Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Lanthanid-dopede KMgF₃ opkonverteringsnanopartikler til foton lavineluminescens

Kredit:Nano Letters (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c02377

Lanthanid (Ln 3+ )-dopede foton lavine (PA) upconversion nanopartikler (UCNP'er) kan anvendes i super-opløsning bioimaging, miniaturiserede lasere, enkelt-molekyle sporing og kvanteoptik.



Det er dog stadig udfordrende at realisere foton lavine i kolloid Ln 3+ -doterede UCNP'er ved stuetemperatur på grund af den skadelige quenching effekt forbundet med overflade og gitter OH – defekter.

En forskergruppe ledet af prof. Chen Xueyuan fra Fujian Institute of Research on the Structure of Matter af det kinesiske videnskabsakademi har udviklet en ny tilgang baseret på pyrolysen af ​​KHF2 til kontrolleret syntese af Ln 3+ -dopet KMgF3 UCNP'er, som effektivt kan beskytte Ln 3+ fra luminescensdæmpning af overflade og indre OH – defekter og derved øge opkonverteringsluminescens.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Nano Letters den 8. september.

Forskerne påviste, at KHF2 precursor effektivt kunne forhindre dannelsen af ​​OH – defekter under væksten af ​​UCNP'er, hvilket resulterede i højeffektiv opkonverteringsluminescens i Yb 3+ /Er 3+ og Yb 3+ /Ho 3+ co-doteret KMgF3 UCNP'er med opkonverteringskvanteudbytter på henholdsvis ~3,8 % og ~1,1 % under 980 nm excitation ved en effekttæthed på 20 W cm -2 .

Specifikt på grund af den undertrykte OH – defekter og øget krydsrelaksationshastighed mellem Tm 3+ ioner i den aliovalente Tm 3+ -dopet system, indså forskerne effektiv foton lavineluminescens fra Tm 3+ ved 802 nm i KMgF3 :Tm 3+ UCNP'er ved 1.064 nm excitation ved stuetemperatur med en gigantisk ikke-linearitet på ~27,0, en foton lavinestigningstid på 281 ms og en tærskel på 16,6 kW cm -2 .

Derudover afslørede forskerne de karakteristiske fordele ved KHF2 til den kontrollerede syntese af KMgF3 :Ln 3+ UCNP'er, som gav UCNP'erne tunbar størrelse, forbedret krystallinitet, et reduceret antal overflade- og gitterdefekter (typisk OH – ), og samtidig forbedret opkonverteringsluminescens og nær-infrarød-II nedskiftende luminescenseffektivitet.

Denne undersøgelse giver en tilgang til udvikling af højeffektive foton lavine UCNP'er med enorme ikke-lineariteter gennem alivalent Ln 3+ doping og krystalgitterteknik.

Flere oplysninger: Meiran Zhang et al., Lanthanid-dopet KMgF3 Upconversion Nanopartikler til Photon Avalanche Luminescence med gigantiske ikke-lineariteter, nanobogstaver (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c02377

Journaloplysninger: Nanobreve

Leveret af Chinese Academy of Sciences




Varme artikler