Защитные информационные маркеры на основе квантовых точек CdSe/ZnS тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах рукописи

Златов Андрей Сергеевич

Защитные информационные маркеры на основе квантовых точек

Специальность: 01.04.05 — Оптика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

005558525

Санкт-Петербург — 2014

005558525

Работа выполнена в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего образования «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики» (Университет ИТМО)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор физико-математических наук Полищук Владимир Анатольевич

Пулькин Сергей Александрович,

доктор физико-математических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет»

Цыганов Александр Борисович,

кандидат физико-математических наук, директор ООО «Спектр-Микро»

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения

Защита состоится 18 декабря 2014 г. в часов на заседании

диссертационного совета Д 212.227.02 при ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики» по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский проспект, д. 49, ауд. 2Р£_.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики» и на сайте http://fppo.ifmo.ru.

Автореферат разослан _ 2014 г.

Ученый секретарь ,,

диссертационного совета, Денисюк И.Ю.

д. ф.-м. н., профессор ^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Проведенные в данной диссертационной работе исследования и полученные разработки относятся к актуальной области развития нанотехнологий, соответствуют приоритетному направлению развития науки, технологий и техники в Российской Федерации - «Индустрия наносистем».

В настоящее время люминесцентные маркеры широко применяются для аппаратурной идентификации объектов различного назначения. В качестве люминофоров в маркерах обычно используют люминесцирующие органические красители и микрочастицы, легированные ионами редких земель. Такие люминофоры обладают рядом существенных недостатков, существенно ограничивающих потенциальные возможности применения люминесцентных маркеров, которые могут быть преодолены при использовании в качестве люминофоров полупроводниковых нанокристаллов - квантовых точек (КТ). Благодаря эффектам размерного квантования оказывается возможным целенаправленно управлять оптическими параметрами КТ, что открывает возможности создания на их основе материалов и элементов фотоники с уникальными оптическими свойствами, недостижимыми для объемных материалов. В настоящее время КТ широко применяются в биологических и медицинских приложениях для решения задач идентификации различных элементов биологических структур и контроля хода биохимических реакций. КТ обладают огромным потенциалом при их использовании в качестве люминофора для маркирования широкого круга объектов, включая музейные ценности, документы, взрывчатые вещества, различные предметы и товары для их идентификации и учета, определения подлинности и защиты от несанкционированного воспроизведения или перемещения. Для реализации представляющихся возможностей практического использования КТ в задачах маркирования необходимым условием является получение надежной информации о характере и особенностях эволюции квантового выхода и люминесцентного отклика КТ при их использовании в защитно-информационных люминесцентных маркерах.

Наиболее доступными и привлекательными для задач маркирования на текущий момент являются коллоидные полупроводниковые флуоресцентные нанокристаллы Сс18е, покрытые оболочкой из 2п8. КТ Сс18е обладают высоким квантовых выходом, а оболочка из широкозонного полупроводника ZnS защищает ядро нанокристалла Сс1Яе от окисления и препятствует безызлучательному переносу энергии, обеспечивая высокий квантовый выход флуоресценции вне зависимости от свойств окружающей среды. Изменяя размер нанокристаллов Сс18е, можно получить маркер с максимумом флуоресценции в любом месте видимого спектра. Оптические свойства КТ СсШе/^пБ достаточно хорошо известны, такие точки используются в широком круге биологических и медицинских задач, прежде всего в задачах маркирования и последующей идентификации различных биологических

объектов и микроорганизмов. В тоже время эволюция оптических свойств КТ Сс18еЛ£п8 в случае их использования для маркирования широкого круга окружающих макрообъектов недостаточно исследованы, что приводит к практически полному отсутствию использования КТ для решения такого рода задач. В диссертации проведены актуальные для КТ Сс^е^пБ исследования особенностей эволюции люминесцентного отклика в маркерах на основе КТ Сс18е, покрытых оболочкой из гпБ при различных температурах и температурных перепадах. Рассмотрено взаимное влияние КТ Сс18е/7п8 различного размера на оптические характеристики люминесценции маркера на основе данных КТ. Продемонстрирована возможность увеличения информационной емкости таких маркеров за счет сужения спектра люминесценции КТ СсШе^пЗ при использовании в качестве матрицы маркера материалов с малым размером пор. Часть диссертации посвящена разработке устройств, позволяющих производить печать и удаленное считывание защитно-информационных люминесцентных маркеров.

Цели и задачи диссертационной работы

Основными целями диссертационного исследования были:

• установление зависимостей величины интенсивности люминесценции КТ СсШе/^пБ от параметров окружающей среды, важных при их практическом применении в качестве защитно-информационных люминесцентных маркеров;

• установление влияния взаимного гашения люминесценции КТ С<15с/7пБ различного размера на спектральные характеристики люминесценции маркеров на основе таких КТ;

• установление влияния характеристик матрицы люминесцентного маркера на спектральные характеристики внедренных в неё КТ С(18е/2п8;

• разработка устройств для печати и удаленного считывания защитно-информационных люминесцентных маркеров на основе КТ Сс18е/7п8 различного размера.

Для достижения этих целей были решены следующие задачи: о Исследованы зависимости интенсивности люминесценции КТ Сс18е/7п8 от

длительности первичного облучения возбуждающим УФ излучением, о Исследовано влияние температуры образца люминесцентного маркера на

оптические характеристики КТ Сс18е/7п8. о Исследовано влияние температурных перепадов на оптические

характеристики КТ Сё8е/гп8. о Исследовано взаимное влияние КТ Сс15е/2п8 различного размера на

спектральные характеристики их люминесценции, о Исследовано влияние характеристик матрицы люминесцентного маркера на

спектральные характеристики КТ Сё8е/2п8. о Разработано устройство для печати защитно-информацнонных

люминесцентных маркеров на основе КТ СёБе/гпБ различного размера, о Разработано устройство для удаленного считывания защитно-информационных люминесцентных маркеров на основе КТ Сс18е/2п8 различного размера.

Научная новизна работы

о Показана необходимость первичного облучения УФ излучением люминесцентных маркеров на основе КТ CdSe/ZnS для увеличения и стабилизации интенсивности их люминесценции.

о Для люминесцентных маркеров на основе КТ CdSe/ZnS определено влияние температуры окружающей среды на их спектральные характеристики, о Показано влияние характеристик матрицы люминесцентного маркера на спектральные характеристики люминесценции внедренных в них КТ CdSe/ZnS. о В результате проведенных оптических исследований КТ CdSe/ZnS и разработки устройств для печати и удаленного считывания люминесцентных маркеров подтверждена возможность практического применения КТ CdSe/ZnS для создания защитно-информационных люминесцентных маркеров.

Положения, выносимые на защиту:

• Для корректной работы многоцветных защитно-информационных люминесцентных маркеров на основе внедренных в пористую матрицу квантовых точек CdSe/ZnS необходимо пространственное разделение элементов маркера, содержащих квантовые точки разного размера.

• Для достижения максимальной интенсивности и стабилизации люминесценции маркеров необходимо предварительное облучение защитно-информационных люминесцентных маркеров на основе квантовых точек CdSe/ZnS излучением 400-420 нм с суммарной дозой 5-6 Дж/см2.

• Обнаружена обратимая температурная зависимость длины волны максимума, полуширины спектра и интенсивности люминесценции защитно-информационных люминесцентных маркеров на основе квантовых точек CdSe/ZnS. Увеличение температуры окружающей среды в пределах 30-85°С приводит к сдвигу максимума полосы люминесценции в длинноволновую область спектра на 0,1 нм/°С, увеличению полуширины спектра люминесценции на 0,07 нм/°С, и уменьшению интенсивности люминесценции маркера на 1 %/°С.

• Обнаружено сужение ширины полосы люминесценции квантовых точек CdSe/ZnS на 10% при уменьшении с 1,5 до 0,5 мкм размера пор матрицы защитно-информационного люминесцентного маркера.

Апробация работы и публикации

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: 1-м, 2-м, 3-м Всероссийских конгрессах молодых ученых, 2012, 2013, 2014 гг., СПб НИУ ИТМО; 21 century: fundamental science and technology II: Proceedings of the Conference. 15-16 august 2013, Moscow, Russia; 17th International School on Quantum Electronics: Laser Physics and Applications, 24-28 September 2012, Nessebar, Bulgaria; XIV международной научно-практической конференции "Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике", 4-5 декабря 2012, Санкт-Петербург, Россия; 44th Conference of the European Group on Atomic Systems, 9-13 July 2012, Gothenburg, Sweden; 15th International Conference «Laser

Optics 2012», 25-29 June 2012, St. Petersburg, Russia; XIII международной научно-практической конференции "Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике", 24-26 мая 2012 г. Санкт-Петербург, Россия.

Основные результаты диссертации опубликованы в 11 публикациях, из которых 4 опубликованы в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК.

Практическая значимость результатов работы

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные результаты показывают возможности практического применения КТ CdSe/ZnS для маркирования защитно-информационными люминесцентными маркерами широкого круга объектов, включая музейные ценности, документы, взрывчатые вещества, а также различные предметы и товары, с целью их идентификации и учета, определения подлинности и защиты от несанкционированного воспроизведения и перемещения, в том числе и в логистических целях. Рассмотрены способы создания и практического использования таких люминесцентных маркеров, определены ограничения и показаны особенности использования таких маркеров, показаны способы увеличения их информационной емкости.

Результаты диссертационной работы использованы и используются в НИУ ИТМО при выполнении проектов в рамках государственных контрактов, грантов РФФИ и аналитических ведомственных программ Министерства образования и науки РФ.

Личный вклад автора

Содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованные работы. Обсуждение результатов и подготовка к публикации полученных результатов проводилась совместно с соавторами, причем вклад диссертанта был определяющим. Общая постановка целей и задач исследований в рамках диссертационной работы проведена совместно с научным руководителем работы В.А. Полищуком.

Структура н объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитированной литературы, включающего 119 наименований. Материал изложен на 107 страницах и содержит 64 рисунок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во Введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулирована цель и аргументирована научная новизна исследований, показана практическая значимость полученных результатов, представлены выносимые на защиту научные положения и определена структура диссертации.

Первая глава посвящена обзору работ, касающихся КТ, их оптических свойств, основных областей применений, краткому обзору существующих

защитных маркеров, способов их создания, особенностей эксплуатации. Цель обзора - дать необходимые вводные сведения для понимания оригинальной части работы. Приведены общие представления о физических механизмах формирования уникальных размерных зависимостей оптических свойств КТ, которые представляют собой наноразмерные полупроводниковые кристаллы, где за счет пространственного ограничения движения носителей заряда проявляется квантово-размерный эффект, выражающийся в возникновении дискретной структуры электронных уровней и ее зависимости от размеров КТ. В результате, длины волн оптических переходов в КТ зависят от их размера. В данной главе описаны разновидности КТ, основные методы их синтеза. Произведен краткий обзор существующих защитно-информационных маркеров, способов их создания, особенностей использования, а так же рассмотрены особенности люминесцентных маркеров на основе органических соединений и редкоземельных ионов. Специальное внимание уделено обзору литературы по применению КТ в задачах маркирования объектов.

Во второй главе описаны исследованные объекты, установки для их исследования, рассмотрены особенности использования данных установок, описан формат кодирования информации в защитно-информационном люминесцентном маркере.

Третья глава посвящена исследованию оптических свойств КТ С<18е/2п8 в аспекте их использования в качестве люминофора в защитно-информационных люминесцентных маркерах. В КТ наблюдаются различные эффекты нестабильности интенсивности и спектра люминесценции в зависимости от условий их использования, изменение интенсивности и характеристик спектра люминесценции может приводить к возникновению ошибок в процессе идентификации люминесцентных маркеров, а также к некорректным результатам их считывания, из-за чего настоящий маркер может быть ошибочно признан поддельным. В диссертации были проведены исследования, позволяющие оценить влияние внешних факторов на стабильность люминесцентного отклика КТ СёБе^пБ, растворенных в гексане и внедренных в пористый бумажный носитель.

Проведенные исследования позволяют установить важные особенности использования защитно-информационных люминесцентных маркеров на основе КТ Сс18е/2п8 в различных приложениях по маркировке и защите различных объектов. В главе представлены результаты исследования зависимости величины квантового выхода и спектра люминесценции КТ Сс18е/2п8 от длительности их облучения возбуждающим УФ излучением. На рисунке 1 показано различие в величине интенсивности люминесценции у ранее облучённой возбуждающим УФ излучением области маркера с КТ Сс18е/7п8 размером 2,5 им и ранее необлученной его областью.

Рисунок 1. Снимок люминесцентного отклика маркера с КТ CdSe/ZnS размером 2,5 нм, полученный на конфокальном микроскопе Zeiss LSM710. В центре - многократно ранее облученная область маркера, на периферии -необлучаемая ранее область маркера

Для рассмотрения этого эффекта была проведена серия измерений созданных непосредственно перед экспериментом и ранее не облучаемых УФ излучением люминесцентных маркеров с КТ CdSe/ZnS и рассмотрена динамика изменения интенсивности и спектра люминесценции в зависимости от дозы облучения такого маркера лазерным излучением на длине волны 405 нм.

Суммарная доза облучения маркера, Дж/смг

Рисунок 2. Зависимости величин интенсивностей люминесценции и прошедшего через маркер возбуждающего излучения на длине волны 405 нм от дозы облучения маркера с КТ CdSe/ZnS с диаметром ядра 2,5 нм

Приведенная на рисунке 2 зависимость интенсивности люминесценции от дозы облучения маркера УФ излучением показывает, что в результате первых облучений происходит увеличение интенсивности люминесценции в 3 раза. При этом установлено, что форма спектра люминесценции, его полуширина и длина волны максимума интенсивности не изменяются (рисунок 3). Изменение интенсивности люминесценции в процессе первых облучений маркера с КТ CdSe/ZnS при отсутствии изменений в спектре люминесценции можно

объяснить наличием малоразмерных поверхностных дефектов на оболочке ZnS квантовой точки СёБе, которые устраняются под действием УФ излучения, благодаря чему качество оболочки улучшается, что уменьшает

безызлучательную диссипацию энергии.

Рисунок 3. Спектры люминесценции КТ Сс18е/2п8 размером 2,5 нм в зависимости от количества облучений УФ излучением маркера

Люминесцентные маркеры зачастую используются при различных температурах, а так же при нестабильной температуре окружающей среды. Поэтому было исследовано влияние температуры маркера на величину интенсивности и спектра люминесценции люминесцентных маркеров на основе КТ Сё8е/7п8. На рисунке 4 показано влияние температуры маркера на основе КТ Сс18е/7п8 размером 2,5 нм на их спектр люминесценции.

Из рисунка 4 видно, что нагрев маркера с температуры 30°С до температуры 85°С приводит к уменьшению квантового выхода в 2 раза и сдвигу спектра люминесценции в длинноволновую область спектра на 6 нм. При этом также увеличивается полуширина спектра люминесценции - с 39 нм при температуре 30°С до 43 нм при температуре 85°С. Также рисунок 4 показывает, что после цикла нагрева до 85°С и последующего охлаждения маркера до комнатной температуры с одинаковой временной длительностью его спектр люминесценции практически полностью восстанавливается до исходного и через дополнительные 10 минут ожидания полностью восстанавливается до исходного. В результате проведения трёх последовательных циклов нагрева и охлаждения установлено, что величина квантового выхода и спектр люминесценции во всех циклах нагрева и охлаждения меняются одинаково и сопоставимы между собой при одинаковых температурах измерения и направления изменения температуры.

Большинство описываемых в литературе способов создания защитно-информационных люминесцентных маркеров предполагает или допускает смешивание КТ различного размера между собой, что предъявляет меньшие требования к устройствам печати и считывания, а также позволяет кодировать большее количество информации в расчете на единичную площадь маркера, чем в случае надежного пространственного разделения КТ различного размера.

Рисунок 4. Зависимость спектра люминесценции маркера с КТ Сс18е/7п8 размером 2,5 нм от температуры окружающей среды. Длительности цикла нагрева и цикла остывания - по 45 минут каждый

Известно, что при смешивании КТ различного размера эффективность люминесценции КТ падает. Энергетические потери в люминофорах на основе КТ, как правило, связаны с явлениями безызлучательной диссипации и переносом энергии и перепоглощением излучения люминесценции КТ меньшего размера КТ большего размера.

Исследуемые КТ Сс18е обладают оболочкой из широкозонного полупроводника 2пБ, которая в значительной степени препятствует безызлучательному рассеиванию и переносу энергии между КТ, что приводит к высоким значениям квантового выхода в таких КТ. Поэтому было исследовано влияние КТ существенно различного размера при их смешивании на спектры люминесценции друг друга.

На рисунке 5 приведено сравнение спектров люминесценции четырех маркеров: в первом маркере КТ различного размера были пространственно разделены, в остальных маркерах - смешаны между собой, соотношения концентраций квантовых точек различного размера между собой указаны на рисунке 5. Интенсивности люминесценции КТ различного размера различаются между собой из-за разного коэффициента экстинкции раствора с КТ размером 2,5 нм относительно раствора с КТ размером 5 нм.

1.6

с.

пространственно разделены: V -3:1 (маркер!)

3:1 (маркер 2) 2:1 (маркер 3) 1:1 (маркер 4)

0,0

525

550

575

600

625

650

675

длина волны.нм

Рисунок 5. Спектры люминесценции образцов маркеров с КТ в различных

Из рисунка 5 видно, что смешивание КТ различного размера приводит к значительному уменьшению квантового выхода КТ меньшего размера и значительному увеличению квантового выхода КТ большего размера. Полученные результаты вызваны безызлучательным и излучательным переносом энергии от КТ меньшего размера к большим. С учетом оболочки из широкозонного полупроводника ЕпБ, препятствующей безызлучательному переносу энергии, основной вклад вносят излучательный перенос энергии. Полученные результаты показывают, что защитно-информационные люминесцентные маркеры на основе КТ требуют высокоточного оборудования для их печати, позволяющего надежно разделять КТ различного размера в пространстве маркера. Также полученные результаты показывают причины сложностей, возникающих при создании многослойных защитно-информационных люминесцентных маркеров на основе КТ. Таким образом, большая часть предлагаемых в литературе способов создания защитно-информационных люминесцентных маркеров на основе КТ не могут быть применены на практике по причине чрезвычайно сильного падения квантового выхода в случае смешивания между собой или наложения друг на друга слоев с КТ различного размера.

В дополнение в диссертационной работе был рассмотрен возможный способ увеличения информационной емкости люминесцентных маркеров на основе КТ за счет использования в качестве носителя маркера пористой структуры с малоразмерными порами.

Для этого было исследовано влияние размера пор матрицы на спектры люминесценции внедренных в них КТ. Для этих целей КТ размером 2,5 нм и 5 нм были внедрены в пористую бумагу с произвольным размером пор в пределах 0,1 - 100 мкм и в образцы трековой мембранной бумаги с порами размером 0,5 и 1,5 мкм. КТ размером 2,5 нм были пространственно отделены от КТ размером 5 нм. Из рисунка 6 видно, что уменьшение размера пор матрицы

матрицах

приводит к сужению спектров люминесценции: в пористой бумаге полуширина спектров люминесценции для КТ размером 2,5 нм и КТ размером 5 нм составила 38 нм, в трековой мембранной бумаге с порами размером 1,5 мкм -36 нм, с порами размером 0,5 мкм - 31 нм.

размером 2,5 и 5 нм в матрицах с различным размером пор

В результате за счет изменения размера пор матрицы маркера в эксперименте удалось сузить спектр люминесценции КТ на 20%. Полученные результаты позволяют сделать вывод о возможности увеличения информационной ёмкости защитно-информационных люминесцентных маркеров за счет использования носителя с малым размером пор.

Глава 4 посвящена устройству печати защитно-информационных люминесцентных маркеров на основе КТ Сё8е/2п8.

Оптимальным способом создания люминесцентных защитно-информационных маркеров на основе КТ является струйная печать. Для этого КТ помещаются в раствор, после нанесения растворитель улетучивается или впитывается в носитель маркера, а КТ осаждаются на поверхности или в объеме носителя. После нанесения КТ, при необходимости, поверхность носителя может покрываться пленкой, позволяющей защитить КТ от механических воздействий, а также от воздействия окружающей среды. Использование для создания маркеров методов струйной печати позволяет с высокой точностью создавать на поверхности носителя одномерные и двумерные структуры с заданным наполнением КТ для каждой ячейки носителя.

Большая часть доступных на рынке струйных систем печати характеризуются тем, что предназначены для водорастворимых чернил, имеют негерметичные резервуар для хранения чернил, негерметичный контур системы печати и недостаточно точную механику для перемещения печатающей головки относительно носителя маркера. Основные технологии, применяемые в струйных системах печати - это выброс чернильных капель при нагревании

чернил и выброс чернильных капель механически при расширении пьезоэлектрического кристалла под действием электрического тока. Водорастворимые КТ хорошо подходят для использования в таких системах и позволяют использовать для печати готовые решения, доступные на рынке. Однако водорастворимые КТ обладают низким квантовым выходом и, как следствие, маркеры на основе таких КТ обладают недостаточным квантовым выходом из-за чего такие маркеры затруднительно использовать в реальных приложениях.

Для использования КТ, растворимых в органических средах, необходимо другое оборудование для печати. Поэтому было создано струйное устройство печати, подходящее для работы с КТ СёЗе^пБ, растворенных в гексане и имеющее высокоточную систему позиционирования носителя маркера относительно печатающих головок. Устройство печати позволяет создавать одномерные и двумерные люминесцентные маркеры, состоящие из матрицы люминесцирующих элементов со сложным спектральным составом. Схема устройства печати изображена на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема струйного устройства печати: 1 - компрессор, 2 - клапан, 3 — датчик давления, 4-6 - резервуары, 7-9 - электромагнитные клапана, 10 - печатаемый защитно-информационный люминесцентный маркер,

11 — микроконтроллер, 12 — компьютер с управляющей программой

Созданное устройство печати позволяет создавать защитно-информационные люминесцентные маркеры на основе КТ размером до 100x100 мм2. Минимальное время открытого состояния форсунки - 4 мс. За счет системы контроля давления в системе с обратной связью устройство печати позволяет с высокой точностью дозировать в широких пределах наносимый на носитель маркера объем раствора КТ, что позволяет создавать одномерные и двумерные защитно-информационные люминесцентные маркеры на основе КТ Ссйе/гиБ с задаваемым уровнем яркости каждого цвета для каждого элемента маркера.

Глава 5 посвящена спектральному устройству для считывания защитно-информационных люминесцентных маркеров на основе КТ СёЗе^пБ.

Для считывания защитно-информационных люминесцентных маркеров, определения спектра люминесценции и интенсивности излучения люминесцирующих элементов маркера было собрано устройство считывания. В

качестве диспергирующего элемента использовалась дифракционная решетка, для регистрации спектра люминесценции использовалась светочувствительная линейка.

1 - полупроводниковый лазер (405 нм, 20 мВ), 2 - полупрозрачное зеркало, 3 - измеряемый люминесцентный маркер, 4 - коллиматор, 5 - дифракционная решетка (1800 штр./мм), 6 - фокусирующая оптика, 7 - светочувствительная линейка (3648 светочувствительных ячеек размером 8x200 мкм каждая)

1000 -Слектрофлюориметр (возбуждение на 405 нм) -Считыватель

ñ 0) х

900 (\

о s' 800 / \

п X 700 / \

3" о 600 / \

Z s 2 2 С -Û 500 400 А / :

о X 300 / \ / \

s о X 200 \ 1 \

X s 100 J ^ V

425 450 475 500 525 550 575 600 625 650 675 700

Длина волны, нм

Рисунок 9. Сравнение спектров люминесценции защитно-информационного маркера на основе КТ СёБе^пБ, измеренных спектрофлюориметром (диапазон длин волн 525-675 нм) и устройством считывания (430-700 нм)

На рисунке 8 приведена оптическая схема устройства считывания защитно-информационных люминесцентных маркеров на основе КТ СёБе/гпЗ. На рисунке 9 приведено сравнение считанного тестового люминесцентного одноэлементного маркера с результатом считывания маркера на лабораторном

спектрофлюориметре, построенного на базе мопохроматора МУМ-01 и ртутного источника излучения L-405.

Управляющий микроконтроллер устройства способен самостоятельно производить считывание и анализ спектра люминесценции, что при необходимости позволяет произвести модернизацию данного устройства и получить компактный автономный считыватель защитно-информационных люминесцентных маркеров.

Выводы по диссертационной работе:

1. Выявлена необходимость предварительного облучения УФ излучением люминесцентных маркеров с KT CdSe/ZnS для корректной их работы.

2. Показано значительное изменение спектра люминесценции в люминесцентных маркерах на основе KT CdSe/ZnS при смешивании в маркере KT различного размера между собой.

3. Показано влияние характеристик матрицы люминесцентного маркера на спектральные характеристики люминесценции внедренных в них KT CdSe/ZnS.

4. Разработаны образцы устройств для создания и считывания защитно-информационных люминесцентных маркеров на основе KT CdSe/ZnS.

5. В результате проведенных оптических исследований KT CdSe/ZnS и разработки устройств для печати и удаленного считывания люминесцентных маркеров подтверждена возможность практического применения KT CdSe/ZnS для создания защитно-информационных люминесцентных маркеров.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах:

1. A.C. Златов, В.А. Полищук, А.П. Брюховецкий, Д.Е. Григорьев, А.Ю. Гурьянов Измерительный комплекс на базе системы LabVIEW для исследования флуоресценции квантовых точек // Оптический журнал. 2014. т. 91. № 8. с.80-84. - 0,3 пл./0,1 п.л.

2. A.C. Златов, В.В. Захаров Проведение температурных исследований на конфокальном сканирующем микроскопе // Известия ВУЗов, Приборостроение, 2014, №10, 2 с.-0,13 п.л./0,1 п.л.

3. Златов A.C., Полищук В.А. Устройства печати и считывания защитно-информационных люминесцентных маркеров на базе квантовых точек // интернет-журнал «Науковедение», 2014, № 5 (24), 19TVN514, с. 1-12. -0,75 п.л./0,6 п.л.

4. A.C. Златов, В.В. Захаров Влияние повышенных температур на спектральные характеристики люминесцентных маркеров на базе квантовых точек CdSe/ZnS // Научное обозрение, 2014, №9, 6 с. - 0,38 п.л./0,3 п.л.

Публикации в трудах конференций:

5. Златов A.C., Полищук В.А., Баранов A.B., Федоров A.B. Перспективы применения люминесцентных меток на основе наноразмерных структур для системы защитной маркировки // Сборник статей XIII международной научно-практической конференции "Фундаментальные и прикладные исследования,

разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике", 24-26 мая 2012 г. Санкт-Петербург, Россия, 5 с. - 0,3 п.л. / 0,2 п.л.

6. A.S. Zlatov, V.A. Polischuk, A.V. Baranov, A.V. Fedorov Quantum dots size dispersion influence on the spectrum of fluorescence // Proceedings of 15th International Conference «Laser Optics 2012», 25-29 June 2012, St. Petersburg, Russia, 1 p. - 0,063 п.л. / 0,04 п.л.

7. A.S. Zlatov, V.A. Polischuk, A.V. Baranov, A.V. Fedorov Spectral properties of fluorescence labels based on different sizes nanodimension-size structures // Proceedings of 44th Conference of the European Group on Atomic Systems, 9-13 July 2012, Gothenburg, Sweden, 1 p. - 0,063 п.л. / 0,05 п.л.

8. Златов A.C., Полшцук В.А., Баранов А.В., Федоров А.В. Информационная ёмкость люминесцентных меток на основе квантоворазмерных структур // Сборник статей XIV международной научно-практической конференции "Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике" 4-5 декабря 2012, Санкт-Петербург, Россия, 4 с. - 0,25 п.л. / 0,15 п.л.

9. Е. Alipieva ; A. S. Zlatov ; V. A. Polischuk ; А. P. Briukhovetskiy and D. Е. Grigoriev Influence of quantum dots size dispersion on the fluorescence spectrum // Proc. SPIE 8770, 17th International School on Quantum Electronics: Laser Physics and Applications, 87700T, 7 p. - 0,44 п.л. / 0,15 п.л.

10. A.S. Zlatov, V.A. Polischuk, A.P. Briukhovetskiy, D.E. Grigoriev Influence of the matrix pores sizes on CdSe/ZnS fluorescence spectrum // 21 century: fundamental science and technology II: Proceedings of the Conference. Moscow, 1516 august 2013, 4 p. - 0,25 п.л. /0,15 п.л.

11. A.C. Златов Компактный считыватель для люминесцентных меток с высокой информационной ёмкостью, создаваемых на основе квантоворазмерных структур // Сборник трудов победителей конкурса грантов Правительства Санкт-Петербурга, Санкт-Петербург, 2013, 7 с. — 0,44 п.л. / 0,44 п.л.

Формат: 60x84 1/16 Печать офсетная. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Тираж: 1 ООэкз. Заказ: 379 Отпечатано: 17.10.2014 Учреждение «Университетские телекоммуникации» 197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул., д.14 +7(812) 9151454, zakaz@tibir.ru, www.tibir.ru