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Lantánido (Ln3+Las nanopartículas de conversión ascendente (UCNP) de avalancha de fotones (PA) dopadas encuentran aplicaciones en los campos de los sujetos cuánticos, el seguimiento de una sola molécula, los láseres miniaturizados y la bioimagen de alta resolución.
Crédito: nano letras (2023). DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c02377
Sin embargo, realizar una avalancha de fotones en Ln coloidal sigue siendo un desafío abrumador.3+ UCNP dopados a temperatura ambiente debido a los efectos nocivos de extinción que surgen del OH de la superficie y la red– Defectos.
Debido al efecto de extinción nocivo causado por la superficie y la rejilla OH– Todavía es difícil generar avalanchas de fotones en Ln coloidal debido a defectos3+-UCNP dopados a temperaturas normales.
Un método innovador para la síntesis precisa de Ln3+-KMgF dopado3 Las UCNP se crearon bajo el liderazgo del profesor Xueyuan Chen y un equipo de investigación del Instituto Fujian de Investigación sobre la Estructura de la Materia de la Academia de Ciencias de China. Este método se basa en la pirólisis de KHF.2y sirve como una protección eficaz contra la extinción de la luminiscencia de Ln3+ por OH superficial e interno– Defectos y posteriormente mejorar la luminiscencia de conversión ascendente.
Los resultados completos se publicaron oficialmente en nano letras el 8 de septiembre de 2023.
Sorprendentemente, los investigadores demostraron que el KHF2 El precursor evitó hábilmente la formación de OH– Defectos durante el crecimiento de las UCNP. El resultado fue una mejora notable en la luminiscencia de conversión ascendente dentro de Yb3+/Oh3+ y Yb3+/Ho3+ KMgF co-dopado3 Los UCNP logran rendimientos cuánticos de conversión ascendente de aproximadamente 3,8% y 1,1%, respectivamente. Este rendimiento se logró con una excitación de 980 nm y una densidad de potencia de 20 W cm–2.
Significativamente, debido a la inhibición de OH– Defectos y aumento de la tasa de relajación cruzada entre Tm3+ Iones en la Tm aliovalente3+-dopado, los investigadores lograron realizar una fuerte luminiscencia de avalancha de fotones de Tm3+ a 802 nm en KMgF3: Tm3+ UCNP tras la excitación a 1.064 nm a temperatura ambiente. Este rendimiento se caracterizó por una no linealidad significativa de aproximadamente 27,0, un tiempo de subida de avalancha de fotones de 281 ms y un umbral de 16,6 kW·cm.–2.
Además, los investigadores presentaron las ventajas especiales del KHF.2 en la síntesis controlada de KMgF3:ln3+ UCNP. Este método proporcionó a las UCNP tamaños ajustables, mayor cristalinidad y menos defectos de superficie y de red (principalmente OH).–) y simultáneamente mejoraron las eficiencias de luminiscencia de conversión ascendente y de reducción de luminiscencia del infrarrojo cercano II.
Los avances innovadores en la síntesis controlada de Ln3+Los KMgF3-UCNP dopados tienen una enorme relevancia comercial, como se destaca en este estudio.
La eficiencia mejorada de la luminiscencia de avalancha de fotones y la reducción de defectos en estas nanopartículas abren puertas para aplicaciones en tecnologías de bioimagen altamente sensibles, láseres miniaturizados avanzados y sistemas ópticos cuánticos precisos. Estas capacidades de vanguardia están preparadas para revolucionar industrias que van desde el diagnóstico médico hasta las telecomunicaciones y la fabricación de semiconductores.
Este innovador estudio abre un camino prometedor para desarrollar UCNP de avalancha de fotones altamente eficientes y revela notables no linealidades logradas por el Ln aliovalente.3+ Dopaje y tecnología precisa de red cristalina.
Referencia de la revista:
Zhang, M., et al. (2023) KMgF dopado con lantánidos3 Nanopartículas de conversión ascendente para luminiscencia de avalancha de fotones con enormes no linealidades. nano letras. doi:10.1021/acs.nanolett.3c02377
Fuente: https://english.cas.cn/
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