Colloidal semiconductor quantum dots (QDs), because of the novel optical and electrical properties that stem from their three-dimensional confinement, have attracted great interest for their potential applications in such fields as bio-imaging, display, and opto-electronics. However, many semiconductors that can be exploited for QD applications contain toxic elements. Herein, we synthesized non-toxic ZnTe/ZnSe (core/shell) type-II QDs by pyrolysis method. Because of the unique type-II character of these QDs, their emission can range over an extended wavelength regime, showing photoluminescence (PL) from 450 nm to 580 nm. By optimizing the ZnSe shell growth condition, resulting ZnTe/ZnSe type-II QDs shows PL quantum yield up to ~ 25% with 35 nm PL bandwidth. Using a simple two step cation exchange reaction, we also fabricated ZnTe/ZnSe type-II QDs with absorption extended over the whole visible region. The visible-light sensitized heavy metal free ZnTe/ZnSe type-II QDs can be relevant for opto-electronic applications such as displays, light emitting diodes, and bio-imaging probes.
In this work, a green and simple one-pot route was developed for the synthesis of highly fluorescent aminofunctionalized graphene quantum dots (a-GQDs) via hydrothermal process without any further modification or surface passivation. We synthesized the a-GQDs using glucose as the carbon source and ammonium as a functionalizing agent without the use of a strong acid, oxidant, or other toxic chemical reagent. The as-obtained aGQDs have a uniform size of 3-4 nm, high contents of amino groups, and show a bright green emission with high quantum yield of 32.8%. Furthermore, the a-GQDs show effective fluorescence quenching for $Cu^{2+}$ ions which can serve as effective fluorescent probe for the detection of $Cu^{2+}$. The fluorescent probe using the obtained aGQDs exhibits high sensitivity and selectivity toward $Cu^{2+}$ with the limit of detection as low as 5.6 nM. The mechanism of the $Cu^{2+}$ induced fluorescence quenching of a-GQDs can be attributed to the electron transfer by the formation of metal complex between $Cu^{2+}$ and the amino groups on the surface of a-GQDs. These results suggest great potential for the simple and green synthesis of functionalized GQDs and a practical sensing platform for $Cu^{2+}$ detection in environmental and biological applications.
Kim, Myung Soo;Kim, Hyoungtak;Kang, Dong-uk;Yoo, Hyun Jun;Cho, Minsik;Lee, Dae Hee;Bae, Jun Hyung;Kim, Jongyul;Kim, Hyunduk;Cho, Gyuseong
Journal of Radiation Industry
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v.6
no.1
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pp.31-40
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2012
There are two methods to fabricate the readout electronic to a large-area CMOS image sensor (LACIS). One is to design and manufacture the sensor part and signal processing electronics in a single chip and the other is to integrate both parts with bump bonding or wire bonding after manufacturing both parts separately. The latter method has an advantage of the high yield because the optimized and specialized fabrication process can be chosen in designing and manufacturing each part. In this paper, LACIS chip, that is optimized design for the latter method of fabrication, is presented. The LACIS chip consists of a 3-TR pixel photodiode array, row driver (or called as a gate driver) circuit, and bonding pads to the external readout ICs. Among 4 types of the photodiode structure available in a standard CMOS process, $N_{photo}/P_{epi}$ type photodiode showed the highest quantum efficiency in the simulation study, though it requires one additional mask to control the doping concentration of $N_{photo}$ layer. The optimized channel widths and lengths of 3 pixel transistors are also determined by simulation. The select transistor is not significantly affected by channel length and width. But source follower transistor is strongly influenced by length and width. In row driver, to reduce signal time delay by high capacitance at output node, three stage inverter drivers are used. And channel width of the inverter driver increases gradually in each step. The sensor has very long metal wire that is about 170 mm. The repeater consisted of inverters is applied proper amount of pixel rows. It can help to reduce the long metal-line delay.
Photocycloaddition of 1,4,5,8-tetraazaphenanthrene to olefins proceeds through a biradical triplet-state intermediate as proven by the photoproduct stereochemistry, quantum yield measurements, sensitization, quenching, and fluorescence and phosphorescence quenching studies.
Synthesis and characterization of some novel symmetric bis-azospiropyrans are reported in this study. These bis-azospiropyrans are bifunctional chromophores with two spiropyrans linked by a bis-azo extended aromatic system that produce more color strength (large molar absorption coefficient in mero forms) due to appending two azospiropyran chromophores on one molecule. Comparing to the molar absorption coefficients of the conventional spiropyran chromophores (${\varepsilon}=0.31{\times}10^4\;M^{-1}{\cdot}cm^{-1}$) and mono-azospiropyran chromophores ($1.35{\times}10^4\;M^{-1}{\cdot}cm^{-1}$), the novel synthesized photochromes showed astonishingly increased molar absorption coefficients ($2.3-3.8{\times}10^4\;M^{-1}{\cdot}cm^{-1}$) at the same conditions. Such high molar absorption coefficients confers high sensitivity to light and more color intensity of mero form, that leads to improvement of their light sensitivity and better discrimination of spiro (OFF) form from mero (ON) ones in molecular switches. The structures were deduced from their MS, FT-IR, and $^1H$-NMR spectroscopic data and CHN analysis. All the synthesized photochemically bifunctional compounds revealed fluorescent emission in their colorless form which was faded out after exposing to UV light. Fluorescence quantum yield values of the mero forms were 0.25-0.81 and two high fluorescence quantum yield values (0.60 and 0.81) were found in these series.
This study was conducted with using chlorophyll a fluorescence (indicated as photosynthetic activity) to examine the toxic effect of 96 h exposure of heavy metals and herbicides on the benthic diatom Nitzschia sp. which was isolated from pristine sediment in Pamquat Harbour, Nova Scotia, Canada. Samples of benthic diatom were exposed to 0, 0.01, 0.1 and 1 mg L–1 of copper, 0, 1, 10 and 100 mg L–1 of chrome (VI), 0, 2.45, 24.5 and 245 mg L–1 of paraquat dichloride, and 0, 4.37, 43.7 and 437 mg L–1 of alachlor during 96 hours. The effective quantum yield of photochemistry (ΔF/Fm’) was evaluated by subjecting light acclimated samples to saturating pulses of light using a pulse amplitude modulated (PAM) fluorometer. The impact of heavy metals on Nitzschia sp. photosynthesis was not severe in < 1 mg L–1 but in the high concentrations (> 1 mg L–1) clearly increased toxic stress during 96 h. Herbicides had a limited impact during the exposure period but clearly increased stress on the benthic diatom with increasing concentrations. Acute response of Nitzschia sp. to selected heavy metals and herbicides was characterized, and the capacity of a benthic diatom to tolerate and recover from toxic stress was assessed.
Uptake kinetics of Cd and Zn by leaves and rhizome of the seagrass Zostera marina were examined in controlled laboratory radiotracer experiments. Subsequently, acute toxicity of Cd, Cu and TBT on photosynthetic quantum yield (ΔF/Fm’ of Z. marina were determined, and the differential sensitivities of rapid light curve (RLC) to those harmful substances were also compared. All measurements on photosynthetic activity were determined by chlorophyll a fluorescence method using pulse amplitude modulation (PAM). Metal uptake by Z. marina was saturated with increasing exposure time in leaves and rhizomes. Uptake of Zn by Z. marina was faster than that of Cd. Metal uptake rates in Z. marina decreased with the increase of dissolved metal concentrations and also with the increase of biomass. The adverse effect of TBT on effective quantum yield was stronger than other pollutants. Average acute toxicity on the RLC of the seagrass exposed to TBT and two heavy metals (Cd and Cu) was going to decrease as follows: TBT > Cd > Cu. Our preliminary results in this study suggested that Z. marina potentially can be used as a biomonitor of harmful substances contamination in coastal waters.
Forest-grown American ginseng (Panax quinquefolius L.) is exposed to daily and seasonal light variations. Our goal was to determine the effect of understory light changes on the maximum quantum yield of photosystem II, expressed as $F_v/F_m$, and photosynthetic pigment composition of two-year-old plants. Understory light photon flux density and sunfleck durations were characterized using hemispherical canopy photography. Our results showed that understory light significantly affected the $F_v/F_m$ of American ginseng, especially during the initial development of the plants when light levels were the highest, averaging 28 mol $m^{-2}d^{-1}$. Associated with low $F_v/F_m$ during its initial development, American ginseng had the lowest levels of epoxidation state of the xanthophyll cycle of the season, suggesting an active dissipation of excess light energy absorbed by the chlorophyll pigments. As photon flux density decreased after the deployment of the forest canopy to less than 10 mol $m^{-2}d^{-1}$, chlorophyll a/b decreased suggesting a greater investment in light harvesting pigments to reaction centers in order to absorb the fleeting light energy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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