4. Оптика квантовых точек |
263 |
Рис. 4.36. Схематическое изображение люминесцентной метки на основе CdSe/ZnS нанокристаллов CdSe/ZnS, ковалентно связанных с протеином молекулой меркаптоуксусной кислоты [155].
зование наносферы с квантовыми точками дает ряд преимуществ по сравнению с одиночными квантовыми точками. Действительно, пространственное разрешение оптических измерений ограничено обычно дифракционным пределом 200–300 нм для видимой области спектра. Поэтому качество изображений не теряется в случае использования наносфер. В то же время в наносферу можно внедрить до 104 квантовых точек, что существенно повышает интенсивность свечения метки и, следовательно, чувствительность измерений. Кроме того, в наносферу можно внедрить нанокристаллы, отличающиеся длинами волн люминесценции, в различных концентрациях, сформировав таким образом “цвет” суммарного излучения метки. Это существенно расширяет возможности манипулирования оптическими параметрами метки с использованием ограниченного количества типов квантовых точек [170–172]. И, наконец, оптические параметры квантовых точек, внедренных внутрь наносфер, слабо подвержены влиянию среды, окружающей биоструктуры.
Эти особенности делают квантовые точки и наносферы с квантовыми точками идеальными люминофорами для сверхчувствительного анализа в молекулярной биотехнологии и биоинженерии. Хотя ряд аспектов их использования еще требует выяснения, люминесцирующие метки на основе квантовых точек уже продемонстрировали свои большие возможности в биологическом анализе [169].
Список литературы
[1] A.I. Ekimov, A.A. Onushchenko: JETP Lett. 34, 345 (1981)
264А.В. Федоров, А.В. Баранов
[2]S.V. Gaponenko: Optical Properties of Semiconductor Nanocrystals, (Cambridge University Press, Cambridge 1998)
[3]D. Bimberg, M. Grundmann, N. N. Ledentsov: Quantum dot heterostructures, (John Wiley, New York 1999)
[4]J.-C. Lee: Growth of self-organized quantum dots. In: Semiconductor Quantum Dots. Physics, Spectroscopy and Applications, ed by Y. Masumoto, T. Takagahara (Springer, Berlin Heidelberg New York 2002) pp 1–57
[5]Ал.Л. Эфрос, А.Л. Эфрос: ФТП 16, 1209 (1982)
[6]E.L. Ivchenko, G.E. Pikus: Superlattices and other heterostructures, Springer Ser. Solid-State Sci. V. 110, Springer, Berlin 1997
[7]Г.Л. Бир, Г.Е. Пикус: Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках, (Наука, Москва 1972)
[8]Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц: Квантовая механика, (Наука, Москва 1999) pp 58–94
[9]Справочник по специальным функциям, под ред. М. Абрамовица, И. Стиган (Наука, Москва 1979)
[10]E. Hanamura: Phys. Rev. B 37, 1273 (1988)
[11]A.D. Yoffe: Adv. Phys. 42, 173 (1993)
[12]Y. Kayanuma: Phys. Rev. B 38, 9797 (1988)
[13]А.И. Ансельм: Введение в теорию полупроводников, (Наука, Москва 1978)
[14]Р. Нокс, Теория экситонов, (Мир, Москва 1963)
[15]А.В. Федоров, А.В. Баранов: ЖЭТФ 110, 1105 (1996)
[16]S.R. White, L.J. Sham: Phys. Rew. Lett. 47, 879 (1981)
[17]T. Ando, S. Wakahara, H. Akera: Phys. Rev. B 40, 11609 (1989)
[18]K. Vahala: IEEE J. Quantum Electron. 24, 523 (1988) 523-530.
[19]J.-B. Xia: Phys. Rev. B 40, 8500 (1989)
[20]P.C. Sercel, K.J. Vahala: Phys. Rev. B 42, 3690 (1990)
[21]M.A. Cusack, P.R. Briddon, M. Jaros: Phys. Rev. B 54, 2300 (1996)
[22]H. Fu, L.-W. Wang, A. Zunger: Phys. Rev. B 57, 9971 (1998)
[23]Al.L. Efros, M. Rosen: Phys. Rev. B 58, 7120 (1998)
[24]E.P. Pokatilov, V.A. Fonoberov, V.M. Fomin, J.T. Devreese: Phys. Rev. B 64, 245328-1 (2001)
[25]T. Takagahara: Phys. Rev. B 47, 4569 (1993)
[26]von H.H. Grunberg: Phys. Rev. B 55, 2293 (1997)
[27]V. Albe, C. Jouanin, D. Bertho: Phys. Rev. B 57, 8778 (1998)
[28]A. Tomasulo, M.V. Ramakrishna: J. Chem. Phys. 105, 3612 (1996)
[29]L.W. Wang, A. Zunger: Phys. Rev. B 59, 15806 (1999)
[30]A.D. Yoffe: Adv. Phys. 50, 1 (2001)
[31]Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц: Теория упругости, (Наука, Москва 1965)
[32]F. Comas, C. Trallero-Giner, M. Cardona: Phys. Rev. B 56, 4115 (1997)
[33]T. Takagahara: Electron-phonon interactions in semiconductor quantum dots. In: Semiconductor Quantum Dots, ed by Y. Masumoto, T. Takagahara (Springer, Berlin Heidelberg New York 2001) pp 113–147
4. Оптика квантовых точек |
265 |
[34]A.V. Fedorov, A.V. Baranov, Y. Masumoto: Solid State Commun. 122, 139 (2002)
[35]В.Ф. Гантмахер, И.Б. Левинсон: Рассеяние носителей тока в металлах и полупроводниках, (Наука, Москва 1984)
[36]A.V. Fedorov, A.V. Baranov, K. Inoue: Phys. Rev. B 56, 7491 (1997)
[37]M.C. Klein, F. Hache, D. Ricard, C. Flytzanis: Phys. Rev. B 42, 11123 (1990)
[38]S. Nomura, T. Kobayashi: Phys Rev. B 45, 1305 (1992)
[39]E. Roca, C. Trallero-Giner, M. Cardona: Phys. Rev. B 49, 13704 (1994)
[40]J.C. Marini, B. Stebe, E. Kartheuser: Phys. Rev. B 50, 14302 (1994)
[41]G. Scamarcio, V. Spognolo, G. Ventruti, M. Lugara, G.C. Righini: Phys. Rev. B 53, 10489 (1996)
[42]U. Bockelman, G. Bastard: Phys. Rev. B 42, 8947 (1990)
[43]H. Benisty: Phys. Rev. B 51, 13281 (1995)
[44]X-Q. Li, Y. Arakawa: Phys. Rev. B 57, 12285 (1998)
[45]X-Q. Li, H. Nakayama, Y. Arakawa: Phys. Rev. B 59, 5069 (1999)
[46]F. Gindele, K. Hild, W. Langbain, U. Woggon: Phys. Rev. B 60 R2157 (1999)
[47]A.V. Baranov, V. Davydov, H.-W. Ren, S. Sugou, Y. Masumoto: J. Lumin. 87-89, 503 (2000)
[48]T. Inoshita, H. Sakaki: Phys. Rev. B 46, 7260 (1990)
[49]R. Heitz, M. Veit, N.N. Ledentsov, A. Hoffman et al: Phys. Rev. B 56, 10435 (1997)
[50]P.C. Sersel: Phys. Rev. B 51, 14532 (1995)
[51]D.F. Schroeter, D.F. Griffits, P.C. Sersel: Phys. Rev. B 54, 1486 (1996)
[52]X-Q. Li, Y. Arakawa: Phys. Rev. B 56, 10423 (1997)
[53]U. Bockelmann, T. Egeler: Phys. Rev. B 46, 15574 (1992)
[54]A.L. Efros, V.A. Kharchenko, M. Rosen: Solid State Commun. 93, 281 (1995)
[55]A.V. Baranov, A.V. Fedorov, I.D. Rukhlenko, Y. Masumoto: Phys. Status Solidi (c) 0, 1217 (2003)
[56]A.V. Baranov, A.V. Fedorov, I.D. Rukklenko, Y. Masumoto: Phys. Rev. B 68, 205318 (2003)
[57]A.V. Fedorov, A.V. Baranov, I.D. Rukhlenko, Y. Masumoto: Solid State Commun. 128, 219 (2003)
[58]А.В. Федоров, А.В. Баранов: ФТП 38, 1101 (2004)
[59]А.В. Федоров, А.В. Баранов: Опт. спектр. 97, 63 (2004)
[60]A.I. Ekimov: Physica Scripta 39, 217 (1991)
[61]И.М. Лифшиц, В.В. Слезов: ЖЭТФ 35, 479 (1958)
[62]A.V. Fedorov, A.V. Baranov, K. Inoue: Phys. Rev. B 54, 8627 (1996)
[63]M. Nirmal, C.B. Murray, M.G. Bawendi: Phys. Rev. B 50, 2293 (1994)
[64]A. Mews, A.V. Kadavanich, U. Banin, A.P. Alivisatos: Phys. Rev. B 53, R13242 (1996)
[65]Al.L. Efros, M. Rosen, M. Kuno et al: Phys. Rev. B 54, 4843 (1996)
[66]Y. Masumoto: J. Lumin. 70, 386 (1996)
266А.В. Федоров, А.В. Баранов
[67]S.V. Gaponenko: Semiconductors 30, 315 (1996)
[68]U. Woggon: Optical Properties of Semiconductor Quantum Dots, (Springer, Berlin 1997)
[69]D.J. Norris, M.G. Bawendi: Phys. Rev. B 53, 16338 (1996)
[70]D. Bertram, O.I. Micic, A.J. Nozik: Phys. Rev. B 57, R4265 (1998)
[71]А.В. Баранов, Я.С. Бобович, В.И. Петров: Опт. спектр. 65, 1066 (1988)
[72]A.P. Alivisatos, A.L. Harris et al: J. Chem. Phys. 90, 3463 (1989)
[73]A.V. Baranov, Ya.S. Bobovich, V.I. Petrov: Solid State Commun. 83, 957 (1992)
[74]J.J. Shiang, S.H. Risbud, A.P. Alivisatos: J. Chem. Phys. 98, 8432 (1993)
[75]K. Inoue, A. Yamanaka, N. Tanaka, A.V. Baranov, A.V. Fedorov: J. Korean Phys. Soc. 32, S569 (1998)
[76]Al.L. Efros, A.I. Ekimov et al: Solid State Commun. 78, 853 (1991)
[77]M.P. Chamberlain, C. Trallero–Giner, M. Cardona: Phys. Rev. B 78, 1680 (1995)
[78]C. Trallero-Giner, A. Debernardi et al: Phys. Rev. B 57, 4664 (1998)
[79]E. Menendez-Proupin, C. Trallero-Giner, S.E. Ulloa: Phys. Rev. B 60, 15747 (1999)
[80]R. Rodriguez-Suarez, E. Menendez-Proupin, C. Trallero-Giner, M. Cardona: Phys. Rev. B 62, 11006 (2000)
[81]T. Itoh, M. Nishijima, A.I. Ekimov C. Gourdon, Al.L. Efros, M. Rosen: Phys. Rev. Lett. 74, 1645 (1995)
[82]K. Edamatsu, M. Tsukii et al: Nonlinear Optics 18, 295 (1997)
[83]L. Zimin, S.V. Nair, Y. Masumoto: Phys. Rev. Lett. 80, 3105 (1998)
[84]А.В. Федоров, А.В. Баранов, A. Itoh, Y. Masumoto: ФТП 35, 1452 (2001)
[85]T. Takagahara: Phys. Rev. Lett. 71, 3577 (1993)
[86]A. Tamura, T. Ichinokawa: J. Phys. C 16, 4779 (1983)
[87]E. Duval, A. Boukenter, B. Champagnon: Phys. Rev. Lett. 56, 2052 (1986)
[88]S. Okamoto, Y. Masumoto: J. Lumin. 64, 253 (1995)
[89]L. Saviot, B. Champagnon at al: J. Non-Crystal. Solids 197, 238 (1996)
[90]P. Verma, W. Cordts, G. Irmer, J. Monecke: Phys. Rev. B 60,5778 (1999)
[91]A.V. Fedorov, A.V. Baranov, Energy spectrum of acoustic phonons in nanocrystals embedded to matrixes, Abstracts of the 24th International Conference on the Physics of Semiconductors, Jerusalem, Israel, 1998, v. 2, Th-P150
[92]С.В. Гупалов, И.А. Меркулов: ФТТ 41, 1473 (1999)
[93]И.Б. Левинсон, Э.И. Рашба: УФН 111, 683 (1973)
[94]T. Itoh, S. Yano, N. Katagiriet, Y. Iwabuchi, C. Gourdon, A.I. Ekimov: J. Lumin. 60-61 396 (1994)
[95]N. Sakakura, Y. Masumoto: Phys. Rev. B 56, 4051 (1997)
[96]J. Zhao, M. Ikezawa, A. Fedorov, Y. Masumoto: J. Lumin. 87-89, 525 (2000)
[97]A.V. Uskov, A.-P. Jauho, B. Tromborg et al: Phys. Rev. Lett. 85, 1516 (2000)
[98]P. Borri, W. Langbein, S. Schneider et al: Phys. Rev. Lett. 87, 157401 (2001)
[99]D. Birkedal, K. Leosson, J. M. Hvam: Phys. Rev. Lett. 87, 227401 (2001)
4. Оптика квантовых точек |
267 |
[100]В. Демтредер: Лазерная спектроскопия. Основные принципы и техника эксперимента, (Наука, Москва 1985)
[101]Modern problems in condensed matter science, ed by V.M. Agranovich, R.M. Hochstrasser (North-Holland, Amsterdam 1983)
[102]Y. Masumoto: Homogeneous width of confined excitons in quantum dots
– experimental. In: Semiconductor Quantum Dots. Physics, Spectroscopy and Applications, ed by Y. Masumoto, T. Takagahara (Springer, Berlin Heidelberg New York 2002) pp 325-351
[103]R. Kuribayashi, K. Inoue, K. Sakoda et al: Phys. Rev. B 57, 15084 (1998)
[104]P. Palinginis, H. Wang: Appl. Phys. Lett. 78, 1541 (2001)
[105]Y. Masumoto, T. Kawazoe, N. Matsuura: J. Lumin. 48-49, 189 (1998)
[106]M. Ikezawa, Y. Masumoto: Phys. Rev. B 61, 12662 (2000)
[107]Э.А. Маныкин, В.В. Самарцев: Оптическая эхо-спектроскопия, (Наука, Москва 1984)
[108]W.H. Hesselink, D.W. Wiersma: Phys. Rev. Lett. 43, 1991 (1979)
[109]T. Kuroda, F. Minami, K. Inoue, A.V. Baranov: Phys. Rev. B 57, 2077 (1998)
[110]Y. Masumoto, M. Ikezawa, B.-R. Hyun et al: Phys. Status Solidi (b) 224, 613 (2001)
[111]P. Borri, W. Langbein, J. Mork et al: Phys. Rev. B 60, 7784 (1999)
[112]A. V. Baranov, V. Davydov, A. V. Fedorov et al: Phys. Rev. B 66, 075326 (2002)
[113]M.M. Salour, C. Cohen-Tannoudji: Phys. Rev. Lett. 38, 757 (1977)
[114]N.F. Ramsey: Phys. Rev. 76, 996 (1949)
[115]A.P. Heberle, J.J. Baumberg, K. Ko¨hler: Phys. Rev. Lett. 75, 2598 (1995)
[116]M.U. Wehner, M.H. Ulm et al: Phys. Rev. Lett. 80, 1992 (1998)
[117]X. Marie, P. Le Jeune et al: Phys. Rev. Lett. 79, 3222 (1997)
[118]M. Woerner, J. Shah: Phys. Rev. Lett. 81, 4208 (1998)
[119]M. Gurioli, F. Bogani, S. Ceccherini, M. Colocci: Phys. Rev. Lett. 78, 3205 (1997)
[120]E. Dupont, P.B. Corkum et al: Phys. Rev. Lett. 74, 3596 (1995)
[121]D. Gammon, E. S. Snow, E. S. Shanabrook et al: Science 273, 87 (1996)
[122]S. Lloyd: Science 261, 1569 (1993)
[123]N. H. Bonadeo, J. Erland, D. Gammon et al: Science 282, 1473 (1998)
[124]А.В. Федоров, А.В. Баранов, Y. Masumoto: Опт. спектр. 92,797 (2002)
[125]А.В. Федоров, А.В. Баранов, Y. Masumoto: Опт. спектр. 93, 56 (2002)
[126]А.В. Федоров, А.В. Баранов, Y. Masumoto: Опт. спектр. 93, 604 (2002)
[127]S.A. Empedocles, D.J. Norris, M.G. Bawendi: Phys. Rev. Lett. 77, 3873 (1996)
[128]M. Bayer, A. Forchel: Phys. Rev. B 65, 041308 (2002)
[129]V. Tu¨rck, S. Rodt, R. Heitz, R. Engelhardt, U. W. Pohl, D. Bimberg, R. Steingru¨ber: Phys. Rev. B 61, 9944 (2000)
[130]A. V. Baranov, V. Davydov, A. V. Fedorov et al: Phys. status solidi (b) 224, 461 (2001)
268 А.В. Федоров, А.В. Баранов
[131]H. Htoon, D. Kulik, O. Baklenov et al: Phys. Rev. B. 63, 241303 (2001)
[132]The Physics of Quantum Information, ed by D. Bouwmeester, A. Ekert, A. Zeilinger (Springer, Berlin 2000)
[133]Y. Toda, O. Moriwaki, M. Nishioka, Y. Arakawa: Phys. Rev. Lett. 82, 4114 (1999)
[134]K. Leosson, J.R. Jensen, J.M. Hvam, W. Langbein: Phys. stat. solidi (b) 221,
49(2000)
[135]L. Besombes, K. Kheng, L. Marshal, H. Mariette: Phys. Rev. B 63, 155307 (2001)
[136]P. Borri, W. Langbein, J.M. Hvam, F. Martelli: Phys. Rev. B 59, 2215 (1999)
[137]A.V. Fedorov, A.V. Baranov, Y. Masumoto: Solid State Communs. 124, 311 (2002)
[138]N. Tansu, J.-Y. Yeh, L.J. Mawst: Appl. Phys. Lett. 82, 4038 (2003)
[139]C. Asplund, P. Sundgren, S. Mogg et al: Electron. Lett. 38, 635 (2002)
[140]V.M. Ustinov, A.E. Zhukov, A.Yu. Egorov, N.A. Maleev: Quantum Dot Lasers, Series on Semiconductor Science and Technology (Oxford Univ. Press 2003)
[141]D.L. Huffaker, G. Park, Z. Zou et al: Appl. Phys. Lett. 73, 2564 (1998)
[142]N.N. Ledentsov: IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8, 1015 (2002)
[143]G. Park, O.B. Shchekin, D.L. Huffaker, D.G. Deppe: IEEE Photonics Technol. Lett. 12, 230 (2000)
[144]A.R. Kovsh, N.A. Maleev, A.E. Zhukov et al: Electron. Lett. 38, 1104 (2002).
[145]N.N. Ledentsov, A.E. Zhukov, A.R. Kovsh et al: Electron. Lett. 39, 1126 (2003)
[146]M. Sugawara, N. Hatori, T. Akiyama et al: Jpn. J. Appl. Phys., Part 2 40, L488 (2001)
[147]P.M. Varangis, H. Li, G.T. Liu, et al: Electron. Lett. 36,123 (2000)
[148]S.V. Zaitsev, N.Yu. Gordeev, V.I. Kopchatov et al: Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 38, 601 (1999)
[149]A.E. Zhukov, V.M. Ustinov, A.R. Kovsh et al: Semicond. Sci. Technol. 14,
575(1999)
[150]R.H. Wang, A. Stintz, P.M. Varangis et al: IEEE Photonics Technol. Lett. 13, 767 (2001)
[151]R. Schwertberger, D. Gold, J.P. Reithmaier, A. Forchel: IEEE Photonics Technol. Lett. 14, 735 (2002)
[152]Y. Qiu, D. Uhl, S. Keo: Appl. Phys. Lett. 84, 263 (2004)
[153]web-site "Zia Laser, Inc.": www.zialaser.com
[154]M. Bruchez, M. Moronne, P. Gin, S. Weiss, A.P. Alivisatos: Science 281, 2013 (1998)
[155]W.C.W. Chan, S. Nie: Science 281, 2016 (1998)
[156]X. Gao, S. Nie: Nature 413, 450 (2001)
[157]C.B. Murray, D.J. Norris, M.G. Bawendi: JACS 115, 8706 (1993)
[158]M.A. Hines, P.Guyot-Sionnest: J. Phys. Chem. 100, 468 (1996)
4. Оптика квантовых точек |
269 |
[159]A.P. Alivisatos: Science 271, 933 (1996)
[160]X.G. Peng, J. Wickham, A.P. Alivisatos: JACS 120, 5343 (1998)
[161]D.V. Talapin, A.L. Rogach, A. Kornowski et al: Nanoletters 1, 207 (2001)
[162]Z.A. Peng, X. Peng: JACS 123, 183 (2001)
[163]W.C.W. Chan, D. J. Maxwe et al: Curr. Opin. Biotech. 13, 40 (2002)
[164]B. Dubertret, P. Skourides, D. J. Norris: Science 298, 1759 (2002)
[165]J.K. Jaiswal, H. Mattoussi, J.M. Mauro et al: Nat. Biotech. 21, 47 (2003)
[166]A. Sukhanova, J. Devy, L Venteo et al: Anal. Biochem. 324, 60 (2004)
[167]M.E. Akerman, W.C.W. Chan, P. Laakkonen et al: PNAS USA 99, 12617 (2002)
[168]H. Mattoussi, J.M. Mauro, E.R. Goldman et al: Phys. stat. sol. (b) 224, 277 (2001)
[169]Quantum Dot Corporation, USA, web site: www.qdots.com
[170]M. Han, X. Gao, J. Z. Su, S. Nie: Nat. Biotech. 19, 631 (2001)
[171]B.J. Battersby, G.A. Lawrie, A.P.R. Johnston, M. Trau: Chem. Commun. 14, 1435 (2002)
[172]V. Stsiapura, A. Sukhanova, M. Artemyev, M. Pluot, J.H.M. Cohen, A.V. Baranov, V. Oleinikov, I. Nabiev: Anal. Biochem. 334, 257 (2004)