Квантово-размерный эффект в кремниевых нанокристаллах при их растворении в модельных биологических жидкостях

С использованием методов просвечивающей электронной микроскопии, фотолюминесцентной спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света изучены механизмы растворения пористых кремниевых наночастиц при их инкубации в модельных жидкостях на примере воды и фосфатного солевого буфера (PBS) при температуре 37$^\circ$С. Согласно электронным микрофотографиям, кремниевые наночастицы состоят из нанокристаллов кремния (нк-Si) размером 2–10 нм и пор. Показано, что при инкубации кремниевых наночастиц в воде происходит разгорание их фотолюминесценции, сопровождающееся незначительным уменьшением размеров нк-Si, что связывается с пассивацией дефектов и стабилизацией оксидной оболочки нанокристаллов. При инкубации в PBS происходит значительное тушение фотолюминесценции и исчезновение сигнала комбинационного рассеяния от наночастиц, что свидетельствует об их быстром растворении. На основании полученных экспериментальных данных представлена феноменологическая модель, описывающая квантово-размерные эффекты, возникающие в нк-Si при их растворении.