires. D’autres modes participent également, mais à des degrés moindres. Des disparités dans les modes d’entrée ont été observées selon le ligand de surface. Nous avons ensuite analysé l’effet de l’agglomération de différents QDs sur leur internalisation dans des cellules microgliales. La caractérisation des agglomérats dans le milieu de culture cellulaire a été faite par la technique de fractionnement par couplage flux-force (AF4) associé à un détecteur de diffusion de la lumière. En fonction du ligand de surface et de la présence ou non de protéines du sérum, chacun des types de QDs se sont agglomérés de façon différente. À l'aide d’inhibiteur des modes d’internalisation, nous avons corrélé les données de tailles d’agglomérats avec leur mode d’entrée cellulaire. Les cellules microgliales sont les cellules immunitaires du système nerveux central (CNS). Elles répondent aux blessures ou à la présence d’inflammagènes en relâchant des cytokines pro-inflammatoires. Une inflammation non contrôlée du CNS peut conduire à la neurodégénérescence neuronale et est souvent observée dans les cas de maladies chroniques. Nous nous sommes intéressés au développement d’un nanosenseur pour mesurer des biomarqueurs du début de l’inflammation. Les méthodes classiques pour étudier l’inflammation consistent à mesurer le niveau de protéines ou molécules relâchées par les cellules stressées (par exemple monoxyde d’azote, IL-1β). Bien que précises, ces méthodes ne mesurent qu’indirectement l’activité de la caspase-1, responsable de la libération du l’IL-1β. De plus ces méthode ne peuvent pas être utilisées avec des cellules vivantes. Nous avons construit un nanosenseur basé sur le FRET entre un QD et un fluorophore organique reliés entre eux par un peptide qui est spécifiquement clivé par la caspase-1. Pour induire l’inflammation, nous avons utilisé des molécules de lipopolysaccharides (LPS). La molécule de LPS est amphiphile. Dans l’eau le LPS forme des nanoparticules, avec des régions hydrophobes à l’intérieure. Nous avons incorporé des QDs dans ces régions ce qui nous a permis de suivre le cheminement du LPS dans les cellules microgliales. Les LPS-QDs sont internalisés spécifiquement par les récepteurs TLR-4 à la surface des microglies. Le nanosenseur s’est montré fonctionnel dans la détermination de l’activité de la caspase-1 dans cellules microgliales activées par le LPS. Éventuellement, le senseur permettrait d’observer en temps réel l’effet de thérapies ciblant l’inflammation, sur l’activité de la caspase-1.
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L’utilisation de nanoparticules (NPs) dans divers domaines industriels est de plus en plus fréquente ce qui génère leur propagation dans l’environnement. Selon leur persistance, mobilité, bioaccumulation et toxicité, des risques inconnus pour la santé et pour des écosystèmes peuvent en résulter. En effet, la caractérisation et la quantification sont des défis analytiques très complexes en raison de la nature dynamique (petite taille, grande réactivité et instabilité) des nanomatériaux. L'objectif de cette étude est donc de caractériser par ultracentrifugation analytique (AUC) des nanoparticules polymériques (Allosperse® dites allosphères) qui sont destinées à des fins agricoles. Pour y parvenir, différentes NPs métalliques (argent, quantum dot), oxydes métalliques (dioxyde de titane, oxyde de zinc) et NPs de polystyrène ont d’abord été mesurés par AUC à l’aide des différents systèmes de détection (absorbance, fluorescence et interférence). Dans le cas des allosphères, un grand nombre d'essais préliminaires ont été réalisés afin d'optimiser la vitesse d'ultracentrifugation, le temps d'ultracentrifugation, le nombre de numérisations et la concentration de l'échantillon. Un protocole optimisé a été utilisé pour la détermination du diamètre hydrodynamique (dh) des NPs. Les différentes analyses qui ont été réalisées dans cette étude révèlent que l’AUC permet de déterminer la taille de très petites NPs. Par ailleurs, une étude du comportement de ces allosphères pour des pH entre 4-8, des forces ioniques de 0 à 500 mM, en présence ou absence de matière organique naturelle a été entreprise. Les travaux ont montré que le dH était d’environ 7,0 nm avec de petites augmentations à faible pH, ou à très grande force ionique ou dureté. Ces résultats indiquent la grande stabilité physique et chimique des allosphères qui auront, ainsi, une grande mobilité dans les sols. La diffusion de lumière dynamique et la spectroscopie de corrélation de fluorescence ont été utilisées afin de valider les résultats obtenus par l’AUC.
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Integer filling factor phases of many-electron vertically coupled diatomic artificial quantum dot molecules are investigated for different values of the interdot coupling. The experimental results are analyzed within local-spin density functional theory for which we have determined a simple lateral confining potential law that can be scaled for the different coupling regimes, and Hartree-Fock theory. Maximum density droplets composed of electrons in both bonding and antibonding or just bonding states are revealed, and interesting isospin-flip physics appears for weak interdot coupling when the systematic depopulation of antibonding states leads to changes in isospin.
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Nonlinear optics has been a rapidly growing field in recent decades since the invention of lasers. The systematic progress in the laser technology increases our efficiency in the generation and control of coherent optical radiations. Nonlinear optics is based on the study ofeffects and phenomena related to the interaction of intense coherent light radiation with matter. Compared to other light sources laser radiation can provide high directionality, high monochromaticiry, high brightness and high photon degeneracy. At such a very intense incident beam, the matter responds in a nonlinear manner to the incident radiation fields, which endows the media :1 characteristic to change the refractive index or absorption coe fflcient of the media or the wavelength, or the frequency of the incident electromagnetic waves. This thesis encompasses the fabrication of nonlinear optical devices based on semiconductor and metal nanostructures. The presented work focus on the experimental and theoretical discussions on nonlinear optical effects especially nonlinear absorption and refraction exhibitted by metal and semiconductor nanostructures
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The main focus and concerns of this PhD thesis is the growth of III-V semiconductor nanostructures (Quantum dots (QDs) and quantum dashes) on silicon substrates using molecular beam epitaxy (MBE) technique. The investigation of influence of the major growth parameters on their basic properties (density, geometry, composition, size etc.) and the systematic characterization of their structural and optical properties are the core of the research work. The monolithic integration of III-V optoelectronic devices with silicon electronic circuits could bring enormous prospect for the existing semiconductor technology. Our challenging approach is to combine the superior passive optical properties of silicon with the superior optical emission properties of III-V material by reducing the amount of III-V materials to the very limit of the active region. Different heteroepitaxial integration approaches have been investigated to overcome the materials issues between III-V and Si. However, this include the self-assembled growth of InAs and InGaAs QDs in silicon and GaAx matrices directly on flat silicon substrate, sitecontrolled growth of (GaAs/In0,15Ga0,85As/GaAs) QDs on pre-patterned Si substrate and the direct growth of GaP on Si using migration enhanced epitaxy (MEE) and MBE growth modes. An efficient ex-situ-buffered HF (BHF) and in-situ surface cleaning sequence based on atomic hydrogen (AH) cleaning at 500 °C combined with thermal oxide desorption within a temperature range of 700-900 °C has been established. The removal of oxide desorption was confirmed by semicircular streaky reflection high energy electron diffraction (RHEED) patterns indicating a 2D smooth surface construction prior to the MBE growth. The evolution of size, density and shape of the QDs are ex-situ characterized by atomic-force microscopy (AFM) and transmission electron microscopy (TEM). The InAs QDs density is strongly increased from 108 to 1011 cm-2 at V/III ratios in the range of 15-35 (beam equivalent pressure values). InAs QD formations are not observed at temperatures of 500 °C and above. Growth experiments on (111) substrates show orientation dependent QD formation behaviour. A significant shape and size transition with elongated InAs quantum dots and dashes has been observed on (111) orientation and at higher Indium-growth rate of 0.3 ML/s. The 2D strain mapping derived from high-resolution TEM of InAs QDs embedded in silicon matrix confirmed semi-coherent and fully relaxed QDs embedded in defectfree silicon matrix. The strain relaxation is released by dislocation loops exclusively localized along the InAs/Si interfaces and partial dislocations with stacking faults inside the InAs clusters. The site controlled growth of GaAs/In0,15Ga0,85As/GaAs nanostructures has been demonstrated for the first time with 1 μm spacing and very low nominal deposition thicknesses, directly on pre-patterned Si without the use of SiO2 mask. Thin planar GaP layer was successfully grown through migration enhanced epitaxy (MEE) to initiate a planar GaP wetting layer at the polar/non-polar interface, which work as a virtual GaP substrate, for the GaP-MBE subsequently growth on the GaP-MEE layer with total thickness of 50 nm. The best root mean square (RMS) roughness value was as good as 1.3 nm. However, these results are highly encouraging for the realization of III-V optical devices on silicon for potential applications.
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Semiconductor magnetic quantum dots are very promising structures, with novel properties that find multiple applications in spintronic devices. EuTe is a wide gap semiconductor with NaCl structure, and strong magnetic moments S=7/2 at the half filled 4f(7) electronic levels. On the other hand, SnTe is a narrow gap semiconductor with the same crystal structure and 4% lattice mismatch with EuTe. In this work, we investigate the molecular beam epitaxial growth of EuTe on SnTe after the critical thickness for island formation is surpassed, as a previous step to the growth of organized magnetic quantum dots. The topology and strain state of EuTe islands were studied as a function of growth temperature and EuTe nominal layer thickness. Reflection high energy electron diffraction (RHEED) was used in-situ to monitor surface morphology and strain state. RHEED results were complemented and enriched with atomic force microscopy and grazing incidence X-ray diffraction measurements made at the XRD2 beamline of the Brazilian Synchrotron. EuTe islands of increasing height and diameter are obtained when the EuTe nominal thickness increases, with higher aspect ratio for the islands grown at lower temperatures. As the islands grow, a relaxation toward the EuTe bulk lattice parameter was observed. The relaxation process was partially reverted by the growth of the SnTe cap layer, vital to protect the EuTe islands from oxidation. A simple model is outlined to describe the distortions caused by the EuTe islands on the SnTe buffer and cap layers. The SnTe cap layers formed interesting plateau structures with easily controlled wall height, that could find applications as a template for future nanostructures growth. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.
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We study the properties of the lower bound on the exchange-correlation energy in two dimensions. First we review the derivation of the bound and show how it can be written in a simple density-functional form. This form allows an explicit determination of the prefactor of the bound and testing its tightness. Next we focus on finite two-dimensional systems and examine how their distance from the bound depends on the system geometry. The results for the high-density limit suggest that a finite system that comes as close as possible to the ultimate bound on the exchange-correlation energy has circular geometry and a weak confining potential with a negative curvature. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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Time-resolved X-ray absorption-fine structure (Quick-XAFS) and UV-Vis absorption spectroscopies were combined for monitoring simultaneously the time evolution of Zn-based species and ZnO quantum dot (Qdot) formation and growth during the sol-gel synthesis from zinc oxy-acetate precursor solution. The time evolution of the nanostructural features of colloidal suspension was independently monitored in situ by small angle X-ray scattering (SAXS). In both cases, the monitoring was initialized just after the addition of NaOH solution (B = [OH]/[Zn] = 0.5) to the precursor solution at 40 degrees C. Combined time-resolved Quick-XAFS and UV-Vis data showed that the formation of ZnO colloids from the zinc oxy-acetate consumption achieves a quasi-steady-state chemical equilibrium in less than 200s. Afterwards, the comparison of the ZnO Qdots size and Guinier gyration radius evidences a limited aggregation process coupled to the Qdots growth. The analysis of the experimental results demonstrates that the nanocrystal coalescence and Ostwald ripening control the kinetics of the Qdot growth.
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We investigate the formation of compositional modulation and atomic ordering in InGaP films. Such bulk properties - as well as surface morphologies - present a strong dependence on growth parameters, mainly the V/III ratio. Our results indicate the importance of surface diffusion and, particularly, surface reconstruction for these processes. Most importantly from the application point of view, we show that the compositional modulation is not necessarily coupled to the surface instabilities, so that smooth InGaP films with periodic compositional variation could be obtained. This opens a new route for the generation of templates for quantum dot positioning and three-dimensional arrays of nanostructures. © 2007 American Institute of Physics.
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We discuss the thermal dependence of the zero-bias electrical conductance for a quantum dot embedded in a quantum wire, or side-coupled to it. In the Kondo regime, the temperature-dependent conductances map linearly onto the conductance for the symmetric Anderson Hamiltonian. The mapping fits accurately numerical renormalization-group results for the conductance in each geometry. In the side-coupled geometry, the conductance is markedly affected by a gate potential applied to the wire; in the embedded geometry, it is not. © 2010 IOP Publishing Ltd.
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We study the non-Markovianity of the dynamics of open quantum systems, focusing on the cases of independent and common environmental interactions. We investigate the degree of non-Markovianity quantified by two distinct measures proposed by Luo, Fu, and Song and Breuer, Laine, and Pillo. We show that the amount of non-Markovianity, for a single qubit and a pair of qubits, depends on the quantum process, the proposed measure, and whether the environmental interaction is collective or independent. In particular, we demonstrate that while the degree of non-Markovianity generally increases with the number of qubits in the system for independent environments, the same behavior is not always observed for common environments. In the latter case, our analysis suggests that the amount of non-Markovianity could increase or decrease depending on the properties of the considered quantum process. © 2013 American Physical Society.
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Pós-graduação em Ciência dos Materiais - FEIS
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
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Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC