Abstract
Recent advances in the fields of application of the composites based on quantum dots (QDs) as optical converters for the light emitting devices, solar cells and biofunctional nanoprobes for detection of markers and medical diagnostics are considered. The possibilities of application of various QD—ligand—polymer combinations depending on desired photophysical properties in the final composite are analyzed. An attempt is made to predict the key future trends in the fabrication and application of hybrid nanocomposites for biomedicine and optoelectronics.
Similar content being viewed by others
References
L. E. Brus, J. Chem. Phys., 1984, 80, 4403.
J. Drbohlavova, V. Adam, R. Kizek, J. Hubalek, Int. J. Mol. Sci., 2009, 10, 656.
T. R. Pisanic II, Y. Zhang, T. H. Wang, Analyst, 2014, 139, 2968.
I. L. Medintz, H. T. Uyeda, E. R. Goldman, H. Mattoussi, Nat. Mater., 2005, 4, 435.
E. J. McCumiskey, N. Chandrasekhar, C. R. Taylor, Nanotechnology, 2010, 21, 225703.
E. Jang, S. Jun, H. Jang, J. Lim, B. Kim, Y. Kim, Adv. Mater., 2010, 22, 3076.
C. B. Murray, D. J. Noms, M. G. Bawendi, J. Am. Chem. Soc., 1993, 115, 8706.
S. Lin, X. Xie, M. R. Patel, Y.-H. Yang, Z. Li, F. Cao, O. Gheysens, Y. Zhang, S. S. Gambhir, J. H. Rao, J. C. Wu, BMC Biotechnol., 2007, 7, 67.
U. Resch-Genger, M. Grabolle, S. Cavaliere-Jaricot, R. Nitschke, T. Nann, Nat. Methods, 2008, 5, 763.
P. Samokhvalov, P. Linkov, J. Michel, M. Molinari, I. Nabiev, Proc. SPIE, 2014, 8955, 89550S-1.
O. Chen, J. Zhao, V. P. Chauhan, J. Cui, C. Wong, D. K. Harris, H. Wei, H.-S. Han, D. Fukumura, R. K. Jain, M. G. Bawendi, Nat. Mater., 2013, 12, 445.
S. Jun, E. Jang, Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 679.
A. A. P. Mansur, F. P. Ramanery, H. S. Mansur, Mater. Chem. Phys., 2013, 141, 223.
S. Ananthakumar, J. Ramkumar, S. Moorthy Babu, Mater. Sci. Semicond. Process., 2014, 22, 44.
R. Mastria, A. Rizzo, C. Giansante, D. Ballarini, L. Dominici, O. Inganäs, G. Gigli, J. Phys. Chem. C, 2015, 119, 14972.
L. Pang, Y. Shen, K. Tetz, Y. Fainman, Opt. Express, 2005, 13, 44.
Y. Zhang, X. Wang, Y. Liu, S. Song, D. Liu, J. Mater. Chem., 2012, 22, 11971.
X. Dai, Z. Zhang, Y. Jin, Y. Niu, H. Cao, X. Liang, L. Chen, J. Wang, X. Peng, Nature, 2014, 515, 96.
P. K. Khanna, N. Singh, J. Lumin., 2007, 127, 474.
J.-H. Kim, H. Yang, Nanotechnology, 2014, 25, 225601.
J. Tang, K. W. Kemp, S. Hoogland, K. S. Jeong, H. Liu, L. Levina, M. Furukawa, X. Wang, R. Debnath, D. Cha, K. W. Chou, A. Fischer, A. Amassian, J. B. Asbury, E. H. Sargent, Nat. Mater., 2011, 10, 765.
Y. Zhou, M. Eck, C. Veit, B. Zimmermann, F. Rauscher, P. Niyamakom, S. Yilmaz, I. Dumsch, S. Allard, U. Scherf, M. Krüger, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2011, 95, 1232.
C. Borriello, A. Bruno, R. Diana, T. Di Luccio, P. Morvillo, R. Ricciardi, F. Villani, C. Minarini, Phys. Status Solidi, 2015, 212, 245.
L. M. Nikolaenko, F. V. Razumov, Russ. Chem. Rev. (Engl. Transl.), 2013, 82, 429.
X. Gao, L. Yang, J. A. Petros, F. F. Marshall, J. W. Simons, S. Nie, Curr. Opin. Biotechnol., 2005, 16, 63.
T. Asefa, C. T. Duncan, K. K. Sharma, Analyst, 2009, 134, 1980.
A. N. Generalova, V. A. Oleinikov, A. Sukhanova, M. V. Artemyev, I. Nabiev, Biosens. Bioelectron., 2013, 39, 187.
A. Sukhanova, K. Even-Desrumeaux, A. Kisserli, T. Tabary, B. Reveil, J. M. Millot, P. Chames, D. Baty, M. Artemyev, S. Poly, V. A. Oleinikov, M. Pluot, J. H. M. Cohen, I. Nabiev, Nanomedicine: NBM, 2012, 8, 516.
R. Bilan, F. Fleury, I. Nabiev, A. Sukhanova, Bioconjugate Chem., 2015, 26, 609.
N. V. Beloglazova, I. Y. Goryacheva, R. Niessner, D. Knopp, Microchim. Acta, 2011, 175, 361.
A. Shemetov, I. Nabiev, A. Sukhanova, ACS Nano, 2012, 6, 4585.
C. Kirchner, T. Liedl, S. Kudera, T. Pellegrino, A. Muñoz Javier, H. E. Gaub, S. Stölzle, N. Fertig, W. J. Parak, Nano Lett., 2005, 5, 331.
S. A. Fischer, A. M. Crotty, S. V. Kilina, S. A. Ivanov, S. Tretiak, Nanoscale, 2012, 4, 904.
K. Kumari, U. Kumar, S. N. Sharma, S. Chand, R. Kakkar, V. D. Vankar, V. Kumar, J. Phys. D. Appl. Phys., 2008, 41, 235409.
U. Kumar, K. Kumari, S. N. Sharma, M. Kumar, V. D. Vankar, R. Kakkar, V. Kumar, Colloid Polym. Sci., 2010, 288, 841.
K. V. Vokhmintcev, P. S. Samokhvalov, I. Nabiev, Nano Today, 2016, 11, 189.
P. Kathirgamanathan, L. Bushby, M. Kumaraverl, S. Ravichandran, S. Surendrakumar, J. Disp. Technol., 2015, 11, 480.
S. Jun, J. Lee, E. Jang, ACS Nano, 2013, 7, 1472.
F. Meinardi, A. Colombo, K. A. Velizhanin, R. Simonutti, M. Lorenzon, L. Beverina, R. Viswanatha, V. I. Klimov, S. Brovelli, Nat. Phot., 2014, 8, 392.
H. Kim, B.-H. Kwon, M. Suh, D. S. Kang, Y. Kim, D. Y. Jeon, Electrochem. Solid-State Lett., 2011, 14, K55–K57.
L. zur Borg, D. Lee, J. Lim, W. K. Bae, M. Park, S. Lee, C. Lee, K. Char, R. Zentel, J. Mater. Chem. C, 2013, 1, 1722.
C. Yoon, H. Hong, H. Chang, D. Hwang, D. C. Lee, C. Kim, Y. Kim, K. Lee, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp., 2013, 428, 86.
C. Yoon, T. Kim, M.-H. Shin, Y.-G. Song, K. Shin, Y.-J. Kim, K. Lee, J. Mater. Chem. C, 2015, 3, 6908.
M. Tamborra, M. Striccoli, R. Comparelli, M. L. Curri, A. Petrella, A. Agostiano, Nanotechnology, 2004, 15, S240.
N. Laurand, B. Guilhabert, J. McKendry, A. E. Kelly, B. Rae, D. Massoubre, Z. Gong, E. Gu, R. Henderson, M. D. Dawson, Opt. Mater. Express, 2012, 2, 250.
J. Lee, V. C. Sundar, J. R. Heine, M. G. Bawendi, K. F. Jensen, Adv. Mater., 2000, 12, 1102.
S. Ishii, R. Ueji, S. Nakanishi, Y. Yoshida, H. Nagata, T. Itoh, M. Ishikawa, V. Biju, J. Photochem. Photobiol. A: Chem., 2006, 183, 285.
J. A. Renz, P. A. Troshin, G. Gobsch, V. F. Razumov, H. Hoppe, Phys. Status Solidi R., 2008, 2, 263.
G. Yu, J. Gao, J. C. Hummelen, F. Wudl, A. J. Heeger, Science, 1995, 270, 1789.
S. Emin, S. P. Singh, L. Han, N. Satoh, A. Islam, Sol. Energy, 2011, 85, 1264.
F. Cataldo, S. Iglesias-Groth, Y. Hafez, Eur. Chem. Bull., 2013, 2, 1013.
J. E. Murphy, M. C. Beard, A. G. Norman, S. P. Ahrenkiel, J. C. Johnson, P. Yu, O. I. Mii, R. J. Ellingson, A. J. Nozik, J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 3241.
J. P. Clifford, G. Konstantatos, K. W. Johnston, S. Hoogland, L. Levina, E. H. Sargent, Nat. Nanotechnol., 2009, 4, 40.
K. W. Johnston, A. G. Pattantyus-Abraham, J. P. Clifford, S. H. Myrskog, S. Hoogland, H. Shukla, E. J. D. Klem, L. Levina, E. H. Sargent, Appl. Phys. Lett., 2008, 92, 122111.
D. V. Talapin, C. B. Murray, Science, 2005, 310, 86.
F. W. Wise, Acc. Chem. Res., 2000, 33, 773.
S. J. Oh, N. E. Berry, J. H. Choi, E. A. Gaulding, T. Paik, S. H. Hong, C. B. Murray, C. R. Kagan, ACS Nano, 2013, 7, 2413.
O. Voznyy, D. Zhitomirsky, P. Stadler, Z. Ning, S. Hoogland, E. H. Sargent, ACS Nano, 2012, 6, 8448.
P. R. Brown, D. Kim, R. R. Lunt, N. Zhao, M. G. Bawendi, J. C. Grossman, V. Bulovi, ACS Nano, 2014, 8, 5863.
Y. Liu, M. Gibbs, J. Puthussery, S. Gaik, R. Ihly, H. W. Hillhouse, M. Law, Nano Lett., 2010, 10, 1960.
N. B. Haj, M. Haouari, R. Ebdelli, Z. Zaaboub, M. M. Habchi, Phys. E: Low-dimension. Syst. Nanostruct., 2015, 69, 145.
J. D. Olson, G. P. Gray, S. A. Carter, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2009, 93, 519.
Y. Wu, G. Zhang, Nano Lett., 2010, 10, 1628.
J. Xu, J. Wang, M. Mitchell, P. Mukherjee, M. Jeffries-El, J. W. Petrich, Z. Lin, Phys. Chem. Chem. Phys., 2008, 10, 4027.
I. Lokteva, N. Radychev, F. Witt, H. Borchert, J. Parisi, J. Kolny-Olesiak, J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 12784.
Y. Zhou, F. S. Riehle, Y. Yuan, H.-F. Schleiermacher, M. Niggemann, G. A. Urban, M. Krüger, Appl. Phys. Lett., 2010, 96, 013304.
J. Seo, W. J. Kim, S. J. Kim, K.-S. Lee, A. N. Cartwright, P. N. Prasad, Appl. Phys. Lett., 2009, 94, 133302.
Y. Xing, A. M. Smith, Int. J. Nanomed., 2006, 1, 473.
D. M. Willard, L. L. Carillo, J. Jung, A. Van Orden, Nano Lett., 2001, 2, 469.
W. W. Yu, Expert Opin. Biol. Ther., 2008, 8, 1571.
E. E. Lees, T. Nguyen, A. H. A. Clayton, P. Mulvaney, B. W. Muir, P. Mulvaney, ACS Nano, 2009, 3, 1121.
B. Dubertret, Science, 2002, 298, 1759.
A. M. Smith, H. Duan, M. N. Rhyner, G. Ruan, S. Nie, Phys. Chem. Chem. Phys., 2006, 8, 3895.
N. Lala, S. P. Lalbegi, M. Sastry, Langmuir, 2001, 17, 3766.
L. Shen, P. E. Laibinis, T. A. Hatton, Langmuir, 1999, 15, 447.
A. Swami, A. Kumar, M. Sastry, Langmuir, 2003, 19, 1168.
W. W. Yu, E. Chang, J. C. Falkner, J. Zhang, A. M. AlSomali, C. M. Sayes, J. Johns, R. Drezek, V. L. Colvin, J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 2871.
T. Pellegrino, L. Manna, S. Kudera, T. Liedl, D. Koktysh, A. L. Rogach, S. Keller, J. Rädler, G. Natile, W. J. Parak, Nano Lett., 2004, 4, 703.
X. Wu, H. Liu, J. Liu, K. N. Haley, J. A. Treadway, J. P. Larson, N. Ge, F. Peale, M. P. Bruchez, Nat. Biotechnol., 2003, 21, 41.
X. Hu, X. Gao, ACS Nano, 2010, 4, 6080.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Additional information
Published in Russian in Izvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya, No. 11, pp. 2568—2577, November, 2016.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Zvaigzne, M.A., Martynov, I.L., Samokhvalov, P.S. et al. Fabrication of composite materials from semiconductor quantum dots and organic polymers for optoelectronics and biomedicine: role of surface ligands. Russ Chem Bull 65, 2568–2577 (2016). https://doi.org/10.1007/s11172-016-1620-8
Received:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s11172-016-1620-8