• Home
  • Chimica
  • Astronomia
  • Energia
  • Natura
  • Biologia
  • Fisica
  • Elettronica
  •  science >> Scienza >  >> Fisica
    La ricostruzione della superficie mediata dalla molecola consente un gigantesco miglioramento della luminescenza con conversione verso l'alto

    Figura:(a) Illustrazione schematica della coordinazione e dei livelli energetici 4f degli ioni itterbio trivalenti che risiedono all'interno (Ybin, in alto) e superficie (Ybsurf, in basso) di un NaYF 4 nano particella. (b) Diagramma che mostra l'aumento della luminescenza di conversione mediante coordinazione del ligando. Credito:Nature Photonics

    I ricercatori della National University of Singapore hanno sviluppato un metodo sintetico per aumentare la luminescenza di conversione in nanocristalli drogati con lantanidi di dimensioni proteiche mediante la ricostruzione della superficie attraverso il coordinamento delle molecole. Questa innovazione previene la perdita di energia associata alla superficie e segna una svolta significativa nel campo della luminescenza dei lantanidi.

    L'upconversion non lineare di frequenza è un argomento di importanza fondamentale e tecnologica in una pletora di campi di ricerca, che vanno dalla scienza dei materiali, chimica alla fotofisica e alla biologia. Questo interesse è guidato da applicazioni versatili, compresi i display tridimensionali, laser a stato solido, optoelettronica, e bioimmagini ad alta risoluzione, così come optogenetica. C'è una forte domanda per la preparazione altamente luminescente, nanocristalli di conversione delle dimensioni delle proteine, che offre grandi opportunità per far progredire le tecniche di imaging con risoluzione al limite della sub-diffrazione. Però, per nanocristalli di piccole dimensioni, una grande porzione di droganti lantanidi risiede sugli strati superficiali o sub-superficiali, formando uno strato scuro non luminescente. Studi precedenti hanno raggiunto un consenso sul fatto che la perdita di energia di eccitazione è principalmente attribuita alla tempra superficiale. Nonostante notevoli sforzi, il meccanismo alla base della tempra superficiale rimane sfuggente, in gran parte a causa della complessa diffusione dell'energia nei sistemi di upconversion drogati con lantanidi e delle limitate tecniche per la caratterizzazione dei difetti superficiali.

    Un gruppo di ricerca guidato dal Prof Liu Xiaogang del Dipartimento di Chimica, La National University of Singapore e il professor Xu Hui dell'Università di Heilongjiang hanno sviluppato un approccio semplice per migliorare l'upconversion multifotone in cristalli inferiori a 10 nm ricostruendo l'ibridazione orbitale e la scissione del campo cristallino nei lantanidi di superficie tramite la coordinazione del ligando. La coordinazione del ligando può attivare lo strato scuro contenente il sensibilizzatore e facilitare la migrazione di energia tra i sensibilizzanti lantanidi di superficie e interni, migliorare l'utilità dell'energia di eccitazione e l'efficienza di conversione (vedi figura). Coordinandosi con molecole di acido picolinico bidentato, NaGdF 4 È stato dimostrato che le nanoparticelle :Yb/Tm con diametri di 5 nm presentano fino a 11, Aumento della conversione di 000 volte nella regione spettrale dell'ultravioletto. Inoltre, la coordinazione del ligando può esercitare una ricostruzione del livello di energia con una distanza di separazione ligando-sensibilizzante superiore a 2 nm. Questi risultati offrono nuove e fondamentali intuizioni sul trasferimento di energia interfacciale in sistemi ultra-piccoli e forniscono una piattaforma per la costruzione di sistemi di interrogazione ottica a livelli di singola particella.

    Il professor Liu ha detto, "Il nostro approccio ha dimostrato una strategia semplice ed efficace per il miglioramento della luminescenza di conversione verso l'alto. Il coordinamento delle molecole non modifica le dimensioni e la morfologia dei nanocristalli né richiede una strumentazione complessa. Questi brillanti, le nanoparticelle ultra-piccole di conversione hanno il potenziale per ottenere immagini a super risoluzione, monitoraggio del trasporto assonale intraneuronale, e diagnosi di precisione guidata dalle immagini a livello di singola particella".


    © Scienza https://it.scienceaq.com