Sviluppo di metodi di analisi elementare di nanocristalli colloidali mediante ICP-MS

Abstract

L'attività di tesi è stata svolta presso l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) con lo scopo di sviluppare un metodo analitico per determinare Br, Pb e Cs in nanocristalli colloidali utilizzando l'ICP-MS. I nanocristalli colloidali, sono materiali semiconduttori con caratteristiche chimico-fisiche ottime per essere applicati in diversi campi tecnologici ad esempio come laser, in celle solari e fotovoltaiche, fotocatalizzatori. Tra le proprietà risultano interessanti l'elevata resa quantica, alti coefficienti di assorbimento, fotoluminescenza. Il lavoro di tesi nasce dalla necessità di sviluppare un nuovo metodo analitico per la determinazione composizionale di tali composti poichè quelli attualmente in uso come il TEM e il SEM, XRF, XPS, XRD non permettono di avere analisi composizionali accurate. Considerando che dalle caratteristiche chimico-fisiche dei nanocristalli colloidali (ad esempio dimensioni, stechiometria, composizione) dipendo le proprietà e quindi l'applicabilità del materiale stesso, risulta necessario avere una tecnica analitica composizionale affidabile per poter, ad esempio, effettuare operazioni post sintesi mirate per conferire al materiale determinate proprietà, per caratterizzazione e per valutare cambiamenti a seguito di drogaggi. In aggiunta, può essere interessante effettuare confronti tra analisi superficiali e analisi massive, perché questo può fornire molte informazioni aggiuntive sulla struttura interna ed esterna dei nanocristalli e quindi sulle caratteristiche degli stessi.

The thesis activity was carried out at the Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) with the aim of developing an analytical method to determine Br, Pb and Cs in colloidal nanocrystals using ICP-MS. Colloidal nanocrystals are semiconductor materials with excellent chemical and physical characteristics to be applied in different technological fields for example as lasers, in solar and photovoltaic cells and photocatalysts. Among the properties of interest are high quantum yield, high adsorption coefficients, photoluminescence. The thesis work arises from the need to develop a new analytical method for the compositional determination of these compounds since those currently in use such as TEM and SEM, XRF, XPS, XRD do not allow to have accurate compositional analyses. Considering that from the chemical and physical characteristics of colloidal nanocrystals (e.g., size, stoichiometry, composition) depend the properties and therefore the applicability of the material itself, it is necessary to have a reliable compositional analytical technique in order to be able, for example, to carry out targeted post synthesis operations to give the material certain properties, for characterization and to evaluate changes as a result of doping. In addition, it may be interesting to make comparisons between surface and bulk analyses, because this can provide a lot of additional information about the internal and external structure of nanocrystals and therefore on their characteristics.