Lantanídeo (Ln ³⁺ Nanopartículas de conversão ascendente (UCNPs) dopadas com avalanche de fótons (PA) podem ser aplicadas em bioimagem de super-resolução, lasers miniaturizados, rastreamento de molécula única e óptica quântica.



No entanto, continua sendo um desafio realizar uma avalanche de fótons em Ln ³⁺ coloidal UCNPs dopadas à temperatura ambiente devido ao efeito deletério de têmpera associado à superfície e rede OH ^– defeitos.

Um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Chen Xueyuan do Instituto Fujian de Pesquisa sobre a Estrutura da Matéria da Academia Chinesa de Ciências desenvolveu uma nova abordagem baseada na pirólise de KHF₂ para síntese controlada de Ln ³⁺ -dopado KMgF₃ UCNPs, que podem proteger efetivamente Ln ³⁺ da extinção de luminescência por OH superficial e interno ^– defeitos e, assim, aumentar a luminescência de conversão ascendente.

O estudo foi publicado em Nano Letters em 8 de setembro.

Os pesquisadores demonstraram que o KHF₂ precursor poderia efetivamente prevenir a geração de OH ^– defeitos durante o crescimento de UCNPs, o que resultou em luminescência de conversão ascendente altamente eficiente em Yb ³⁺ /Er ³⁺ e Yb ³⁺ /Ho ³⁺ KMgF co-dopado₃ UCNPs, com rendimentos quânticos de conversão ascendente de ～3,8% e ～1,1%, respectivamente, sob excitação de 980 nm a uma densidade de potência de 20 W cm ^-2 .

Especificamente, devido ao OH suprimido ^– defeitos e maior taxa de relaxamento cruzado entre Tm ³⁺ íons no aliovalente Tm ³⁺ sistema dopado, os pesquisadores perceberam uma luminescência eficiente de avalanche de fótons a partir de Tm ³⁺ a 802 nm em KMgF₃ :Tm ³⁺ UCNPs após excitação de 1.064 nm em temperatura ambiente, com uma não linearidade gigante de ~27,0, um tempo de subida de avalanche de fótons de 281 ms e um limite de 16,6 kW cm ^-2 .

Além disso, os pesquisadores revelaram as vantagens distintas do KHF₂ para a síntese controlada de KMgF₃ :Ln ³⁺ UCNPs, que dotaram as UCNPs de tamanho ajustável, melhoraram a cristalinidade, um número reduzido de defeitos de superfície e de rede (normalmente OH ^– ), e concomitantemente melhorou a luminescência de conversão ascendente e as eficiências de luminescência de redução de mudança no infravermelho próximo II.

Este estudo fornece uma abordagem para o desenvolvimento de UCNPs de avalanche de fótons altamente eficientes com enormes não linearidades através de Ln aliovalente ³⁺ dopagem e engenharia de redes cristalinas.

Mais informações: Meiran Zhang et al, Nanopartículas de conversão ascendente KMgF3 dopadas com lantanídeo para luminescência de avalanche de fótons com não-linearidades gigantes, Nano Letras (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c02377
Informações do diário: Nanoletras

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências