鉛硫化酸オレイン酸コロイド量子ドットのリガンドシェル構造は、小角散乱によって明らかにされました

ナノクリスタル量子ドットは、一般に有機リガンド層でコーティングされています。これらの層は、化学合成の必要な結果であり、さらに、システムの光学的および電子特性を制御する上で重要な役割を果たします。ここでは、直径3 nmの硫化物オレイン酸量子ドットのリガンド層の定量的測定方法について説明します。相補的な小角X線および中性子散乱（SAXSおよびSANS）の研究により、ナノ粒子構造の完全かつ定量的な画像が得られます。オレイン酸のモノレイヤーよりも大きなカバー率と、溶液中に残っているリガンドのかなりの割合があることがわかり、オレイン酸被覆率の可逆的な熱サイクリングを示しています。効率的なリガンド交換のためにドットを準備する際のアプリケーションで、単純な精製手順の有効性を概説します。私たちの方法は、リガンド交換手順の合理的な設計を可能にする定量的手段を提供する、広範囲のコロイドナノクリスタルおよびリガンド化学に移行可能です。

Nanocrystal quantum dots are generally coated with an organic ligand layer. These layers are a necessary consequence of their chemical synthesis, and in addition they play a key role in controlling the optical and electronic properties of the system. Here we describe a method for quantitative measurement of the ligand layer in 3 nm diameter lead sulfide-oleic acid quantum dots. Complementary small-angle X-ray and neutron scattering (SAXS and SANS) studies give a complete and quantitative picture of the nanoparticle structure. We find greater-than-monolayer coverage of oleic acid and a significant proportion of ligand remaining in solution, and we demonstrate reversible thermal cycling of the oleic acid coverage. We outline the effectiveness of simple purification procedures with applications in preparing dots for efficient ligand exchange. Our method is transferrable to a wide range of colloidal nanocrystals and ligand chemistries, providing the quantitative means to enable the rational design of ligand-exchange procedures.