Lantanid (Ln 3+ )-dopade foton lavin (PA) upconversion nanopartiklar (UCNPs) kan användas i superupplösning bioavbildning, miniatyriserade lasrar, enkelmolekylär spårning och kvantoptik.
Det är dock fortfarande utmanande att realisera fotonlavin i kolloidalt Ln 3+ -dopade UCNP vid rumstemperatur på grund av den skadliga släckningseffekten associerad med yt- och gitter-OH – defekter.
En forskargrupp ledd av professor Chen Xueyuan från Fujian Institute of Research on the Structure of Matter av den kinesiska vetenskapsakademin har utvecklat ett nytt tillvägagångssätt baserat på pyrolys av KHF2 för kontrollerad syntes av Ln 3+ -dopad KMgF3 UCNPs, som effektivt kan skydda Ln 3+ från luminescenssläckning av yta och inre OH – defekter och därigenom öka uppkonverteringsluminescensen.
Studien publicerades i Nano Letters den 8 september.
Forskarna visade att KHF2 prekursor kan effektivt förhindra generering av OH – defekter under tillväxten av UCNP, vilket resulterade i mycket effektiv uppkonverteringsluminescens i Yb 3+ /Er 3+ och Yb 3+ /Ho 3+ samdopade KMgF3 UCNP:er, med uppkonverteringskvantutbyten på ～3,8 % respektive ～1,1 %, under 980 nm excitation vid en effekttäthet på 20 W cm -2 .
Specifikt på grund av den undertryckta OH – defekter och ökad korsrelaxationshastighet mellan Tm 3+ joner i den aliovalenta Tm 3+ -dopat system, insåg forskarna effektiv foton lavinluminescens från Tm 3+ vid 802 nm i KMgF3 :Tm 3+ UCNP vid 1 064 nm excitation vid rumstemperatur, med en gigantisk olinjäritet på ～27,0, en fotonlavinstigningstid på 281 ms och ett tröskelvärde på 16,6 kW cm -2 .
Dessutom avslöjade forskarna de utmärkande fördelarna med KHF2 för den kontrollerade syntesen av KMgF3 :Ln 3+ UCNP:er, som gav UCNP:er avstämbar storlek, förbättrad kristallinitet, ett minskat antal yt- och gitterdefekter (vanligtvis OH – ), och samtidigt förbättrad uppkonverteringsluminescens och nära-infraröd II-nedväxling av luminescenseffektivitet.
Denna studie ger ett tillvägagångssätt för utveckling av högeffektiva fotonlavin-UCNP:er med enorma olinjäriteter genom alivalent Ln 3+ dopning och kristallgitterteknik.
Mer information: Meiran Zhang et al, Lanthanid-dopade KMgF3 Upconversion nanopartiklar för foton lavinluminescens med gigantiska olinjäriteter, nanobokstäver (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c02377
Journalinformation: Nanobokstäver
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
