Artykuł metodologiczny

Synteza trwałych nanocząstek luminescencyjnych do wyświetlaczy wielokrotnego zapisu i zastosowań oświetleniowych

DOI:

10.3791/65956

⸱

13 września 2024

 ,  , 
1School of Physical Science and Technology, Shanghai Tech University

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Przedstawiono protokół syntezy trwałych nanomateriałów luminescencyjnych (PLNP) i ich potencjalnych zastosowań w wyświetlaczach wielokrotnego zapisu i przetwarzaniu artystycznym wykorzystującym efekt poświaty pod wpływem promieniowania ultrafioletowego (365 nm).

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Trwałe nanocząstki luminescencyjne (PLNP) posiadają zdolność do utrzymania przedłużonej żywotności i solidnej emisji nawet po ustaniu wzbudzenia. PLNP są szeroko stosowane w różnych dziedzinach, w tym w wyświetlaniu informacji, szyfrowaniu danych, obrazowaniu biologicznym i dekoracji artystycznej o trwałej i żywej jasności, zapewniając nieograniczone możliwości dla różnorodnych innowacyjnych technologii i projektów artystycznych. Protokół ten koncentruje się na eksperymentalnej procedurze hydrotermalnej syntezy PLNP. Udana synteza trwałych nanomateriałów luminescencyjnych z Mn2+ lub Cr3+ służącymi jako centrum luminescencyjne w Zn2GeO4: Mn (ZGO: Mn) lub ZnGa2O4: Cr podkreśla uniwersalność tej metody syntezy. Z drugiej strony, właściwości optyczne ZGO: Mn można zmienić, dostosowując pH roztworów prekursorów, demonstrując przestrajalność protokołu. Po naładowaniu ultrafioletem (UV) o długości fali 365 nm przez 3 minuty, a następnie zatrzymaniu, PLNP wykazują niezwykłą zdolność do wydajnego i spójnego generowania poświaty, co czyni je idealnymi do tworzenia dwuwymiarowych wyświetlaczy wielokrotnego zapisu i trójwymiarowych przezroczystych, świecących dzieł sztuki. Protokół ten przedstawiony w tym artykule zapewnia wykonalną metodę syntezy trwałych nanocząstek luminescencyjnych do dalszych zastosowań w oświetleniu i obrazowaniu, otwierając nowe perspektywy dla dziedzin nauki i sztuki.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Trwała luminescencja (PL) to unikalny proces optyczny, który może magazynować energię ze światła ultrafioletowego, światła widzialnego, promieniowania rentgenowskiego lub innych źródeł wzbudzenia, a następnie uwalniać ją w postaci emisji fotonów przez sekundy, minuty, godziny, a nawet dni1. Odkrycie zjawiska ciągłego świecenia miało miejsce za czasów dynastii Song w starożytnych Chinach 1000 lat temu, kiedy malarz przypadkowo odkrył obraz, który świecił w ciemności. Później odkryto, że niektóre naturalne surowce i minerały mogą pochłaniać światło słoneczne, a następnie świecić w ciemności, a nawet mogą być przekształcone w fascynujące świecące perły2. Jednak pierwszy odpowiedni zapis trwałych luminoforów musiał być prześledzony aż do odkrycia emisji PL z kamienia bolońskiego na początku XVII wieku, który w ciemności wydzielał poświatę od żółtego do pomarańczowego1,2,3,4. Później odkryto, że naturalne zanieczyszczenia Cu+ w BaS odegrały ważną rolę w tym utrzymującym się zjawisku luminescencji1,4. Do połowy lat dziewięćdziesiątych XX wieku produkcja trwałych luminoforów była w dużej mierze ograniczona do siarczków5. W 1996 roku Matsuzawa i wsp. opisali nowy luminofor z tlenku metalu (SrAl2O4:Eu2+, Dy3+) wykazujący niezwykle jasną poświatę, co znacznie pobudziło ekspansję badań nad trwałą luminescencją6.

Unikalne właściwości trwałych materiałów luminescencyjnych pochodzą głównie z dwóch rodzajów aktywnych centrów: centrów emisji i centrów pułapek1,7,8. Wśród nich ten pierwszy określa długość fali emisji, podczas gdy trwała intensywność i czas są określane głównie przez centra pułapek. Dlatego projektowanie materiałów PL powinno uwzględniać oba aspekty, aby osiągnąć pożądaną długość fali emisji i długotrwałą luminescencję9,10. Centrami emisji mogą być jony lantanowców z przejściami 5d do 4f lub 4f do 4f, jony metali przejściowych z przejściami d do d lub jony metali po przejściu p do s 1,11,12,13. Z drugiej strony, centra pułapek są tworzone przez defekty sieci lub różne domieszki14,15, które zwykle nie emitują promieniowania, ale zamiast tego przechowują energię wzbudzenia przez chwilę, a następnie stopniowo uwalniają ją do centrum emisyjnego poprzez aktywację termiczną lub inną fizyczną16,17. Odnotowano wiele luminoforów z różnymi gospodarzami i jonami domieszkowymi. Do tej pory stwierdzono, że nieorganiczne związki metali18, metaloorganiczne frameworks8, niektóre kompozyty organiczne19 i polymers20 mają właściwości PL. W ostatnich latach trwałe materiały luminescencyjne z głębokimi pułapkami z kontrolowanymi właściwościami magazynowania energii i uwalniania fotonów wykazały duży potencjał zastosowań w przechowywaniu informacji21, wielowarstwowym systemie zapobiegającym fałszerstwom22 i zaawansowanych wyświetlaczach23.

Na podstawie powyższej kompozycji, PLNP z różnymi matrycami zostały pomyślnie zaprojektowane i zsyntetyzowane, takie jak BaZrSi3O97, Y2O2S24, Ca14Mg2(SiO4)825, CaAl2O426, SrAl2O426,27 , and Sr2MgSi2O728 z wielodomieszkowanymi centrami luminescencyjnymi, w których centra luminescencji silnie zależą od efektu pola krystalicznego sieci gospodarza, podczas gdy defekty generowane lub poprawiane przez różne domieszkowanie służą jako centra pomocnicze do kontrolowania intensywności i czasu trwania poświaty. Oprócz współdomieszkowania, długotrwałą emisję można również zaobserwować w przypadku tylko jednego aktywatora, takiego jak heterogeniczne PLNP o macierzy Y3Al2Ga3O1229, BaGa2O430, Ca2SnO431, CdSiO332 , oraz Zn3Ga2Ge2O1033. Tlenki trójskładnikowe na bazie germanów obejmują Ca2Ge7O16, Zn2GeO4, BaGe4O9 itd., które są typowymi materiałami półprzewodnikowymi o szerokim paśmie wzbronionym o przestrajalnej emisji, powtarzalnej i stabilnej luminescencji, wysokiej wydajności kwantowej, przyjazności dla środowiska i szerokiej dostępności34,35,36. Te zalety sprawiają, że jest to dobry nośnik fotoluminescencyjny typu aktywator. W ciągu ostatnich kilku lat germanaty o różnych mikrostrukturach35,37, zostały przygotowane za pomocą konwencjonalnych reakcji w stanie stałym lub metod roztworów chemicznych, a te cechy sprawiają, że Zn2GeO4 jest przydatny w sterylizacji38, anti-counterfeiting39, kataliza40, diody świetlne41 , biosensing42, anody baterii43, detectors44,45, itd.

W celu rozszerzenia zastosowania materiałów PL, opracowano kontrolowaną syntezę jednolitych i trwałych luminescencyjnych nanocząstek. Dziesięć lat temu trwałe luminofory były syntetyzowane metodą syntezy w stanie stałym46. Jednak długi czas reakcji i wysoka temperatura wyżarzania podczas procesu syntezy spowodowały, że luminofory były duże i nieregularne, co ograniczyło ich zastosowanie w innych dziedzinach, takich jak biomedycyna. W 2007 roku Chermont i wsp. po raz pierwszy zastosowali podejście zol-żel do syntezy nanocząstek i otrzymali Ca0,2Zn0,9Mg0,9Si2O6: Eu2+, Dy3+, Mn2+, co otworzyło erę PLNPs47. Jednak strategii syntezy odgórnej towarzyszą takie problemy, jak niekontrolowany rozmiar i morfologia, dlatego naukowcy włożyli wiele pracy w rozwój kontrolowanej syntezy oddolnej PLNP. Od 2015 roku pojawiły się różne metody syntezy, takie jak metoda syntezy matrycowej, metoda hydrotermalna/termiczna rozpuszczalnikowa, metoda zol-żel i inne metody mokrej syntezy chemicznej do syntezy jednorodnych i kontrolowanych PLNPs47,48,49,50. Wśród nich synteza hydrotermalna jest jedną z najczęściej stosowanych metod wytwarzania nanomateriałów, która może zapewnić regulowaną i łagodną metodę syntezy do otrzymywania związków lub materiałów o specjalnych strukturach i właściwościach51.

Tutaj prezentujemy szczegółową eksperymentalną procedurę syntezy Zn2GeO4: Mn PLNP o morfologii nanoprętów 1D metodą hydrotermalną i zapewnienia im sztywnego środowiska do dalszych zastosowań oświetleniowych. Stwierdzono, że właściwości luminescencyjne PLNP, w tym długość fali emisji i krzywa rozpadu poświaty, mogą być zmieniane poprzez dostosowanie wartości pH prekursora. Z drugiej strony, aby podkreślić wszechstronność tej metody, syntetyzujemy również PLNP z Cr jako centrum luminescencyjnym przy użyciu ZnGa2O4 jako matrycy (ZnGa2O4: Cr), która wykazuje emisję poświaty (697 nm) w obszarze bliskiej podczerwieni po wzbudzeniu światłem ultrafioletowym (365 nm). Ten artykuł koncentruje się głównie na Zn2GeO4: Mn, którego wartość pH roztworu prekursora wynosi 9,4 dla dwuwymiarowej i trójwymiarowej produkcji i wizualizacji dzieł sztuki. Zn2GeO4: Mn to rodzaj nanomateriału z jonami Mn jako centrum luminescencyjnym, który uzyskuje silną emisję światła zielonego (~ 537 nm) pod wpływem wzbudzenia światła ultrafioletowego o długości fali 365 nm. W tym samym czasie ciągłe zielone światło można nadal zobaczyć po zatrzymaniu wzbudzenia. W celu promowania polimeryzacji PLNP w metakrylanie metylu, ligandy (glikol polietylenowy) zostały dodane podczas procesu syntezy hydrotermalnej, a następnie PLNP zostały spolimeryzowane metakrylanem metylu (MMA) w dwuwymiarowej lub trójwymiarowej formie, aby mógł tworzyć świecącą grafikę podczas płynnego wyjmowania z formy.

Ten protokół dostarcza wykonalną metodę syntezy hydrotermalnej, reakcji polimeryzacji i luminescencyjnych zastosowań PLNP w zaawansowanym renderowaniu kolorów. Wszelkie różnice w pH, temperaturze i odczynnikach chemicznych podczas wzrostu nanokryształów będą miały wpływ na wielkość i właściwości optyczne nanostruktur PLNP. Ten szczegółowy protokół ma na celu pomóc nowym badaczom w tej dziedzinie w poprawie odtwarzalności PLNP przy użyciu metody hydrotermalnej do dalszych, szerszych zastosowań.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Synteza Zn2GeO4: Mn PLNPs

  1. Przygotować roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 2 m/l, rozpuszczając 10 mM wodorotlenku sodu w 5 ml wody dejonizowanej.
  2. Przygotować roztwór germanianu sodu o stężeniu 0,4 M/l, dodając 2 mM tlenku germanu do 5 ml roztworu wodorotlenku sodu, a następnie mieszać w temperaturze pokojowej przez około 30 min.
  3. Dodaj 4 mM chlorku, 0,01 mM azotanu manganu i 600 μl kwasu azotowego (65%-68%, wag.) do 100 ml małej zlewki zawierającej 22 ml wody dejonizowanej.
    UWAGA: Dodawanie kwasu azotowego powinno odbywać się ściśle w dygestoriach i upewnić się, że w pobliżu nie ma otwartego ognia ani ogrzewania.
  4. Mieszać energicznie, aż roztwór z kroku 1.3 całkowicie się rozpuści.
  5. Powoli dodawać 2 mM roztwór germanianu sodu do roztworu opisanego w kroku 1.4. Dodać 1 ml glikolu polietylenowego (PEG; 300, Mw) do roztworu.
  6. Umieść skalibrowaną sondę pH-metru w roztworze, aby monitorować wartość pH układu reakcyjnego. Ustaw stosunkowo delikatne mieszanie, aby uniknąć rozpryskiwania roztworu i kolizji między prętem mieszającym a sondą.
  7. Kropla po kropli dodawać wodorotlenek amonu o udziale masowym 25%-28% do roztworu i dostosować pH roztworu do 6,0, 8,0 lub 9,4 w zależności od badanej właściwości luminescencyjnej. Należy pamiętać, aby powoli dodawać wodorotlenek amonu i cały czas monitorować zmiany pH roztworu, aby system nie był zbyt kwaśny lub zbyt zasadowy, aby nie wpływać na morfologię i właściwości luminescencyjne nanomateriałów.
  8. Przykryj zlewkę folią uszczelniającą i mieszaj roztwór w temperaturze pokojowej przez 1 godzinę. Staraj się nie wystawiać systemu na działanie powietrza, aby zapobiec przedostawaniu się kurzu i ulatnianiu się rozpuszczalnika, mieszając ze stałą prędkością, aby poziom cieczy w systemie nie rozprysnął się, gdy system zostanie całkowicie wymieszany.
  9. Przenieść roztwór do autoklawu wyłożonego teflonem i umieścić go w elektrycznym piecu do suszenia termostatycznego w temperaturze 220 °C na 4 godziny
    UWAGA: Odpowiedni autoklaw wyłożony teflonem należy dobrać w zależności od objętości systemu, a reaktor powinien być utrzymywany w czystości. Objętość dodawanych surowców nie powinna przekraczać 1/3 objętości autoklawu. Jednocześnie upewnij się, że autoklaw jest całkowicie zamknięty przed włożeniem go do elektrycznego termostatycznego pieca suszącego.
  10. Wyłącz elektryczny termostatyczny piec suszący po zakończeniu reakcji i poczekaj, aż system ostygnie do temperatury pokojowej, aby wyjąć reaktor. Pamiętaj, aby poczekać, aż reaktor zostanie całkowicie schłodzony, a ciśnienie zostanie zmniejszone do bezpiecznego zakresu, zanim przejdziesz do następnego kroku, aby uniknąć bezpośredniego kontaktu wysokiej temperatury ze skórą.
  11. Powoli otworzyć reaktor i przenieść roztwór reakcyjny do dwóch probówek wirówkowych o pojemności 50 ml. Przepłukać reaktor 40 ml etanolu, a następnie przenieść roztwór etanolu do tych samych probówek wirówkowych.
  12. Wirować przez 30 s, aby roztwór mógł być równomiernie wymieszany, następnie odwirować próbkę przy 4000 x g przez 15 minut w temperaturze pokojowej i usunąć supernatant.
  13. Dodać 10 ml wody dejonizowanej do każdej probówki wirówkowej i poddać sonikacji przez 5 minut (240 W, 40 kHz) w celu ponownego rozproszenia produktu.
  14. Dodaj 20 ml etanolu do każdej probówki wirówkowej i wiruj przez 30 sekund, aby równomiernie wymieszać roztwór.
  15. Kontynuować odwirowywanie produktu zgodnie z wcześniej wymienionym ustawieniem (4000 x g, 15 min) w temperaturze pokojowej i wyrzucić supernatant.
  16. Ultradźwięki przez 5 minut w celu rozproszenia produktu w 2 ml roztworu metanolu, uszczelnić próbkę folią uszczelniającą i przechowywać w lodówce o temperaturze 4 °C, aby zapobiec zanieczyszczeniu próbki i parowaniu rozpuszczalnika do przyszłych zastosowań oświetleniowych.

2. Synteza ZnGa2O4: Cr PLNPs

  1. Rozpuścić 12 mM Ga(NO3)3.xH 2O, 7,2 mM ZnCl2 i 0,024 mM Cr(NO3)3,9H 2O w 30 ml wody dejonizowanej.
  2. Dodać 1 ml PEG (300 Mw) do roztworu. Do roztworu dodać wodorotlenek amonu (25%-28% wag.), delikatnie wymieszać, aby osiągnąć pH 9,0-9,4. Pamiętaj, aby kontrolować prędkość mieszania, aby roztwór mógł dokładnie wymieszać się bez rozpryskiwania na pH-metr.
  3. Przykryj zlewkę folią uszczelniającą i mieszaj roztwór w temperaturze pokojowej przez 1 godzinę. Staraj się zminimalizować narażenie systemu na działanie powietrza, aby zapobiec przedostawaniu się kurzu i parowaniu rozpuszczalnika. Jednocześnie kontroluj prędkość mieszania, aby system nie rozpryskiwał się podczas dokładnego mieszania.
  4. Przenieść roztwór do autoklawu wyłożonego teflonem i pracować w temperaturze 220 °C przez 6 godzin. Wyjmij pojemnik, gdy temperatura spadnie do temperatury pokojowej. Przed przystąpieniem do kolejnych operacji należy upewnić się, że naczynie reakcyjne całkowicie ostygło, a ciśnienie spadło do bezpiecznego zakresu, a także unikać bezpośredniego kontaktu wysokich temperatur ze skórą.
  5. Przenieść roztwór reakcyjny do dwóch probówek wirówkowych o pojemności 50 ml. Przepłukać reaktor 40 ml etanolu, a następnie przenieść roztwór etanolu do tych samych probówek wirówkowych.
  6. Wirować przez 30 s w celu wymieszania roztworu, a następnie odwirować próbkę o sile 4000 x g przez 15 minut w temperaturze pokojowej i usunąć supernatant.
  7. Dodaj 10 ml wody dejonizowanej do każdej probówki wirówkowej i poddaj sonikacji przez 5 minut, aby ponownie rozproszyć produkt.
  8. Dodaj 20 ml etanolu do każdej probówki wirówkowej i wiruj przez 30 sekund, aby równomiernie wymieszać roztwór. Kontynuować odwirowywanie produktu w temperaturze pokojowej, jak wspomniano wcześniej (4000 x g, 15 min) i wyrzucić supernatant.
  9. Ultradźwięki przez 5 minut w celu rozproszenia produktu w 2 ml wody dejonizowanej i uszczelnienia próbki folią uszczelniającą do przechowywania.

3. Oczyszczanie surowców

  1. Oczyszczać metakrylan metylu (MMA) metodą chromatografii kolumnowej, jak opisano poniżej.
    1. Napełnij połowę kolumny alkalicznym tlenkiem glinu (100-200 mesh) i lekko zagęść szklanym prętem. Podczas napełniania kolumny tlenkiem glinu należy zwrócić uwagę na równomierne rozprowadzenie i równomierne zagęszczenie wypełniacza, aby poprawić skuteczność separacji.
    2. Dodaj niewielką ilość MMA i otwórz tłok przepustnicy z PTFE poniżej. Gdy warstwa rozpuszczalnika zwilży cały tlenek glinu i ciecz wypłynie, dodaj więcej MMA i powtórz ten proces wiele razy. Czas, w którym stosunek masowy całego MMA dodanego do zasadowego tlenku glinu wynosi: 1:50 oznacza koniec procesu.
    3. Ostateczną pobraną próbkę MMA umieścić w szklanej butelce, zamknąć folią uszczelniającą i przechowywać w temperaturze 4 °C.
      UWAGA: Cały proces powinien być przeprowadzany w dygestorium ze względu na dużą lotność MMA. Jednocześnie operatorzy powinni nosić maski i fartuchy laboratoryjne.
  2. Oczyszczać azobisisobutyronitryl (AIBN) przez rekrystalizację, jak opisano poniżej.
    1. Przygotować 50 ml zmieszanego roztworu o stosunku objętościowym 7:3 etanolu i wody destylowanej i podgrzać roztwór.
    2. Dodać 5 g AIBN, gdy roztwór się zagotuje i wymieszać, aby równomiernie wymieszać roztwór.
    3. Usuń nierozpuszczalne zanieczyszczenia przez gorącą filtrację, jak opisano poniżej.
      1. Umieść bibułę filtracyjną ściśle przylegającą do wewnętrznej ścianki trójkątnego lejka i upewnij się, że bibuła filtracyjna znajduje się poniżej krawędzi lejka.
      2. Przyłóż szklany pręt do trójwarstwowej części bibuły filtracyjnej. Jeśli szklany pręt nie zostanie umieszczony na trójwarstwowej części bibuły filtracyjnej, może przebić bibułę filtracyjną, prowadząc do nieefektywnej filtracji.
      3. Umieścić końcówkę zlewki zawierającej roztwór blisko szklanej pałeczki i wlać ją, póki jest gorąca. Celem tego kroku jest zapobieganie rozpryskiwaniu się kropelek cieczy.
      4. Przepłukać zlewkę 10 ml zimnej wody destylowanej i ponownie przeprowadzić powyższy proces filtracji; powtórzyć 3 razy.
    4. Roztwór ulega przesyceniu z powodu spadku rozpuszczalności podczas chłodzenia, co powoduje wytrącanie się kryształów. Zebrany roztwór umieścić w lodówce w temperaturze 4 °C w celu schłodzenia i krystalizacji. Próbka pojawi się w stanie białych kryształów przypominających igły.
    5. Uszczelnić próbkę folią aluminiową i przechowywać w temperaturze 4 °C.
      UWAGA Podczas pracy należy podjąć środki ochronne ze względu na toksyczność AIBN, unikając jednocześnie kontaktu z otwartym ogniem, wysokimi temperaturami i środkami utleniającymi.

4. Kopolimeryzacja metakrylanu metylu (MMA)

  1. Ustawić temperaturę łaźni wodnej na 80 °C.
    UWAGA: Temperatura wody ma duży wpływ na szybkość polimeryzacji, a tym samym wpływa na tworzenie się produktu końcowego. Dlatego należy bezwzględnie zagwarantować, że temperatura łaźni wodnej nie będzie zbyt wysoka.
  2. Zważ 20 g MMA do 100 ml butelki w kształcie bakłażana. Utrzymuj pojemnik w suchym miejscu przed eksperymentem.
    UWAGA: Butelka w kształcie bakłażana została dobrana w celu ułatwienia podgrzewania kąpieli wodnej i wymiany powietrza na azot w układzie. Staraj się zważyć próbkę w dobrze wentylowanym pomieszczeniu, nosząc maskę.
  3. Dodać wstępnie przygotowany roztwór metanolu Zn2GeO4: Mn do naczynia reakcyjnego.
  4. Dokładnie rozpuścić próbkę w MMA za pomocą ultradźwięków przez około 10 minut (240 W, 40 kHz) w temperaturze pokojowej. Przechowywać szczelnie zamknięte naczynie reakcyjne, aby zapobiec parowaniu rozpuszczalnika i uniknąć zbyt wysokich temperatur podczas procesu ultradźwięków.
  5. Dodać 0,012 g AIBN do roztworu i całkowicie wymieszać roztwór.
    UWAGA: AIBN powinien być używany w warunkach bezwodnych i upewnić się, że wokół operacji eksperymentalnej nie ma otwartego ognia. Pamiętaj, aby nosić odzież ochronną.
  6. Umieścić kolbę w łaźni wodnej o temperaturze 80 °C i przedmuchiwać powietrze z układu reakcyjnegoN2 przez około 35 minut. Gdy reakcja ma się ku końcowi, delikatnie potrząśnij pojemnikiem reakcyjnym. Jeśli roztwór nie trzęsie się energicznie, oznacza to, że reakcja się powiodła.
    UWAGA: Czas reakcji będzie się zmieniał wraz z temperaturą łaźni wodnej. Upewnij się, że temperatura łaźni wodnej osiągnie 80 °C i rozpocznij odmierzanie czasu przez 35 minut.
  7. Po zakończeniu reakcji szybko przenieś naczynie reakcyjne do łaźni lodowej, aby szybko je schłodzić.
    UWAGA: Proces ten powinien być jak najszybszy, aby uniknąć nadmiernej prepolimeryzacji MMA, a kąpiel lodową można przygotować z wyprzedzeniem w okresie reakcji.
  8. Powoli wlej roztwór do dwuwymiarowej lub trójwymiarowej formy, włóż formę do elektrycznego termostatycznego pieca suszącego w temperaturze 40 °C na 10 godzin, 70 °C na 8 godzin i 100 °C na kolejne 2 godziny w celu uzyskania materiału docelowego.
  9. Zamknij elektryczny termostatyczny piec suszący po ustaniu reakcji i pozwól mu ostygnąć do temperatury pokojowej. Otwórz elektryczny termostatyczny piec suszący, aby wyjąć formę po wystarczającym schłodzeniu układu reakcyjnego, aby uniknąć oparzeń skóry spowodowanych bezpośrednim kontaktem wysokiej temperatury z ciałem.
  10. Ostrożnie wyjmij formę i wystawij spolimeryzowaną próbkę PMMA (ZGO: Mn-PMMA) na działanie lampy UV przez około 3 minuty. Na przykład, wystawiając przezroczystą folię ZGO: Mn-PMMA na działanie światła ultrafioletowego przez wycinankę z czarnego kartonu w kształcie litery H, uzyskuje się odpowiedni wzór emisji zielonego fosforyzowania. Wzór można usunąć po 5 minutach. Następnie proces można powtórzyć, używając kolejnej wycinanki z czarnego kartonu w kształcie różnych liter, generując nowe wzory luminescencyjne.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Diagram syntezy Zn2GeO4: Mn (ZGO: Mn) PLNP jest pokazany w Rysunek 1. Amfifilowy polimer glikol polietylenowy (PEG) jest dodawany w celu modyfikacji bezligandowych nanoprętów Zn2GeO4: Mn (ZGO: Mn) w celu lepszego rozpuszczania się w podłożu MMA. Najpierw zbierane są obrazy transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM), transmisyjnej mikroskopii elektronowej o wysokiej rozdzielczości (HRTEM) ZGO: Mn, którego pH wynosi 9,4 (Rysunek 1), a następnie wykonywane jest dynamiczne rozpraszanie światła (DLS), wyniki potencjału zeta i dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego (XRD) ZGO: Mn (Rysunek 2). Scharakteryzowano widma poświaty i zależne od czasu krzywe rozpadu ZGO: Mn o różnym pH (pH = 6,0, 8,0, 9,4) w roztworze wodnym wzbudzonym przy 365 nm przez 3 min, wraz z obrazami fotoluminescencji i obrazami poświaty (Rysunek 3). Uzyskuje się TEM, XRD, widma poświaty i krzywą tłumienia poświaty ZnGa2O4: Cr (Rysunek 4). Schemat kopolimeryzacji ZGO: Mn, którego pH wynosi 9,4 i MMA, pokazano w Rysunek 5. Widma emisyjne poświaty i natężenie poświaty w funkcji czasu dla materiału luminescencyjnego na bazie PMMA (ZGO: Mn-PMMA) można uzyskać po naświetlaniu tarcz promieniowaniem 365 nm przez 3 min, a następnie zaprzestaniu wzbudzenia. Materiały do wielokrotnego wysiewu i świecące w ciemności materiały do obróbki artystycznej w formach 2D lub 3D mogą być rejestrowane przez kamerę po wzbudzeniu światłem UV o długości fali 365 nm przez 3 minuty (Rysunek 5), co wskazuje na udaną polimeryzację PLNP do matrycy PMMA do zastosowań oświetleniowych.

W celu uzyskania obrazów z transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) o wysokiej rozdzielczości, pomiary wykonano na transmisyjnym mikroskopie elektronowym działającym przy napięciu przyspieszenia 200 kV. Do scharakteryzowania danych dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) PLNP wykorzystano system XRD. Widma emisyjne poświaty i krzywe zaniku intensywności poświaty w funkcji czasu przeprowadzono za pomocą spektrofluorometru. Kamera cyfrowa została wykorzystana do rejestracji obrazów fotoluminescencyjnych i trwałych luminescencyjnych PLNP, materiałów luminescencyjnych 2D i 3D.

figure-results-1
Rysunek 1: Synteza Zn2GeO4: Mn (ZGO: Mn) PLNPs. (A) Diagram syntezy nanoprętów ZGO: Mn. (B) Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM) nanostruktur ZGO: Mn o pH 9,4. Podziałka: 50 nm. (C) Obraz ZGO: Mn o wysokiej rozdzielczości z transmisyjnej mikroskopii elektronowej (HRTEM) o pH 9,4. Podziałka: 6 nm. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-2
Rysunek 2: Synteza funkcjonalnych nanostruktur Zn2GeO4: Mn. (A) Analiza dynamicznego rozpraszania światła (DLS) Zn2GeO4: Mn-poli-glikol etylenowy (ZGO: Mn-PEG) zdyspergowany w wodzie dejonizowanej i funkcja logarytmiczno-normalna odpowiednia do uzyskania rozkładu wielkości. (B) Potencjalne wyniki Zeta ZGO: Mn-PEG. (C) Analiza dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) Zn2GeO4: Mn. Kliknij tutaj aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-3
Rysunek 3: Charakterystyka ZGO: Mn w roztworze wodnym. (A) Widma emisji poświaty ZGO: Mn-PEG o różnym pH (pH = 6.0, 8.0, 9.4) wzbudzone przez 365 nm przez 3 min. (B) Zależna od czasu krzywa rozpadu poświaty ZGO: Mn w wodzie o długości fali 537 nm (wzbudzone światłem UV o długości fali 365 nm przez 3 min). (C) Obrazy fotoluminescencyjne nanoprętów ZGO: Mn. (D) Obrazy rozpadu luminescencji poświaty ZGO: Mn. Kliknij tutaj aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-4
Rysunek 4: Charakterystyka ZnGa2O4: Cr w roztworze wodnym. (A) Obrazy TEM ZnGa2O4: Nanocząstki Cr. Podziałka: 50 nm. (B) Analiza XRD ZnGa2O4: Cr. (C) Widmo emisji poświaty ZnGa2O4: Cr po 3 minutach wzbudzenia przy 365 nm. (D) Zależna od czasu krzywa rozpadu poświaty ZnGa2O4: Cr w wodzie o długości fali 697 nm. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-5
Rysunek 5: PLNP do zastosowań z wyświetlaczami wielokrotnego zapisu i oświetleniem 3D. (A) Schemat ideowy reakcji kopolimeryzacji pomiędzy ZGO: Mn, którego pH wynosi 9,4, a metakrylanem metylu (MMA). (B) Widmo emisyjne poświaty ZGO: Mn-PMMA wzbudzane przez 365 nm przez 3 min. (C) Zmiany intensywności poświaty w czasie ZGO: Mn-PMMA przy 537 nm (wzbudzane światłem UV 365 nm przez 3 min). (D) Poświata aktywowana fotoaktywowaną do wielokrotnego zapisu i przechowywania danych (zapisanych przez promieniowanie UV). (E) Zdjęcia luminescencji przeźroczystej kaczki 3D z ZGO: Mn-PMMA po naświetlaniu UV. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W artykule przedstawiono metodę syntezy trwałych nanomateriałów luminescencyjnych i polimeryzacji do zastosowań związanych z oddawaniem barw. Materiały wykazały się niezwykle stabilnymi właściwościami optycznymi oraz widoczną poświatą po zaprzestaniu wzbudzania światła ultrafioletowego. Trwały nanomateriał luminescencyjny (Zn2GeO4: Mn) przygotowano przy użyciu metody hydrotermalnej o różnym pH (ryc. 1A). Obraz TEM wykazał, że ZGO:Mn PLNP o pH 9,4 miały kształt pręta o średniej średnicy około 65 nm (ryc. 1B). Obrazy TEM o wysokiej rozdzielczości wykazały dobrą krystaliczność nanomateriałów, a odstępy między sąsiednimi prążkami sieci równoległe do kierunku pręcika wynosiły 0,70 nm, co było dobrze zgodne z (110) płaskim rozstawem Zn2GeO452, co wskazuje, że wszystkie Zn2GeO4: Mn były wysoce krystaliczne (Rysunek 1C).

Ponadto dane dotyczące dynamicznego rozpraszania światła (DLS) ZGO: Mn w wodzie dejonizowanej wyposażone w funkcję logarytmiczno-normalną wykazały, że obliczony rozmiar hydrodynamiczny miał średnicę 63 nm i był dobrze rozproszony (rysunek 2A). Wyniki potencjału zeta wykazały również ujemną powierzchnię ZGO: Mn (Figura 2B), co wskazuje, że PLNP miały dobrą rozpuszczalność i stabilność w roztworze wodnym. Widmo XRD ZGO: Mn można przypisać do romboedrycznej fazy Zn2GeO4 (rysunek 2C).

Właściwości optyczne PLNP można zmienić, dostosowując pH roztworu prekursora. Widzialne widma emisyjne poświaty roztworu ZGO: Mn wzbudzonego przy 365 nm przez 3 minuty pokazały, że PLNP wykazywały przesunięcie ku czerwieni głównego piku emisji, gdy roztwór prekursora zmieniał się z kwaśnego na zasadowy (Rysunek 3A). Na krzywą rozpadu intensywności poświaty w czasie miała również wpływ wartość pH, ale w każdym razie intensywność emisji można nadal wykryć, gdy czas poświaty osiągnął 300 s, co zweryfikowało udaną syntezę PLNP o różnych właściwościach optycznych (ryc. 3B). Obrazy fotoluminescencyjne (Rysunek 3C) i obrazy poświaty (Rysunek 3D) PLNP o różnych poziomach pH zostały uchwycone przez kamerę. Wyniki ujawniły, że roztwór wykazywał jaśniejszą zieloną luminescencję wraz ze wzrostem zasadowości roztworu.

W celu podkreślenia wszechstronności tej metody hydrotermalnej zsyntetyzowano PLNP z ZnGa2O4 jako matrycą i Cr jako centrum luminescencji (ZnGa2O4: Cr). Obraz TEM wykazał, że ZnGa2O4: Cr był mniejszy i równomiernie rozproszony (ryc. 4A). Wyniki XRD wskazały, że wszystkie piki dyfrakcyjne dobrze pasowały do pików spinelu sześciennego ZnGa2O4 (Figura 4B). Widmo emisji poświaty pokazało, że ZnGa2O4: Cr wykazywał wyraźną emisję w bliskiej podczerwieni po wzbudzeniu przez światło ultrafioletowe przez 3 minuty (Rysunek 4C). Intensywność emisji ZnGa2O4: Cr przy 697 nm była monitorowana w czasie, a wyniki pokazały, że emisja poświaty może być nadal zbierana po 300 s (Rysunek 4D).

W hydrotermalnej syntezie PLNP można wyróżnić się na kilka kluczowych etapów. Po pierwsze, konieczne jest ścisłe kontrolowanie pH roztworu wodnego podczas syntezy PLNP. Kwasowość i zasadowość roztworu może mieć dramatyczny wpływ na trwałość poświaty, a nawet na kolor poświaty. Po drugie, podczas monitorowania pH roztworu ważne jest, aby dostosować odpowiednią prędkość mieszania, aby upewnić się, że mieszadło nie koliduje z sondą pH podczas równomiernego mieszania roztworu. Na koniec, gdy roztwór miesza się przez 1 godzinę w środowisku o docelowym pH, należy maksymalnie uszczelnić układ reakcyjny, aby uniknąć wpływu ulatniania się wody amoniakalnej.

Co więcej, dwuwymiarowe i trójwymiarowe świecące dzieła sztuki są kopolimeryzowane przez PLNP i MMA, aby PLNP były bardziej funkcjonalne (Rysunek 5A). Stwierdzono, że niezależnie od tego, czy jest to folia, czy trójwymiarowa kaczka, materiał wykazuje dobrą zdolność do poświaty (ryc. 5B,C). Materiały 2D i 3D wykazują jasnozieloną luminescencję po ustaniu wzbudzenia światłem ultrafioletowym, a obrazy zielonej poświaty można nadal zobaczyć po 5 sekundach (Rysunek 4D,E), co wskazuje, że PLNP mogą generować efektywną poświatę pod aktywacją lampy UV.

Podczas wykonywania polimeryzacji MMA należy zwrócić uwagę na niektóre procesy. Po pierwsze, surowce, tj. MMA i AIBN, muszą zostać oczyszczone, aby nie wpływać na polimeryzację. Drugi, dodając metanol zdyspersjonowany Zn2GeO4: Mn do roztworu MMA, ultradźwiękowo dyspersjonuje równomiernie cały układ. Po trzecie, pamiętaj, aby cały czas obserwować stan roztworu. Oznacza to, że prepolimeryzacja jest udana, jeśli kołysanie kolby powoduje tylko lekkie wstrząsnięcie roztworu. Po czwarte, kolba powinna być kąpana w lodzie natychmiast po wstępnej polimeryzacji, aby zapobiec nadmiernej polimeryzacji. Na koniec należy zaprogramować temperaturę podczas reakcji polimeryzacji w elektrycznym piecu do suszenia termostatycznego, aby utworzyć jednorodną matrycę.

Podsumowując, oczekujemy, że protokół ten nie tylko zapewni szczegółową procedurę eksperymentalną dla hydrotermalnej syntezy długotrwałych nanomateriałów emisyjnych, ale także wprowadzi metodę kopolimeryzacji PLNP i MMA w celu dalszego osiągnięcia zastosowań wielokrotnego zapisu i luminescencyjnych za pośrednictwem promieniowania UV. Co ważniejsze, właściwości optyczne PLNP można dodatkowo dostroić, aby uzyskać różne kolory poświaty, dostosowując różne defekty, centra luminescencyjne i wartości pH w oparciu o tę metodę. Ponadto metoda kopolimeryzacji PLNP i polimerów może być dalej stosowana w produkcji artystycznej. Te zalety sprawiają, że PLNP są idealnymi materiałami do zastosowań luminescencyjnych i obrazowania. Z drugiej strony, metoda syntezy hydrotermalnej może ograniczać stosowanie niektórych materiałów, zwłaszcza substancji wrażliwych na temperaturę, ponieważ reakcja wymaga stosunkowo wysokich temperatur. Dlatego należy wybrać odpowiednią metodę syntezy w oparciu o konkretne zastosowania i wymagania.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nie ma nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy dziękują za finansowanie Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin (82001945), Shanghai Pujiang Program (20PJ1410700) oraz grantowi startowemu ShanghaiTech University. Autorzy dziękują Centrum Mikroskopii Elektronowej Wysokiej Rozdzielczości (ChEM), School of Physical Science and Technology, Shanghai Tech University (nr 1). EM02161943) za wsparcie w charakterystyce materiału. Autorzy dziękują Centrum Oprzyrządowania Analitycznego (#SPST-AIC10112914), School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University za wsparcie w testach spektralnych i XRD. Autorzy dziękują również prof. Jianfengowi Li za pomoc w charakterystyce materiałów.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
azobisisobutyronitryl (99%)MacklinA800354Wymagane dalsze oczyszczanie
metakrylan metylu (99%)Sigma-AldrichM55909Dalsze oczyszczanie wymagało
wody dejonizowanejMerckZEQ7016T0CMilli-Q  System bezpośredniego oczyszczania wody
alkaliczny tlenek glinu (100-200 mesh)MacklinA800033
  Wodorotlenek amonu  (25%-28%, wag.)Zlewka doA801005
 SynthwareB220100
azotan chromu(III) bezwodny (99,95%)Wirówka C116448
Kolumna ThermoFisher Scientific75004250
SynthwareC184464CR
aparat cyfrowy  ElektrycznyEOS M50 Mark II
LongyueLDO-9036A
etanol (99,7%)Greagent1158566
hydrat azotanu galu (99,9%)AladynG109501
tlenek germanu (99,99%)Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd51009860
pręt szklanySinopharm Chemical ReagentCo., Ltd91229401
dyfraktometr rentgenowskiw proszku D2 PHASER DESKTOP XRDBRUKER
azotan manganu (98%)Metanol M828399
(99,5%)Greagent1226426
kwas azotowy (65,0-68,0%, wag)Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd10014508
pH-metrSzanghaj Leici Sensor Technology Co., LtdGlikol polietylenowy PHS-3C
(300, Mw)Adamas01050882(41713A)folia
uszczelniającaParafilm2025722
wodorotlenek sodu (GR)Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltdspektrometr 10019764
HoribaFluorolog-3 
transmisyjny mikroskop elektronowyJEOL JEM-1400 Plus
JEOL2100 Plus 
trójkątny lejekSynthwareF181975
wirówkaultradźwiękowaJP-040S
chlorek (98%)Greagent01113266/G81783A
MacklinAladdin termostatyczny piec suszący Canon MacklinTransmisyjny mikroskop elektronowy

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Xu, J., Tanabe, S. Persistent luminescence instead of phosphorescence: History, mechanism, and perspective. J Luminesc. 205, 581-620 (2019).
  2. Harvey, E. N. A history of luminescence from the earliest times until 1900. , American Philosophical Society. Philadelphia, USA. (1957).
  3. Hölsä, J. Persistent luminescence beats the afterglow: 400 years of persistent luminescence. Electrochem Soc Interface. 18 (4), 42(2009).
  4. Lastusaari, M., et al. The Bologna stone: history's first persistent luminescent material. Euro J Mineral. 24 (5), 885-890 (2012).
  5. Liu, Y., Kuang, J., Lei, B., Shi, C. Color-control of long-lasting phosphorescence (LLP) through rare earth ion-doped cadmium metasilicate phosphors. J Mater Chem. 15 (37), 4025-4031 (2005).
  6. Matsuzawa, T., Aoki, Y., Takeuchi, N., Murayama, Y. A new long phosphorescent phosphor with high brightness, SrAl2O4:Eu2+, Dy3+. J Electrochem Soc. 143 (8), 2670(1996).
  7. Guo, H., et al. Cyan emissive super-persistent luminescence and thermoluminescence in BaZrSi3O9:Eu2+,Pr3+ phosphors. J Mater Chem C. 5 (11), 2844-2851 (2017).
  8. Yuan, J., Dong, J., Lei, S., Hu, W. Long afterglow MOFs: a frontier study on synthesis and applications. Mater Chem Front. 5 (18), 6824-6849 (2021).
  9. Fu, X., Zheng, S., Shi, J., Li, Y., Zhang, H. Long persistent luminescence property of a novel green emitting SrLaGaO4 : Tb3+ phosphor. J Luminesc. 184, 199-204 (2017).
  10. Zhuang, Y., Wang, L., Lv, Y., Zhou, T. L., Xie, R. J. Optical data storage and multicolor emission readout on flexible films using deep-trap persistent luminescence materials. Adv Func Mater. 28 (8), 1705769(2018).
  11. Singh, S. K. Red and near infrared persistent luminescence nano-probes for bioimaging and targeting applications. RSC Adv. 4 (102), 58674-58698 (2014).
  12. Matuszewska, C., Elzbieciak-Piecka, K., Marciniak, L. Transition metal ion-based nanocrystalline luminescent thermometry in SrTiO3:Ni2+,Er3+ nanocrystals operating in the second optical window of biological tissues. J Phys Chem C. 123 (30), 18646-18653 (2019).
  13. Zhuang, Y., Katayama, Y., Ueda, J., Tanabe, S. A brief review on red to near-infrared persistent luminescence in transition-metal-activated phosphors. Optic Mater. 36 (11), 1907-1912 (2014).
  14. Norrbo, I., et al. Lanthanide and heavy metal free long white persistent luminescence from Ti doped Li-hackmanite: A versatile, low-cost material. Adv Func Mater. 27 (17), 1606547(2017).
  15. Hoang, K. Defects and persistent luminescence in Eu-doped SrAl2O4. Phys Rev Appl. 19 (2), 024060(2023).
  16. Viana, B., et al. Long term in vivo imaging with Cr3+ doped spinel nanoparticles exhibiting persistent luminescence. J Luminesc. 170 (3), 879-887 (2016).
  17. Ding, Y., So, B., Cao, J., Langenhorst, F., Wondraczek, L. Light delivery, acoustic read-out, and optical thermometry using ultrasound-induced mechanoluminescence and the near-infrared persistent luminescence of CaZnOS:Nd3. Adv Optic Mater. 11 (17), 2300331(2023).
  18. Ge, S., et al. Realizing color-tunable and time-dependent ultralong afterglow emission in antimony-doped CsCdCl3 metal halide for advanced anti-counterfeiting and information encryption. Adv Optic Mater. 11 (14), 2300323(2023).
  19. Zhai, L., Ren, X. M., Xu, Q. Carbogenic π-conjugated domains as the origin of afterglow emissions in carbon dot-based organic composite films. Mater Chem Front. 5 (11), 4272-4279 (2021).
  20. Miao, Q., et al. Molecular afterglow imaging with bright, biodegradable polymer nanoparticles. Nat Biotechnol. 35 (11), 1102-1110 (2017).
  21. Zhou, B., Xiao, G., Yan, D. Boosting wide-range tunable long-afterglow in 1D metal-organic halide micro/nanocrystals for space/time-resolved information photonics. Adv Mater. 33 (16), e2007571(2021).
  22. Yang, H., et al. Highly flexible dual-mode anti-counterfeiting designs based on tunable multi-band emissions and afterglow from chromium-doped aluminates. J Mater Chem C. 8 (46), 16533-16541 (2020).
  23. Chen, Y., et al. Synaptic plasticity powering long-afterglow organic light-emitting transistors. Adv Mater. 33 (39), e2103369(2021).
  24. Qu, B., Wang, J., Liu, K., Zhou, R., Wang, L. A comprehensive study of the red persistent luminescence mechanism of Y2O2S:Eu,Ti,Mg. Phys Chem Chem Phys. 21 (45), 25118-25125 (2019).
  25. Zhang, J., Jiang, C. Luminescence properties of Ca14 Mg2(SiO4)8 :Eu2+ from various Eu2+ sites for white-light-emitting diodes. Mater Res Bull. 60, 467-473 (2014).
  26. Yamamoto, H., Matsuzawa, T. Mechanism of long phosphorescence of SrAl2O4: Eu2+, Dy3+ and CaAl2O4 Eu2+, Nd3+. J Luminesc. 72-74, 287-289 (1997).
  27. Rojas-Hernandez, R. E., Rubio-Marcos, F., Rodriguez, M. Á, Fernandez, J. F. Long lasting phosphors: SrAl2O4:Eu, Dy as the most studied material. Renew Sustain Ener Rev. 81 (2), 2759-2770 (2018).
  28. Lin, Y., Tang, Z., Zhang, Z., Wang, X., Zhang, J. Preparation of a new long afterglow blue-emitting Sr2MgSi2O7-based photoluminescent phosphor. J Mater Sci Lett. 20, 1505-1506 (2001).
  29. Katayama, Y., Viana, B., Gourier, D., Xu, J., Tanabe, S. Photostimulation induced persistent luminescence in Y3Al2Ga3O12:Cr3. Optic Mater Exp. 6 (4), 1405-1413 (2016).
  30. Li, H., et al. A strategy for developing thermal-quenching-resistant emission and super-long persistent luminescence in BaGa2O4:Bi3+. J Mater Chem C. 7 (42), 13088-13096 (2019).
  31. Lei, B., et al. Luminescent properties of orange-emitting long-lasting phosphorescence phosphor Ca2SnO4:Sm3. Solid State Sci. 13 (3), 525-528 (2011).
  32. Lei, B., Liu, Y., Ye, Z., Shi, C. Luminescence properties of CdSiO3:Mn2+ phosphor. J Luminesc. 109 (3-4), 215-219 (2004).
  33. Wu, Y., et al. Near-infrared long-persistent phosphor of Zn3Ga2Ge2O10: Cr3+ sintered in different atmosphere. Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc. 151, 385-389 (2015).
  34. Zhang, S., Hu, Y. Photoluminescence spectroscopies and temperature-dependent luminescence of Mn4+ in BaGe4O9 phosphor. J Luminesc. 177, 394-401 (2016).
  35. Wang, J., et al. One-dimensional luminous nanorods featuring tunable persistent luminescence for autofluorescence-free biosensing. ACS Nano. 11 (8), 8185-8191 (2017).
  36. Wang, T., Xu, X., Zhou, D., Qiu, J., Yu, X. Red phosphor Ca2Ge7O16:Eu3+ for potential application in field emission displays and white light-emitting diodes. Mater Res Bull. 60, 876-881 (2014).
  37. Ding, D., et al. X-ray-activated simultaneous near-infrared and short-wave infrared persistent luminescence imaging for long-term tracking of drug delivery. ACS Appl Mater Interfaces. 13 (14), 16166-16172 (2021).
  38. Zhao, X., Wei, X., Chen, L. J., Yan, X. P. Bacterial microenvironment-responsive dual-channel smart imaging-guided on-demand self-regulated photodynamic/chemodynamic synergistic sterilization and wound healing. Biomater Sci. 10 (11), 2907-2916 (2022).
  39. Huang, K., et al. Enhancing light and X-ray charging in persistent luminescence nanocrystals for orthogonal afterglow anti-counterfeiting. Adv Func Mater. 31 (22), 2009920(2021).
  40. Sun, L., Qi, Y., Jia, C. J., Jin, Z., Fan, W. Enhanced visible-light photocatalytic activity of g-C3N4/Zn2GeO4 heterojunctions with effective interfaces based on band match. Nanoscale. 6 (5), 2649-2659 (2014).
  41. Gupta, S. K., Sudarshan, K., Modak, B., Gupta, R. Interstitial zinc boosted light tunability, afterglow, and ultrabright white emission in zinc germanate (Zn2GeO4). ACS Appl Electron Mater. 5 (2), 1286-1294 (2023).
  42. Calderón-Olvera, R. M., et al. Persistent Luminescence Zn2GeO4:Mn2+ nanoparticles functionalized with polyacrylic acid: One-pot synthesis and biosensing applications. ACS Appl Mater Interfaces. 15 (17), 20613-20624 (2023).
  43. Li, Q., Miao, X., Wang, C., Yin, L. Three-dimensional Mn-doped Zn2GeO4 nanosheet array hierarchical nanostructures anchored on porous Ni foam as binder-free and carbon-free lithium-ion battery anodes with enhanced electrochemical performance. J Mater Chem A. 3 (42), 21328-21336 (2015).
  44. Lai, B., et al. A phosphorescence resonance energy transfer-based "off-on" long afterglow aptasensor for cadmium detection in food samples. Talanta. 232, 122409(2021).
  45. Chi, F., et al. Multimodal temperature sensing using Zn2GeO4:Mn2+ phosphor as highly sensitive luminescent thermometer. Sens Actuat B: Chem. 296, 126640(2019).
  46. Yin, S., Chen, D., Tang, W., Peng, Y. Synthesis of CaTiO3:Pr persistent phosphors by a modified solid-state reaction. Mater Sci Eng: B. 136 (2-3), 193-196 (2007).
  47. le Masne de Chermont, Q., et al. Nanoprobes with near-infrared persistent luminescence for in vivo imaging. Proc Natl Acad Sci U S A. 104 (22), 9266-9271 (2007).
  48. Li, Z., Shi, J., Zhang, H., Sun, M. Highly controllable synthesis of near-infrared persistent luminescence SiO2/CaMgSi2O6 composite nanospheres for imaging in vivo. Opt Express. 22 (9), 10509-10518 (2014).
  49. Sera, M., et al. Morphology control and synthesis of afterglow materials with a SrAl2O4 framework synthesized by Surfactant-Template and hydrothermal methods. Chem Phys Lett. 780, 138916(2021).
  50. Kim, J., Lee, C. K., Kim, Y. J. Low temperature synthesis of Lu3Al5-xGaxO12:Ce3+,Cr3+ powders using a sol-gel combustion process and its persistent luminescence properties. Optic Mat. 104, 109944(2020).
  51. Xu, Z., et al. Ln(3+) (Ln = Eu, Dy, Sm, and Er) ion-doped YVO(4) nano/microcrystals with multiform morphologies: hydrothermal synthesis, growing mechanism, and luminescent properties. Inorg Chem. 49 (4), 6706-6715 (2010).
  52. Wang, Y., et al. Zn2GeO4−x/ZnS heterojunctions fabricated via in situ etching sulfurization for Pt-free photocatalytic hydrogen evolution: interface roughness and defect engineering. Phys Chem Chem Phys. 22 (18), 10265-10277 (2020).

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Hydrothermal SynthesisLuminescent NanomaterialsAfterglow EmissionPhotoluminescence ImagingpH Tunable LuminescenceZinc Germanate ManganeseData EncryptionBiological Imaging

Powiązane artykuły