Блог

Jul 27, 2023

Один материал, множество возможностей за счет обогащения люминесценции нанофосфорами La2Zr2O7:Tb3+ для судебно-медицинской стимуляции.

Scientific Reports, том 12, номер статьи: 8898 (2022) Цитировать эту статью 1362 Доступов 12 Цитирований Подробности о показателях Разработка единого материала с многонаправленным применением имеет решающее значение для

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 8898 (2022) Цитировать эту статью

1362 Доступа

12 цитат

Подробности о метриках

Разработка единого материала для разнонаправленного применения имеет решающее значение для повышения производительности, снижения стоимости, гибкости, наименьшего энергопотребления и т. д. Для достижения этих требований срочно необходимы новые конструкции и высокопроизводительные материалы. Нанофосфоры, легированные лантанидами, обладают наибольшими преимуществами и возможностями для настройки их применения в различных измерениях. Однако применение нанофосфора для визуализации скрытых отпечатков пальцев, защиты от подделок и создания люминесцентных гелей/пленок все еще находится в зачаточном состоянии. Это исследование продемонстрировало простую стратегию усиления люминесценции нанофосфоров La2Zr2O7, легированных Tb3+ (1–11 мол %), путем сопряжения различных флюсов с помощью простого пути сжигания раствора. В спектрах фотолюминесценции наблюдаются интенсивные пики при ~ 491, 546, 587 и 622 нм, обусловленные переходами 5D4 → 7FJ (J = 6, 5, 4, 3) ионов Tb3+ соответственно. Наибольшая интенсивность излучения была достигнута в нанофосфоре с флюсом NH4Cl по сравнению с образцами с использованием NaBr и NH4F. Колориметрические изображения отпечатков пальцев, визуализированные с использованием оптимизированного нанофосфора на поверхностях, связанных с судебно-медицинской экспертизой, демонстрируют детали гребней уровня –III, включая потовые поры, ширину гребней, угол раздвоения и последовательное расстояние между потовыми порами и т. д. Эти результаты являются решающими параметрами, которые явно подтверждают утверждение: «Никогда не было обнаружено, чтобы у двух людей были одинаковые отпечатки пальцев». Защитные чернила для защиты от подделок были разработаны с использованием оптимизированного нанофосфора, а различные узоры были созданы с помощью простой технологии трафаретной печати и использования перьевых технологий. Закодированная информация была расшифрована только под воздействием ультрафиолета с длиной волны 254 нм. Все разработанные шаблоны демонстрируют не только то, как они выглядят/ощущаются, и насколько лучше они работают. В качестве синергетического вклада усиленной люминесценции приготовленного нанолюминофора были изготовлены зелено-эмиссионные пленки, которые демонстрируют превосходную гибкость, однородность и прозрачность при нормальном и ультрафиолетовом освещении с длиной волны 254 нм. Вышеупомянутые результаты показали, что приготовленные НЧ La2Zr2O7: Tb3+(7 мол%), полученные с использованием флюса NH4Cl, считаются лучшим кандидатом для многомерного применения.

За последние десятилетия глобальный спрос на энергию резко увеличился после промышленной революции, и, следовательно, возникла необходимость в разработке инновационных технологий для удовлетворения этого спроса1,2. Чтобы смягчить эту проблему, производство искусственного света было одной из таких областей, где ученые продемонстрировали большой интерес к изучению материалов и методов проектирования и разработки устройств с низким энергопотреблением3,4. Нанофосфоры (НЧ), легированные редкоземельными ионами (РЭ), были важнейшими кандидатами, которые широко использовались в твердотельном освещении, эффективных дисплеях с высокой яркостью, превосходной эффективностью люминесценции и превосходными энергосберегающими способностями благодаря своим хорошим термическим и химическим свойствам. стабильность5,6,7,8. Как правило, частично заполненный 4f. электроны РЗЭ-ионов экранируются заполненными орбиталями 5s и 5p, благодаря чему 4f. электронные переходы были защищены внешними полями9. Эти 4ф.-4ф. электронные переходы ионов РЗЭ приводят к уменьшению выбросов и увеличению срока службы, что делает его несравнимым с другими НЧ и отныне универсальным в использовании10.

Увеличение интенсивности фотолюминесценции (ФЛ) НЧ считалось основной задачей исследовательского сообщества. В этом аспекте до сих пор было разработано несколько стратегий, таких как компенсация заряда, использование потоков, создание асимметрии в кристаллическом поле и т. д.11,12. Среди них флюсы играют наиболее важную роль в синтезе люминофора и тем самым улучшают оптические характеристики. Они служат средой для внедрения активаторов, снижения температуры обжига и улучшения кристалличности люминофора13. Было показано, что флюсы, в том числе NaCl, KF, BaF2, NaF, LiF, BaCl2 и т. д., оказывают благоприятное влияние на распределение кристаллитов по размерам и интенсивность излучения14,15,16,17. Выбор химически и термически стабильных неорганических материалов-хозяев, которые могут эффективно удерживать ионы легирующей примеси, был крайне необходим. На сегодняшний день широко изучены несколько хозяев, таких как сульфиды, силикаты, бораты, вольфраматы, молибдаты, фосфаты и т. д.18,19,20,21,22,23,24. Среди них пирохлоры типа A2B2O7, особенно La2Zr2O7 (LZO), в последнее время привлекли большое внимание материаловедения из-за их интригующих свойств, таких как структурная гибкость, способность вмещать большое количество легирующих примесей, высокая термическая и химическая стабильность, отличная проводимость кислорода, высокая диэлектрическая проницаемость и т. д.25,26,27. В результате пирохлоры LZO стали считаться важнейшим классом функциональных материалов, который предлагает широкий спектр применений, таких как возобновляемые источники энергии, катализ, хранилища ядерных отходов, сцинтилляторы, люминофоры, термодатчики и т. д.28,29.