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Sep 02, 2023

이제 간염 치료제가 더 저렴해졌습니다. 생명을 구하기 위해 치료하십시오.

Aug 31, 2023

베를린의 Tempelhof 공항 타워가 마침내 개조되어 대중에게 공개되었습니다.

Sep 01, 2023

Clathrate Hydrates에 대한 실험 및 모델링 연구: 타이탄의 메탄 방출에 대한 영향

Aug 30, 2023

파슨스가 도쿄 2020에 출전하기 위해 아프가니스탄을 떠난 THF 코치를 만났습니다.

Aug 29, 2023

마우이 주민들은 치명적인 산불로 인해 독성 위험에 직면해 있습니다.

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Mar 11, 2024

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Scientific Reports 13권, 기사 번호: 2288(2023) 이 기사 인용 2409 액세스 4 인용 2 Altmetric Metrics 세부 정보 란탄족 기반, 스펙트럼 이동 및 다색 발광

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 2288(2023) 이 기사 인용

2409 액세스

4 인용

2 알트메트릭

측정항목 세부정보

란타나이드 기반, 스펙트럼 이동 및 다색 발광 상향 변환 나노 입자(UCNP)는 바이오 이미징, 초해상도 현미경 및 감지뿐만 아니라 바코드 및 위조 방지 태그에 대한 리포터로서의 적용 가능성으로 인해 지난 수십 년 동안 많은 주목을 받아 왔습니다. . 감지 및 인코딩과 같은 분야에서 UCNP를 광범위하게 적용하기 위한 전제 조건은 저비용 시약에서 정밀하게 제어되고 조정 가능한 물리화학적 특성을 갖춘 20 nm 이상의 크기를 가진 대량의 UCNP를 생성하는 간단하고 강력하며 쉽게 확장 가능한 합성 프로토콜입니다. 높은 재현성을 가지고 있습니다. 이러한 맥락에서 우리는 열분해를 통한 β-NaYF4:Yb, Er UCNP 합성의 재현성, 견고성 및 확장성을 연구했습니다. 반응 매개변수에는 용매, 전구체 화학 조성, 비율 및 농도가 포함되었습니다. 그런 다음 생성된 UCNP의 크기, 크기 분포, 형태, 결정상, 화학적 조성 및 광발광과 같은 응용 관련 물리화학적 특성을 조사했습니다. 이러한 스크리닝 연구를 기반으로 우리는 UCNP에 다양하면서도 제어된 크기, 우수한 상 순도 및 최대 5g의 배치 크기로 조정 가능한 형태를 제공할 수 있는 소량 및 고농도 합성 접근법을 제안합니다. 센서, 인쇄 가능한 바코드 또는 인증 및 재활용 태그 제작.

비선형 광학 프로세스를 통해 근적외선(NIR) 빛을 더 높은 에너지의 발광 광자로 변환할 수 있는 스펙트럼 이동 상향 변환 나노입자(UCNP)는 자외선(UV), 가시광선(vis), NIR 및 긴 발광 수명은 낮은 배경 광학 측정과 생물학적 시스템1,2,3의 높은 침투 깊이에 이상적입니다. 또한, 호스트 격자, 결정상, 도펀트 희토류(RE3+) 이온의 유형 및 농도, 입자 크기 및 형태뿐만 아니라 여기 조건의 변화를 통해 상향 변환 발광(UCL)의 놀라운 조정 가능성이 있습니다. 여기 파장 및 전력 밀도는 색상 및 수명 영역4,5에서 분광 지문에 활용될 수 있습니다. 이로 인해 이미징 및 감지 애플리케이션6,7,8용 광학 리포터와 위조 방지, 보안, 재활용 및 식품 품질 관리 애플리케이션9,10용 태그로 사용이 촉발되었습니다. UCL 방출 UCNP에 가장 자주 사용되는 결정질 호스트 매트릭스는 높은 투명성, 매우 낮은 포논 에너지 및 높은 화학적 안정성으로 인해 NaYF4와 같은 불소입니다. 도핑은 감광제/활성화제 쌍 Yb3+/Er3+ 및 Yb3+/Tm3+를 사용하여 가장 자주 수행되며 효율적인 녹색, 빨간색 및 파란색 방출 UC 재료를 제공합니다. 높은 UCL 양자 수율과 같은 최적화된 발광 특성을 갖춘 다양한 크기의 정교한 코어/다중 쉘 UCNP에 대한 많은 합성 개념이 보고되었지만 많은 감지, 바코드 및 태깅 응용 분야에 대해 크기가 25인 간단한 코어 전용 입자 아키텍처가 있습니다. nm 이상이면 충분합니다. 이러한 UCNP는 합성적으로 더 쉽게 접근할 수 있으며 합리적인 가격으로 이러한 UCNP를 상업적으로 이용할 수 있으므로 업컨버전 기술의 활용 범위가 넓어질 수 있습니다. 이를 위해서는 크기, 모양 및 발광 색상과 같은 UCNP 물리화학적 특성을 제어할 수 있는 상대적으로 무해하고 상대적으로 저렴한 전구체를 활용하는 UCNP에 대한 간단하고 확장 가능한 합성 방법이 필요합니다.

다양한 크기, 형태 및 입자 구조의 UCNP 합성을 위해 공침전13,14,15, 수력(솔보)열16,17,18,19,20,21, 열분해, 및 전자레인지 보조 방법22,23,24. 지금까지 크기와 형태가 제어된 단분산 UCNP를 제조하는 가장 손쉬운 방법은 열분해입니다. 이에 의해, 희토류(RE) 전구체는 호스트 물질의 전구체 존재 하에 고비점 용매 혼합물에서 가열된다. 입자 성장은 일반적으로 용액에서 성장하는 나노입자를 안정화시키는 캡핑 리간드에 의해 제어됩니다. 이러한 목적을 위해 일반적으로 올레산은 올레일아민 또는 트리옥틸포스핀25,26과 함께 사용됩니다. UCNP 합성에 대한 초기 보고서에서는 주로 CF3COONa 및 RE(CF3COO)3(RE = Y, Yb, Tm, Ho 및 Er)과 같은 트리플루오로아세테이트가 RE 전구체27,28,29,30로 사용되었습니다. 반응 시간 및 RE 트리플루오로아세테이트에 대한 나트륨의 비율과 같은 매개변수를 주의 깊게 제어함으로써 UCNP 형태는 나노구체에서 육각형 나노플레이트, 나노막대에서 나노프리즘으로 조정될 수 있습니다30. RE 트리플루오로아세테이트의 열분해는 매우 독성이 강한 불소화 및 옥시불화 탄소종을 생성할 수 있으므로, RE 산화물로부터 제조되고 RE 올레산염으로 전환된 RE 아세테이트와 같은 후기 전구체는 NaF31 또는 NH4F/NaOH32와 함께 다양한 UCNP 합성에 활용되었습니다. 올레산염(OA)과 옥타데센(ODE) 및 NH4F 또는 NaF의 비율을 조정하여 크기와 형태를 조정합니다. 예를 들어, 2008년 Li et al. RECl3, NH4F 및 NaOH33로부터 일련의 단분산 β -NaYF4:Yb, Er 및 β-NaYF4:Yb, Er UCNP의 합성을 보고했습니다. Naet al. 계면활성제, 첨가제 및 RE 도핑을 사용하여 β-NaYF4:Yb,Er/Tm UCNP의 형태 제어를 실현할 수 있습니다. 이 접근법에서 RE 올리에이트는 RECl3로부터 생성되어 UCNP 합성에 활용되기 전에 분리되었습니다. 이는 염화물 불순물이 없음을 보장하고 더 나은 전구체 용해도를 제공합니다. 그러나 현재 더 일반적인 접근법은 RE 염화물로부터 RE 올레이트를 현장에서 제조하고 NH4F 및 NaOH가 있는 상태에서 분해하는 것입니다35,36.

 300 °C. Until now, conventional batch synthesis remains the main synthetic procedure for large-scale UCNP production. For example, with a batch approach relying on thermal decomposition, Wilhelm et al. managed the first large-scale synthesis of hexagonal-phase UCNPs, that provided up to 2 g of NaYF4:Yb,Er nanocrystals35. Zhang et al. described a high throughput method to synthesize NaYF4 nanocrystals in one vessel by using liquid RE-OA precursors and increased the reaction volume with prolongated reaction times43, yielding about 10 g of high-quality UCNPs. You et al. utilized a solid–liquid thermal decomposition (SLTD) method for the fabrication of up to 63 g of β-NaGdF4:Yb and Er@NaYF4 nanoparticles in a single batch, yet employed harmful NaHF2 powder51. This encouraged us to systematically explore the influence of solvent ratio, dopant concentration, and high precursor concentrations near the solubility limit on the size, morphology, and luminescence properties of β-NaYF4:Yb,Er UCNPs and assess the reproducibility, robustness, and scalability of these syntheses. The overall goal of this study is to provide the basis for the reproducible and low-cost fabrication of large quantities of monodisperse simple UCNPs on a gram scale utilizing a batch synthesis approach and relatively harmless and inexpensive reagents, thereby paving the road to push the widespread use of these fascinating luminescent nanomaterials./p> 20% (see SI, Fig. S4). This indicates that higher Yb3+ concentrations increase the probability that the excitation energy reaches quenching sites, e.g., at the particle surface due to faster energy migration. In addition, for our deliberately relatively simple synthesis, the introduction of additional quenching sites and crystal defects by an increased Yb3+ concentration cannot be excluded. For Yb3+ concentrations exceeding 25%, also back energy transfer (BET) from Er3+ ions to Yb3+ ions is principally possible, which could also favor the population of the red emissive Er3+ energy level 4F9/2. Similar UCL effects have been recently reported for an Yb3+ concentration series of UCNPs, i.e., core/shell UCNPs prepared by an elaborate water-free synthesis that yields high quality almost defect-free UCNPs which show the highest UC quantum yields reported so far for NaYF4:Yb, Er UCNPs doped with 20% Yb3+ and 2% Er3+62 and still high UC quantum yields even for high Yb3+ doping concentrations63. Although for this elaborately made UCNPs, very high Yb3+ doping concentrations slightly reduce the UC quantum yield, nevertheless the strongly enhanced absorption cross section of the UCNPs boosts UCNP brightness63./p>