Yöntem makalesi

Yeniden Yazılabilir Ekranlar ve Aydınlatma Uygulamaları için Kalıcı Lüminesan Nanopartiküllerin Sentezi

DOI:

10.3791/65956

⸱

13 Eylül 2024

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

Bu makalede

Özet

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

Kalıcı ışıldayan nanomalzemelerin (PLNP'ler) sentezi ve bunların ultraviyole ışık (365 nm) ışınlaması altında ışıma sonrası efekti kullanan yeniden yazılabilir ekranlarda ve sanatsal işlemede potansiyel uygulamaları için bir protokol sunulmuştur.

Özet

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

Kalıcı ışıldayan nanopartiküller (PLNP'ler), uyarma durduktan sonra bile uzun ömürlülük ve sağlam emisyon sağlama yeteneklerine sahiptir. PLNP'ler, bilgi ekranları, veri şifreleme, biyolojik görüntüleme ve sürekli ve canlı parlaklığa sahip sanatsal dekorasyon dahil olmak üzere çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve çeşitli yenilikçi teknoloji ve sanatsal projeler için sınırsız olanaklar sunmaktadır. Bu protokol, PLNP'lerin hidrotermal sentezi için deneysel bir prosedüre odaklanmaktadır. Zn2GeO4: Mn (ZGO: Mn) veya ZnGa2O4: Cr'de bir ışıldayan merkez olarak hizmet eden Mn2 + veya Cr3 + ile kalıcı ışıldayan nanomalzemelerin başarılı sentezi, bu sentetik yöntemin evrenselliğini vurgulamaktadır. Öte yandan, ZGO: Mn'nin optik özellikleri, protokolün ayarlanabilirliğini gösteren öncü çözeltilerin pH'ı ayarlanarak değiştirilebilir. 3 dakika boyunca 365 nm dalga boyunda ultraviyole (UV) ile şarj edildiğinde ve ardından durdurulduğunda, PLNP'ler verimli ve tutarlı bir şekilde ardıl ışıma üretme konusunda olağanüstü bir kapasite sergiler, bu da onları iki boyutlu yeniden yazılabilir ekranlar ve üç boyutlu şeffaf, parlak sanat eserleri yapmak için ideal kılar. Bu yazıda özetlenen bu protokol, daha fazla aydınlatma ve görüntüleme uygulamaları için kalıcı ışıldayan nanopartiküllerin sentezi için uygun bir yöntem sağlayarak bilim ve sanat alanları için yeni beklentiler açmaktadır.

Giriş

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

Kalıcı lüminesans (PL), ultraviyole ışıktan, görünür ışıktan, X-ışınlarından veya diğer uyarma kaynaklarından enerji depolayabilen ve daha sonra saniyeler, dakikalar, saatler ve hatta günler boyunca foton emisyonu şeklinde serbest bırakabilen benzersiz bir optik işlemdir1. Sürekli ışık fenomeninin keşfi, 1000 yıl önce bir ressamın yanlışlıkla karanlıkta parlayan bir tablo keşfetmesiyle eski Çin'deki Song hanedanından kaynaklandı. Daha sonra bazı doğal hammaddelerin ve minerallerin güneş ışığını emebileceği ve daha sonra karanlıkta parlayabileceği ve hatta büyüleyici parlayan incilere dönüştürülebileceği bulundu2. Bununla birlikte, kalıcı fosforların ilk yeterli kaydının, 17. yüzyılın başlarında Bologna taşından PL emisyonunun keşfine kadar izlenmesi gerekiyordu, bu da karanlıktasarıdan turuncuya bir parıltı verdi 1,2,3,4. Daha sonra, BaS'taki Cu+'nın doğal safsızlıklarının bu kalıcı lüminesans fenomeninde önemli bir rol oynadığı keşfedildi 1,4. 1990'ların ortalarına kadar, kalıcı fosforların üretimi büyük ölçüde sülfürler5 ile sınırlıydı. 1996 yılında, Matsuzawa ve ark. son derece parlak bir ardıl ışıma gösteren yeni bir metal oksit (SrAl2O4: Eu2 +, Dy3 +) fosfor bildirdi ve bu da kalıcı lüminesans araştırmasınıngenişlemesini büyük ölçüde uyardı 6.

Kalıcı ışıldayan malzemelerin benzersiz özellikleri esas olarak iki tür aktif merkezden türetilir: emisyon merkezleri ve tuzak merkezleri 1,7,8. Bunlar arasında, birincisi emisyon dalga boyunu belirlerken, sürekli yoğunluk ve zaman esas olarak tuzak merkezleri tarafından belirlenir. Bu nedenle, PL malzemelerin tasarımı, istenen emisyon dalga boyunu ve uzun ömürlü lüminesansı 9,10 elde etmek için her iki yönü de dikkate almalıdır. Emisyon merkezleri, 5d ila 4f veya 4f ila 4f geçişli lantanit iyonları, d'den d'ye geçişli geçiş metal iyonları veya p'den s'yegeçişleri 1,11,12,13 olan geçiş sonrası metal iyonları olabilir. Öte yandan, tuzak merkezleri, genellikle radyasyon yaymayan, bunun yerine uyarma enerjisini bir süre depolayan ve daha sonra termal veya diğer fiziksel aktivasyon yoluyla kademeli olarak yayan merkeze bırakan kafes kusurları veya çeşitli yardımcı maddelerden14,15 oluşur16,17. Farklı konakçılara ve katkı maddelerine sahip birçok fosfor bildirilmiştir. Şimdiye kadar, inorganik metal bileşiklerinin18, metal-organik çerçevelerin8, bazı organik kompozitlerin19 ve polimerlerin20'nin PL özelliklerine sahip olduğu bulunmuştur. Son yıllarda, kontrol edilebilir enerji depolama ve foton salma özelliklerine sahip derin tuzak kalıcı ışıldayan malzemeler, bilgi depolama21, çok katmanlı sahteciliğe karşı koruma22 ve gelişmiş ekranlarda23 büyük potansiyel uygulamalar göstermiştir.

Yukarıdaki bileşime dayanarak, BaZrSi3O97, Y2O2S24, Ca14Mg2 (SiO4) 825, CaAl2O 4 26, SrAl2O4 26,27 ve Sr2MgSi2O728 gibi çeşitli matrislere sahip PLNP'ler başarıyla tasarlanmış ve sentezlenmiştir Lüminesans merkezlerinin, konakçı kafesin kristal alan etkisine güçlü bir şekilde bağlı olduğu çok katkılı ışıldayan merkezlerle, farklı dopinglerle üretilen veya iyileştirilen kusurlar, art arda ışıma yoğunluğunu ve süresini kontrol etmek için yardımcı merkezler olarak hizmet eder. Birlikte dopinge ek olarak, Y3Al2Ga3O1229, BaGa2O430, Ca2SnO431, CdSiO332 ve Zn3Ga2Ge2O1033 matrisli heterojen PLNP'ler gibi tek bir aktivatör durumunda da uzun süreli emisyon gözlenebilir. Germanat bazlı üçlü oksitler, ayarlanabilir emisyon, tekrarlanabilir ve kararlı lüminesans, yüksek kuantum verimi, çevre dostu ve geniş kullanılabilirliğe sahip tipik geniş bant aralıklı yarı iletken malzemelerolan Ca2Ge7O16, Zn2GeO4, BaGe4O9, vb. içerir 34,35,36. Bu avantajlar onu iyi bir aktivatör tipi fotolüminesan taşıyıcı yapar. Son birkaç yılda, çeşitli mikro yapılara sahip germanatlar35,37, geleneksel katı hal reaksiyonları veya kimyasal çözelti yöntemleri ile hazırlanmıştır ve bu özellikler Zn2GeO4'ü sterilizasyonda yararlı kılar 38, sahteciliğe karşı koruma39, kataliz40, ışık diyotları41 , biyoalgılama42, pil anotları43, dedektörler44,45 vb.

PL malzemelerinin uygulamasını genişletmek için, düzgün ve kalıcı ışıldayan nanopartiküllerin kontrol edilebilir sentezi geliştirilmiştir. On yıl önce, kalıcı fosforlar katı hal sentezi46 ile sentezlendi. Bununla birlikte, sentez işlemi sırasındaki uzun reaksiyon süresi ve yüksek tavlama sıcaklığı, biyomedikal gibi diğer alanlardaki uygulamalarını sınırlayan büyük ve düzensiz fosforlarla sonuçlandı. 2007 yılında Chermont ve ark. nanopartikülleri sentezlemek için ilk kez sol-jel yaklaşımını kullandı ve Ca0.2Zn0.9Mg0.9Si2O6: Eu2+, Dy3+, Mn2 + hazırladı ve bu da PLNP47 çağını açtı. Bununla birlikte, yukarıdan aşağıya sentez stratejisine, kontrol edilemeyen boyut ve morfoloji gibi problemler eşlik eder, bu nedenle araştırmacılar, PLNP'lerin kontrol edilebilir aşağıdan yukarıya sentezinin geliştirilmesinde çok fazla çalışma yaptılar. 2015 yılından bu yana, şablon sentez yöntemi, hidrotermal/çözücü termal yöntemi, sol-jel yöntemi ve tek tip ve kontrol edilebilir PLNP'lerinsentezi için diğer ıslak kimyasal sentez yöntemleri gibi çeşitli sentez yöntemleri birbiri ardına ortaya çıkmıştır 47,48,49,50. Bunlar arasında, hidrotermal sentez, özel yapılara ve özelliklere sahip bileşikler veya malzemeler hazırlamak için ayarlanabilir ve hafif bir sentetik yöntem sağlayabilen nanomalzemelerin hazırlanması için en yaygın kullanılan yöntemlerden biridir51.

Burada, Zn2GeO4: Mn PLNP'leri hidrotermal yöntemle 1D nanoçubuk morfolojisi ile sentezlemek ve onlara daha fazla aydınlatma uygulaması için sert bir ortam sağlamak için ayrıntılı bir deneysel prosedür sunuyoruz. Emisyon dalga boyu ve ardıl ışıma bozunma eğrisi dahil olmak üzere PLNP'lerin lüminesans özelliklerinin, öncünün pH değeri ayarlanarak değiştirilebileceği bulundu. Öte yandan, bu yöntemin çok yönlülüğünü vurgulamak için, ultraviyole ışıkla (365 nm) uyarıldıktan sonra yakın kızılötesi bölgede son ışıma emisyonu (697 nm) sergileyen matris olarak ZnGa2O4 (ZnGa2O4: Cr) kullanarak ışıma merkezi olarak Cr ile PLNP'leri de sentezliyoruz. Bu makale esas olarak, iki boyutlu ve üç boyutlu sanat eserlerinin üretimi ve görselleştirilmesi için öncü çözeltinin pH değeri 9.4 olan Zn2GeO4: Mn'ye odaklanmaktadır. Zn2GeO4: Mn, 365 nm ultraviyole ışığın uyarılması altında güçlü yeşil ışık emisyonu (~ 537 nm) elde eden ışıldayan merkez olarak Mn iyonlarına sahip bir nanomalzeme türüdür. Aynı zamanda, uyarma durdurulduktan sonra sürekli yeşil ışık hala görülebilir. PLNP'lerin metil metakrilat içinde polimerizasyonunu teşvik etmek için, hidrotermal sentez işlemi sırasında ligandlar (Poli-etilen glikol) ilave edildi ve daha sonra PLNP'ler, iki boyutlu veya üç boyutlu bir kalıpta metil metakrilat (MMA) ile polimerize edildi, böylece düzgün bir şekilde kalıptan çıkarken parlayan sanat eserleri oluşturabilir.

Bu protokol, gelişmiş renk oluşturmada PLNP'lerin hidrotermal sentezi, polimerizasyon reaksiyonları ve ışıldayan uygulamaları için uygun bir yöntem sağlar. Nanokristal büyümesi sırasında pH, sıcaklık ve kimyasal reaktiflerdeki herhangi bir farklılık, PLNP nanoyapılarının boyutunu ve optik özelliklerini etkileyecektir. Bu ayrıntılı protokol, alandaki yeni araştırmacıların, daha geniş uygulamalar için hidrotermal bir yöntem kullanarak PLNP'lerin tekrarlanabilirliğini geliştirmelerine yardımcı olmayı amaçlamaktadır.

Protokol

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

1. Zn2GeO4: Mn PLNP'lerin sentezi

  1. 10 mM sodyum hidroksiti 5 mL deiyonize su içinde çözerek 2 M/L sodyum hidroksit çözeltisi hazırlayın.
  2. 5 mL sodyum hidroksit çözeltisine 2 mM germanyum oksit ekleyerek 0.4 M/L sodyum germanyat çözeltisi hazırlayın ve ardından oda sıcaklığında yaklaşık 30 dakika karıştırın.
  3. 22 mL deiyonize su içeren 100 mL'lik küçük bir behere 4 mM çinko klorür, 0.01 mM manganez nitrat ve 600 μL nitrik asit (% 65 -% 68, ağırlıkça) ekleyin.
    DİKKAT: Nitrik asit ilavesi kesinlikle bir çeker ocakta yapılmalı ve etrafta açık alev veya ısınma olmadığından emin olunmalıdır.
  4. Adım 1.3'ün çözeltisi tamamen çözülene kadar kuvvetlice karıştırın.
  5. Adım 1.4'teki çözeltiye yavaşça 2 mM sodyum germanat çözeltisi ekleyin. Çözeltiye 1 mL polietilen glikol (PEG; 300, Mw) ekleyin.
  6. Reaksiyon sisteminin pH değerini izlemek için kalibre edilmiş pH metre probunu çözeltiye koyun. Çözeltinin sıçramasını ve karıştırma çubuğu ile prob arasındaki çarpışmayı önlemek için nispeten yumuşak bir karıştırma ayarlayın.
  7. Çözeltiye damla damla %25-28 kütle fraksiyonuna sahip amonyum hidroksit ekleyin ve incelenecek lüminesans özelliğine bağlı olarak çözeltinin pH'ını 6.0, 8.0 veya 9.4'e ayarlayın. Nanomalzemelerin morfolojisini ve ışıldayan özelliklerini etkilememek için sistemin çok asidik veya çok alkali olmasını önlemek için amonyum hidroksiti yavaşça eklediğinizden ve çözeltinin pH değişikliklerini her zaman izlediğinizden emin olun.
  8. Beheri sızdırmazlık filmi ile örtün ve çözeltiyi oda sıcaklığında 1 saat karıştırın. Tozun girmesini ve solvent buharlaşmasına neden olmasını önlemek için sistemi havaya maruz bırakmamaya çalışın, aynı zamanda sistem tamamen karıştığında sistemin sıvı seviyesinin sıçramaması için sabit bir hızda karıştırın.
  9. Çözeltiyi Teflon kaplı bir otoklava aktarın ve 4 saat boyunca 220 °C'de elektrikli termostatik kurutma fırınına koyun.
    NOT: Sistemin hacmine göre uygun teflon kaplı otoklav seçilmeli ve reaktör temiz tutulmalıdır. Eklenen hammaddelerin hacmi otoklavhacminin 1 / 3'ünü geçmemelidir. Aynı zamanda, elektrikli termostatik kurutma fırınına yerleştirmeden önce otoklavın tamamen kapalı olduğundan emin olun.
  10. Reaksiyon tamamlandığında elektrikli termostatik kurutma fırınını KAPATIN ve reaktörü çıkarmak için sistemin oda sıcaklığına soğumasını bekleyin. Yüksek sıcaklık ile cilt arasında doğrudan teması önlemek için bir sonraki adıma geçmeden önce reaktör tamamen soğuyana ve basınç güvenli bir aralığa düşene kadar beklediğinizden emin olun.
  11. Reaktörü yavaşça açın ve reaksiyon çözeltisini iki adet 50 mL'lik santrifüj tüpüne aktarın. Reaktörü 40 mL etanol ile durulayın ve ardından etanol çözeltisini aynı santrifüj tüplerine aktarın.
  12. Çözeltinin eşit şekilde karıştırılabilmesi için 30 saniye boyunca vorteksleyin, ardından numuneyi oda sıcaklığında 15 dakika boyunca 4000 x g'da santrifüjleyin ve süpernatanı çıkarın.
  13. Her santrifüj tüpüne 10 mL deiyonize su ekleyin ve ürünü yeniden dağıtmak için 5 dakika (240 W, 40 kHz) sonikat yapın.
  14. Her bir santrifüj tüpüne 20 mL etanol ekleyin ve çözeltiyi eşit şekilde karıştırmak için 30 saniye boyunca girdaplayın.
  15. Ürünü daha önce belirtilen ayara göre (4000 x g, 15 dakika) oda sıcaklığında santrifüjlemeye devam edin ve süpernatanı atın.
  16. Ürünü 2 mL metanol çözeltisi içinde dağıtmak için 5 dakika boyunca ultrasonikat yapın, numuneyi sızdırmazlık filmi ile kapatın ve gelecekteki aydınlatma uygulamaları için numune kontaminasyonunu ve solvent buharlaşmasını önlemek için 4 °C buzdolabında saklayın.

2. ZnGa2O4 sentezi: Cr PLNP'ler

  1. 12 mM Ga(NO3)3.xH2O, 7.2 mM ZnCl2 ve 0.024 mM Cr(NO3)3.9H 2O'yu30 mL deiyonize suda çözün.
  2. Çözeltiye 1 mL PEG (300, Mw) ekleyin. Çözeltiye amonyum hidroksit (ağırlıkça %25-28) ekleyin, 9.0-9.4 pH'a ulaşmak için hafifçe karıştırın. Çözeltinin pH metreye sıçramadan iyice karışabilmesi için karıştırma hızını kontrol ettiğinizden emin olun.
  3. Beheri bir sızdırmazlık filmi ile örtün ve çözeltiyi oda sıcaklığında 1 saat karıştırın. Tozun girmesini ve solventin buharlaşmasını önlemek için sistemin havaya maruz kalmasını en aza indirmeye çalışın. Aynı zamanda, iyice karıştırırken sistemin sıçramaması için karıştırma hızını kontrol edin.
  4. Çözeltiyi Teflon kaplı bir otoklava aktarın ve 6 saat boyunca 220 ° C'de çalıştırın. Sıcaklık oda sıcaklığına düştükten sonra kabı çıkarın. Sonraki işlemlere devam etmeden önce reaksiyon kabının tamamen soğuduğundan ve basıncın güvenli bir aralığa düştüğünden emin olun ve ayrıca yüksek sıcaklıkların cilt ile doğrudan temasından kaçının.
  5. Reaksiyon çözeltisini iki adet 50 mL'lik santrifüj tüpüne aktarın. Reaktörü 40 mL etanol ile durulayın ve ardından etanol çözeltisini aynı santrifüj tüplerine aktarın.
  6. Çözeltiyi karıştırmak için 30 saniye vorteksleyin ve ardından numuneyi oda sıcaklığında 15 dakika boyunca 4000 x g'da santrifüjleyin ve süpernatanı çıkarın.
  7. Her santrifüj tüpüne 10 mL deiyonize su ekleyin ve ürünü yeniden dağıtmak için 5 dakika boyunca sonikat yapın.
  8. Her bir santrifüj tüpüne 20 mL etanol ekleyin ve çözeltiyi eşit şekilde karıştırmak için 30 saniye boyunca girdaplayın. Ürünü daha önce belirtildiği gibi oda sıcaklığında (4000 x g, 15 dakika) santrifüjlemeye devam edin ve süpernatanı atın.
  9. Ürünü 2 mL deiyonize su içinde dağıtmak için 5 dakika boyunca ultrasonikat yapın ve numuneyi saklamak için bir sızdırmazlık filmi ile kapatın.

3. Hammaddeler için saflaştırma

  1. Metil metakrilatı (MMA) aşağıda açıklandığı gibi kolon kromatografisi ile saflaştırın.
    1. Sütunun yarısını alkali alüminyum oksit (100-200 ağ) ile doldurun ve bir cam çubukla hafifçe sıkıştırın. Kolonu alüminyum oksit ile doldururken, ayırma verimliliğini artırmak için dolgu maddesinin eşit dağılımına ve düzgün sıkıştırılmasına dikkat edin.
    2. Az miktarda MMA ekleyin ve aşağıdaki PTFE gaz kelebeği pistonunu açın. Çözücü tabakası tüm alüminyum oksidi ıslattığında ve sıvı dışarı aktığında, daha fazla MMA ekleyin ve bu işlemi birkaç kez tekrarlayın. Bazik alüminyum okside eklenen tüm MMA'nın kütle oranının 1:50 olduğu zaman: 1:50 işlemin sonunu temsil eder.
    3. Toplanan son MMA numunesini bir cam şişeye koyun, bir sızdırmazlık filmi ile kapatın ve 4 °C'de saklayın.
      DİKKAT: MMA'nın güçlü uçuculuğu nedeniyle tüm süreç bir çeker ocakta gerçekleştirilmelidir. Aynı zamanda operatörler maske ve laboratuvar önlüğü giymelidir.
  2. Azobisizobütironitril'i (AIBN) aşağıda tarif edildiği gibi yeniden kristalleştirerek saflaştırın.
    1. Hacim oranı 7:3 etanol ve damıtılmış su olan 50 mL'lik karışık bir çözelti hazırlayın ve çözeltiyi ısıtın.
    2. Çözelti kaynarken 5 g AIBN ekleyin ve çözeltiyi eşit şekilde karıştırmak için karıştırın.
    3. Çözünmeyen safsızlıkları aşağıda açıklandığı gibi sıcak filtrasyon ile giderin.
      1. Filtre kağıdını üçgen huninin iç duvarına sıkıca yerleştirin ve filtre kağıdının huninin kenarının altında olduğundan emin olun.
      2. Cam çubuğu filtre kağıdının üç katmanlı bölümüne yerleştirin. Cam çubuk, filtre kağıdının üç katmanlı bölümüne yerleştirilmezse, filtre kağıdını delerek verimsiz filtrelemeye yol açabilir.
      3. Çözeltiyi içeren beherin ucunu cam çubuğa yakın bir yere yerleştirin ve sıcakken dökün. Bu adımın amacı, sıvı damlacıklarının sıçramasını önlemektir.
      4. Beheri 10 mL soğuk damıtılmış su ile durulayın ve yukarıdaki filtreleme işlemini tekrar gerçekleştirin; 3x tekrarlayın.
    4. Çözelti, soğutma sırasında çözünürlüğün azalması nedeniyle aşırı doygun hale gelir ve kristallerin çökelmesine neden olur. Toplanan çözeltiyi soğutma ve kristalizasyon için 4 °C'de bir buzdolabına koyun. Numune, beyaz iğne benzeri kristaller durumunda görünecektir.
    5. Numuneyi alüminyum folyo ile kapatın ve 4 °C'de saklayın.
      DİKKAT AIBN'nin toksisitesi nedeniyle çalışma sırasında koruyucu önlemler alınmalı, aynı zamanda açık alevler, yüksek sıcaklıklar ve oksitleyici maddelerle temastan kaçınılmalıdır.

4. Metil metakrilatın (MMA) kopolimerizasyonu

  1. Su banyosu sıcaklığını 80 °C'ye ayarlayın.
    NOT: Suyun sıcaklığı, polimerizasyon hızı üzerinde ciddi bir etkiye sahiptir ve bu nedenle nihai ürün oluşumunu etkiler. Bu nedenle, su banyosunun sıcaklığının çok yüksek olmaması kesinlikle garanti edilmelidir.
  2. 100 mL patlıcan şeklindeki bir şişeye 20 g MMA tartın. Deneyden önce kabı kuru tutun.
    NOT: Patlıcan şeklindeki şişe, su banyosu ısıtmasını ve sistemdeki havanın nitrojen ile değiştirilmesini kolaylaştırmak için seçilmiştir. Maske takarken numuneyi iyi havalandırılan bir ortamda tartmaya çalışın.
  3. Önceden hazırlanmış Zn2GeO4: Mn metanol çözeltisini reaksiyon kabına ekleyin.
  4. Numuneyi ultrason yardımıyla oda sıcaklığında yaklaşık 10 dakika (240 W, 40 kHz) MMA'da iyice çözün. Solvent buharlaşmasını önlemek ve ultrasonikasyon işlemi sırasında aşırı yüksek sıcaklıklardan kaçınmak için reaksiyon kabını kapalı tutun.
  5. Çözeltiye 0.012 g AIBN ekleyin ve çözeltiyi tamamen karıştırın.
    NOT: AIBN susuz koşullar altında kullanılmalı ve deney işleminin çevresinde açık alev olmadığından emin olunmalıdır. Koruyucu giysiler giydiğinizden emin olun.
  6. Şişeyi 80 °C'lik bir su banyosuna yerleştirin veN2 ile reaksiyon sistemindeki havayı yaklaşık 35 dakika boyunca boşaltın. Reaksiyon sona ermek üzereyken, reaksiyon kabını hafifçe sallayın. Çözelti kuvvetli bir şekilde sallanmazsa, reaksiyonun başarılı olduğunu kanıtlar.
    NOT: Reaksiyon süresi su banyosunun sıcaklığına göre değişecektir. Su banyosunun sıcaklığının 80 °C'ye ulaştığından emin olun ve 35 dakika boyunca zamanlamaya başlayın.
  7. Reaksiyon bittikten sonra, reaksiyon kabını hızlı bir şekilde soğutmak için hızlı bir şekilde bir buz banyosuna aktarın.
    NOT: MMA'nın aşırı ön polimerizasyonunu önlemek için bu işlem mümkün olduğunca hızlı olmalıdır ve reaksiyon aralığı sırasında buz banyosu önceden hazırlanabilir.
  8. Çözeltiyi yavaşça iki boyutlu veya üç boyutlu bir kalıba dökün, kalıbı hedef malzemeyi elde etmek için 40 °C'de 10 saat, 70 °C'de 8 saat ve 100 °C'de 2 saat daha elektrikli termostatik kurutma fırınına koyun.
  9. Reaksiyon durduktan sonra elektrikli termostatik kurutma fırınını kapatın ve oda sıcaklığına soğumaya bırakın. Yüksek sıcaklık ile vücut arasındaki doğrudan temastan kaynaklanan cilt yanıklarını önlemek için reaksiyon sistemi yeterince soğuduktan sonra kalıbı çıkarmak için elektrikli termostatik kurutma fırınını açın.
  10. Kalıbı dikkatlice çıkarın ve polimerize PMMA numunesini (ZGO: Mn-PMMA) yaklaşık 3 dakika boyunca bir UV lambasına maruz bırakın. Örneğin, şeffaf bir ZGO: Mn-PMMA filmi, H harfi şeklindeki siyah bir karton kesikten ultraviyole ışığa maruz bırakırken, karşılık gelen bir yeşil fosforlu emisyon modeli elde edilir. Desen 5 dakika sonra silinebilir. Daha sonra, yeni ışıldayan desenler oluşturarak, farklı harfler şeklinde başka bir siyah karton kesik kullanılarak işlem tekrarlanabilir.

Sonuçlar

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

Zn2GeO4: Mn (ZGO: Mn) PLNP'lerin sentez diyagramı Şekil 1'de gösterilmiştir. Amfifilik polimer Poli-etilen glikol (PEG), ligand içermeyen Zn2GeO4: Mn (ZGO: Mn) nanoçubuklarını MMA ortamında daha iyi çözünecek şekilde modifiye etmek için eklenir. İlk olarak pH'ı 9.4 olan ZGO:Mn'nin transmisyon elektron mikroskobu (TEM), yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu (HRTEM) görüntüleri toplanır (Şekil 1), daha sonra dinamik ışık saçılımı (DLS), zeta potansiyel sonuçları ve ZGO:Mn'nin X-ışını kırınımı (XRD) yapılır (Şekil 2). 365 nm'de 3 dakika boyunca uyarılmış sulu çözelti içinde farklı pH'a (pH = 6.0, 8.0, 9.4) sahip ZGO: Mn'nin ardıl ışıma spektrumları ve zamana bağlı bozunma eğrileri, fotolüminesans görüntüleri ve ardıl ışıma görüntüleri ile karakterize edilir (Şekil 3). ZnGa2O4: Cr'nin TEM, XRD, art ışıma spektrumları ve son ışıma zayıflama eğrisi elde edilir (Şekil 4). PH'ı 9.4 ve MMA olan ZGO: Mn'nin kopolimerizasyon diyagramı Şekil 5'te gösterilmiştir. PMMA'ya (ZGO: Mn-PMMA) dayalı ışıma malzemesi için zamanın bir fonksiyonu olarak ışıma sonrası emisyon spektrumları ve ardıl ışıma yoğunluğu, hedeflerin 3 dakika boyunca 365 nm ile ışınlanmasından ve ardından uyarılmanın durdurulmasından sonra elde edilebilir. 2D veya 3D kalıplarda yeniden yazılabilir ekran ve karanlıkta parlayan sanat işleme malzemeleri, 3 dakika boyunca 365 nm'de UV ışığı ile uyarıldığında kamera tarafından yakalanabilir (Şekil 5), bu da PLNP'lerin aydınlatma uygulamaları için PMMA matrisine başarılı bir şekilde polimerizasyonunu gösterir.

Yüksek çözünürlüklü, transmisyon elektron mikroskobu (TEM) görüntüleri elde etmek için, ölçümler 200 kV'luk bir ivme geriliminde çalıştırılan transmisyon elektron mikroskobu üzerinde gerçekleştirildi. PLNP'lerin X-ışını kırınım (XRD) verilerini karakterize etmek için bir XRD sistemi kullanıldı. Zamanın bir fonksiyonu olarak son ışıma emisyon spektrumları ve son ışıma yoğunluğu bozunma eğrileri, spektroflorometre kullanılarak gerçekleştirildi. PLNP'lerin, 2D ve 3D ışıldayan malzemelerin fotolüminesans ve kalıcı lüminesans görüntülerini kaydetmek için bir dijital kamera kullanıldı.

figure-results-1
Şekil 1: Zn2GeO4 sentezi: Mn (ZGO: Mn) PLNP'ler. (A) ZGO: Mn nanoçubukların sentez diyagramı. (B) ZGO'nun transmisyon elektron mikroskobu (TEM): pH'ı 9.4 olan Mn nanoyapıları. Ölçek çubuğu: 50 nm. (C) ZGO'nun yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu (HRTEM) görüntüsü: pH'ı 9.4 olan Mn. Ölçek çubuğu: 6 nm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-2
Şekil 2: Fonksiyonel Zn2GeO4: Mn nanoyapılarının sentezi. (A) Zn2GeO4'ün dinamik ışık saçılımı (DLS) analizi: Deiyonize suda dağılmış Mn-Poli-etilen glikol (ZGO: Mn-PEG) ve boyut dağılımını elde etmek için uygun bir log-normal fonksiyon. (B) ZGO'nun zeta potansiyel sonuçları: Mn-PEG. (C) Zn2GeO4'ün X-ışını kırınımı (XRD) analizi: Mn. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-3
Şekil 3: ZGO'nun karakterizasyonu: Sulu çözelti içinde Mn. (A) ZGO'nun ardıl ışıma emisyon spektrumları: Farklı pH'lara (pH = 6.0, 8.0, 9.4) sahip Mn-PEG, 3 dakika boyunca 365 nm tarafından uyarılır. (B) ZGO'nun zamana bağlı ardıl kızdırma bozunma eğrisi: 537 nm'de suda Mn (3 dakika boyunca 365 nm UV ışığı ile uyarılır). (C) ZGO'nun fotolüminesans görüntüleri: Mn nanoçubuklar. (D) ZGO'nun ışıma sonrası lüminesans bozunması görüntüleri: Mn. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-4
Şekil 4: ZnGa2O4 'ün karakterizasyonu: Sulu çözelti içinde Cr. (A) ZnGa2O4: Cr nanopartiküllerinin TEM görüntüleri. Ölçek çubuğu: 50 nm. (B) ZnGa2O4'ün XRD analizi: Cr. (C) 365 nm'de 3 dakikalık uyarmadan sonra ZnGa2O4: Cr'nin son kızdırma emisyon spektrumu. (D) ZnGa2O4'ün zamana bağlı kızama sonrası bozunma eğrisi: 697 nm'de suda Cr. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-5
Şekil 5: Yeniden yazılabilir ekran ve 3D aydınlatma uygulamaları için PLNP'ler. (A) pH'ı 9.4 olan ZGO: Mn ile metil metakrilat (MMA) arasındaki kopolimerizasyon reaksiyonunun şematik diyagramı. (B) ZGO'nun son ışıma emisyon spektrumu: 3 dakika boyunca 365 nm ile uyarılan Mn-PMMA. (C) ZGO'nun zaman içindeki ışıma yoğunluğunun değişimi: 537 nm'de Mn-PMMA (3 dakika boyunca 365 nm UV ışığı ile uyarılır). (D) Yeniden yazılabilir ekran ve veri depolama için fotoaktif görüntü tutma (UV ışınlaması ile yazılmıştır). (E) UV ışınlamasından sonra ZGO: Mn-PMMA ile şeffaf 3D ördeğin lüminesans fotoğrafları. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Tartışma

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

Bu makale, kalıcı ışıldayan nanomalzemeler için bir sentez yöntemi ve renk oluşturma uygulamaları için polimerizasyon tanıktır. Malzemeler, ultraviyole ışığın uyarılmasını durdurduktan sonra son derece kararlı optik özellikler ve görünür bir parlama gösterdi. Kalıcı bir ışıldayan nanomalzeme (Zn2GeO4: Mn), farklı pH'a sahip bir hidrotermal yöntem kullanılarak hazırlandı (Şekil 1A). TEM görüntüsü, pH'ı 9.4 olan ZGO: Mn PLNP'lerin ortalama çapı yaklaşık 65 nm olan çubuk şeklinde olduğunu gösterdi (Şekil 1B). Yüksek çözünürlüklü TEM görüntüleri, nanomalzemelerin iyi kristalliğini gösterdi ve çubuk yönüne paralel bitişik kafes saçaklarının aralığı 0.70 nm idi, bu da Zn2GeO452'nin (110) düzlem aralığı ile iyi bir uyum içindeydi, bu da tüm Zn2GeO4: Mn'nin oldukça kristal olduğunu gösteriyor (Şekil 1C).

Ek olarak, bir log-normal fonksiyonu ile donatılmış deiyonize suda ZGO: Mn'nin dinamik ışık saçılımı (DLS) verileri, hesaplanan hidrodinamik boyutun 63 nm çapında ve iyi dağılmış olduğunu göstermiştir (Şekil 2A). Zeta potansiyel sonuçları ayrıca negatif bir ZGO yüzeyi gösterdi: Mn (Şekil 2B), bu da PLNP'lerin sulu çözeltide iyi çözünürlüğe ve stabiliteye sahip olduğunu gösterir. ZGO'nun XRD spektrumu: Mn, Zn2GeO4'ün eşkenar dörtgen fazına atanabilir (Şekil 2C).

PLNP'lerin optik özellikleri, öncü çözeltinin pH'ı ayarlanarak değiştirilebilir. 3 dakika boyunca 365 nm'de uyarılan ZGO: Mn çözeltisinin ardıl ışıma görünür emisyon spektrumları, öncü çözelti asidikten alkaline değiştiğinde PLNP'lerin ana emisyon zirvesinde kırmızıya kayma sergilediğini gösterdi (Şekil 3A). Zaman içinde art akım yoğunluğunun bozunma eğrisi de pH değerinden etkilenmiştir, ancak her durumda, son kızdırma süresi 300 s'ye ulaştığında emisyon yoğunluğu hala tespit edilebilir, bu da farklı optik özelliklere sahip PLNP'lerin başarılı sentezini doğrulamıştır (Şekil 3B). Farklı pH seviyelerine sahip PLNP'lerin fotolüminesans görüntüleri (Şekil 3C) ve ardıl görüntü (Şekil 3D) kamera tarafından yakalandı. Sonuçlar, çözeltinin alkalinitesi arttıkça çözeltinin daha parlak yeşil bir ışıldama sergilediğini ortaya koydu.

Bu hidrotermal yöntemin çok yönlülüğünü vurgulamak için matris olarak ZnGa2O4 ve lüminesans merkezi olarak Cr (ZnGa2O4: Cr) içeren PLNP'ler sentezlendi. TEM görüntüsü, ZnGa2O4: Cr'nin boyut olarak daha küçük olduğunu ve düzgün bir şekilde dağıldığını gösterdi (Şekil 4A). XRD sonuçları, tüm kırınım tepe noktalarının kübik spinel ZnGa2O4 ile iyi bir şekilde eşleştiğini gösterdi (Şekil 4B). Ardıl ışıma emisyon spektrumu, ZnGa2O4: Cr'nin 3 dakika boyunca ultraviyole ışıkla uyarıldıktan sonra bariz yakın kızılötesi emisyon sergilediğini gösterdi (Şekil 4C). ZnGa2O4: Cr'nin 697 nm'deki emisyon yoğunluğu zaman içinde izlendi ve sonuçlar, ardıl ışıma emisyonunun 300 s'den sonra hala toplanabileceğini gösterdi (Şekil 4D).

PLNP'lerin hidrotermal sentezinde birkaç önemli adım vardır. İlk olarak, PLNP'lerin sentezi sırasında sulu çözeltinin pH'ını sıkı bir şekilde kontrol etmek gerekir. Çözeltinin asitliği ve alkaliliği, son ışımanın kalıcılığı ve hatta son ışımanın rengi üzerinde dramatik bir etkiye sahip olabilir. İkinci olarak, çözeltinin pH'ını izlerken, çözelti eşit şekilde karıştırılırken karıştırıcının pH probu ile çarpışmamasını sağlamak için uygun karıştırma hızını ayarlamak önemlidir. Son olarak, çözelti hedef pH'lı bir ortamda 1 saat boyunca karıştırıldığında, amonyak suyunun buharlaşmasının etkisini önlemek için reaksiyon sistemini mümkün olduğunca kapalı tutun.

Ayrıca, iki boyutlu ve üç boyutlu ışıklı sanat eserleri, PLNP'leri daha işlevsel hale getirmek için PLNP'ler ve MMA ile kopolimerize edilir (Şekil 5A). İster bir film ister üç boyutlu bir ördek olsun, malzemenin iyi bir art ışıma yeteneği gösterdiği bulundu (Şekil 5B,C). 2D ve 3D malzemeler, ultraviyole ışık uyarımının kesilmesinden sonra parlak yeşil ışıma gösterir ve yeşil ışıma görüntüleri 5 saniye sonra hala görülebilir (Şekil 4D, E), BU DA PLNP'lerin UV lambasının aktivasyonu altında etkili son ışıma üretebileceğini gösterir.

MMA polimerizasyonu yapılırken bazı işlemlere dikkat edilmesi gerekir. İlk olarak, hammaddelerin, yani MMA ve AIBN'nin, polimerizasyonu etkilemeyecek şekilde saflaştırılması gerekir. İkincisi, MMA çözeltisine dağılmış Zn2GeO4: Mn metanol eklerken, tüm sistemi ultrasonik olarak homojen bir şekilde dağıtın. Üçüncüsü, çözümün durumunu her zaman gözlemlemeyi unutmayın. Bu, şişenin sallanması sadece çözeltinin hafifçe sallanmasına neden oluyorsa, ön polimerizasyonun başarılı olduğu anlamına gelir. Dördüncüsü, aşırı polimerizasyonu önlemek için şişe ön polimerizasyondan hemen sonra buz banyosu yapılmalıdır. Son olarak, elektrikli termostatik kurutma fırınındaki polimerizasyon reaksiyonu sırasında sıcaklık, homojen bir matris oluşturacak şekilde programlanmalıdır.

Özetle, bu protokolün yalnızca uzun ömürlü emisyon nanomalzemelerinin hidrotermal sentezi için ayrıntılı bir deneysel prosedür sağlamakla kalmayıp, aynı zamanda UV aracılı yeniden yazılabilir ve ışıldayan uygulamaları daha da elde etmek için PLNP'lerin ve MMA'nın kopolimerizasyonu için bir yöntem sunmasını bekliyoruz. Daha da önemlisi, PLNP'lerin optik özellikleri, bu yönteme dayalı olarak farklı kusurları, ışıldayan merkezleri ve pH değerlerini ayarlayarak çeşitli renklerde parlamaya sahip olacak şekilde daha da ayarlanabilir. Ek olarak, PLNP'lerin ve polimerlerin kopolimerizasyon yöntemi sanat üretiminde daha fazla kullanılabilir. Bu avantajlar, PLNP'leri lüminesans ve görüntüleme uygulamaları için ideal malzemeler haline getirir. Öte yandan, hidrotermal sentez yöntemi, reaksiyon nispeten yüksek sıcaklıklar gerektirdiğinden, belirli malzemelerin, özellikle sıcaklığa duyarlı maddelerin uygulanmasını sınırlayabilir. Bu nedenle, özel uygulamalara ve gereksinimlere göre uygun sentez yönteminin seçilmesi gerekir.

Açıklamalar

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

Açıklanacak bir şey yok.

Teşekkürler

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

Yazarlar, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı'nın (82001945), Şanghay Pujiang Programı'nın (20PJ1410700) finansmanına ve ShanghaiTech Üniversitesi'nin başlangıç hibesine teşekkür ediyor. Yazarlar, Yüksek Çözünürlüklü Elektron Mikroskobu (ChEM) Merkezi, Fiziksel Bilimler ve Teknoloji Okulu, ShanghaiTech Üniversitesi (No. EM02161943) malzeme karakterizasyon desteği için. Yazarlar, spektral test desteği ve XRD test desteği için ShanghaiTech Üniversitesi, Fiziksel Bilimler ve Teknoloji Okulu, Analitik Enstrümantasyon Merkezi'ne (#SPST-AIC10112914) teşekkür eder. Yazarlar ayrıca malzeme karakterizasyonlarına yardımcı olduğu için Prof. Jianfeng Li'ye teşekkür eder.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
azobisizobütironitril (% 99)MacklinA800354Daha fazla saflaştırma gerekli
metil metakrilat (% 99)Sigma-AldrichM55909Daha fazla arıtma gerekli
deiyonize suMerckZEQ7016T0CMilli-Q  Doğrudan Su Arıtma Sistemi
alkali alüminyum oksit (100-200 mesh)MacklinA800033
  amonyum hidroksit ve nbsp; (% 25 -% 28, ağırlıkça)MacklinA801005
beher SynthwareB220100
krom(III) nitrat nonahidrat (%99,95)AladdinC116448
santrifüjThermoFisher Scientific75004250
sütunuSynthwareC184464CR
dijital kamera  CanonEOS M50 Mark II
elektrikli termostatik kurutma fırınıLongyueLDO-9036A
etanol (%99,7)Greagent1158566
galyum nitrat hidrat (%99,9)AladdinG109501
germanyum oksit (%99,99)Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd51009860
cam çubukSinopharm Chemical ReagentCo., Ltd91229401
tozu X-Işını DifraktometresiD2 PHASER MASAÜSTÜ XRDBRUKER
manganez nitrat (% 98)MacklinM828399
nitrik asit (% 65.0-68.0, wt)Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd10014508
pH metreŞangay Leici Sensor Technology Co., LtdPHS-3C
polietilen glikol (300, Mw)Adamas01050882(41713A)
sızdırmazlık filmiParafilm2025722
sodyum hidroksit (GR)Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd10019764
spektrometresiHoribaFluorolog-3 
transmisyon elektron mikroskobuJEOL JEM-1400 Plus
transmisyon elektron mikroskobuJEOL2100 Plus 
üçgen huniSynthwareF181975
ultrason makinesisantrifüjüJP-040S
çinko klorür (% 98)Greagent01113266 / G81783A
metanol (% 99.5) Greagent 1226426

Kaynaklar

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

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Hydrothermal SynthesisLuminescent NanomaterialsAfterglow EmissionPhotoluminescence ImagingpH Tunable LuminescenceZinc Germanate ManganeseData EncryptionBiological Imaging

İlgili makaleler