La reconstruction de surface à médiation moléculaire permet une gigantesque amélioration de la luminescence par conversion ascendante


reconstruction-de-surface-a-mediation-moleculaire-permet-une-gigantesque.jpg" alt="Molekülvermittelte Oberflächenrekonstruktion ermöglicht eine gigantische Aufkonversions-Lumineszenzverstärkung" title="Abbildung: (a) Schematische Darstellung der Koordinations- und 4f-Energieniveaus von dreiwertigen Ytterbiumionen, die sich im Inneren (Ybin, oben) und auf der Oberfläche (Ybsurf, unten) eines NaYF4eDes nanoparticules sont localisées. (b) Diagramme montrant l’amélioration de la grâce à la coordination du ligand. Crédit photo : Nature Photonics « largeur = » 687 « hauteur = » 530 « />

 : (a) Représentation schématique de la coordination et des niveaux d’énergie 4f des ions ytterbium trivalents à l’intérieur (Ybin, ci-dessus) et à la surface (Ybsurf, ci-dessous) d’un NaYF4e Nanoparticules. (b) Diagramme montrant l’amélioration de la luminescence par conversion ascendante grâce à la coordination du ligand. Crédit photo : Nature Photonics

Des chercheurs de l’Université nationale de Singapour ont développé une méthode synthétique pour amplifier la luminescence de conversion ascendante dans des nanocristaux dopés aux lanthanides de la taille d’une protéine grâce à la reconstruction de surface par coordination moléculaire. Cette innovation évite les pertes d’énergie liées à la surface et marque une avancée majeure dans le domaine de la luminescence des lanthanides.

La conversion ascendante de fréquence non linéaire est un sujet d’importance fondamentale et technologique dans une variété de domaines de recherche allant de la science des matériaux à la chimie en passant par la photophysique et la biologie. Cet intérêt est alimenté par diverses applications, notamment les affichages tridimensionnels, les lasers à solide, l’optoélectronique, la bio-imagerie et l’optogénétique à haute résolution. Il existe un grand besoin de production de nanocristaux à conversion ascendante hautement luminescents de la taille d’une protéine, ce qui offre de grandes opportunités pour le développement ultérieur de méthodes d’imagerie avec une résolution inférieure à la limite de diffraction. Avec les petits nanocristaux, cependant, une grande partie des dopants lanthanoïdes se trouvent sur les couches de surface ou sous-surface et forment une couche sombre non luminescente. Des études antérieures sont parvenues à un consensus selon lequel la perte d’énergie d’excitation est principalement attribuée à la trempe de surface. Malgré des efforts considérables, le mécanisme sous-jacent à l’effacement de surface reste insaisissable, principalement en raison de la diffusion d’énergie complexe dans les systèmes de conversion ascendante dopés aux lanthanides et des techniques limitées pour caractériser les défauts de surface.

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Liu Xiaogang du Département de chimie de l’Université nationale de Singapour et le professeur Xu Hui de l’Université du Heilongjiang a développé une approche simple pour reconstruire l’upconversion multiphotonique en cristaux de moins de 10 nm, l’hybridation orbitale et la division du champ cristallin en surface les lanthanides peuvent être améliorés via la coordination des ligands. La coordination du ligand peut activer la couche sombre contenant le sensibilisateur et faciliter la migration d’énergie entre les sensibilisateurs lanthanoïdes de surface et internes, améliorant ainsi l’utilisation de l’énergie d’excitation et l’efficacité de conversion ascendante (voir figure). En se coordonnant avec des molécules d’acide picolinique bidentées, NaGdF4e: Les nanoparticules Yb/Tm d’un diamètre de 5 nm ont un gain de conversion ascendant jusqu’à 11 000 fois dans le domaine spectral ultraviolet. De plus, la coordination du ligand peut provoquer une reconstruction du niveau d’énergie avec une distance de séparation ligand-sensibilisateur de plus de 2 nm. Ces découvertes offrent des informations nouvelles et fondamentales sur le transfert d’énergie interfacial dans les systèmes ultra-petits et offrent une plate-forme pour la construction de systèmes d’interrogation optique au niveau d’une seule particule.

Le professeur Liu a déclaré : « Notre approche a montré une stratégie simple et efficace pour améliorer la luminescence par conversion ascendante. La coordination moléculaire ne modifie pas la taille et la morphologie des nanocristaux, et ne nécessite pas non plus une instrumentation complexe. Ces nanoparticules d’upconversion lumineuses et ultra-petites ont le potentiel de réaliser une imagerie haute résolution, un suivi du transport axonal intraneuronal et des diagnostics d’imagerie de précision au niveau d’une seule particule. »


Compréhension quantitative des défauts dans les phosphores du point de vue nano


Plus d’information:
Hui Xu et al., Amplification anormale de conversion ascendante induite par la reconstruction de surface dans les sous-réseaux lanthanoïdes, Photonique de la nature (2021). DOI : 10.1038 / s41566-021-00862-3

Fourni par l’Université nationale de Singapour

Citation: La reconstruction de surface à médiation moléculaire permet une amélioration de la luminescence par conversion ascendante géante (2021, 20 septembre), consulté le 20 septembre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-09-molecule-mediated-surface-reconstruction-enables-giant .html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Sauf pour le commerce équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif seulement.

Laisser un commentaire