Мультимодальные люминесцентные апконверсионные сенсоры температуры NaYF4:Yb,Er,Tm для биологических приложений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Синтезированы частицы NaYF4:Yb3+/Er3+/Tm3+ в форме стержней размерами 0.21×0.77 мкм2, характеризующиеся наличием апконверсионной люминесценцией в видимом и ближнем инфракрасном спектральных диапазонах при облучении на длине волны 980 нм. Показана возможность их применения в качестве мультимодальных люминесцентных сенсоров температуры в диапазоне 250—350 К на основе калибровки ратиометрическим методом спектральных полос на длинах волн 525, 545, 655, 700 и 805 нм, что представляет особый интерес для биологических приложений.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. О. Митюшкин

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук»

Автор, ответственный за переписку.
Email: m1tyushck1n@yandex.ru

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского

Россия, Казань

А. Г. Шмелев

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук»

Email: m1tyushck1n@yandex.ru

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского

Россия, Казань

А. В. Леонтьев

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук»

Email: m1tyushck1n@yandex.ru

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского

Россия, Казань

Л. А. Нуртдинова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук»

Email: m1tyushck1n@yandex.ru

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского

Россия, Казань

Д. К. Жарков

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук»

Email: m1tyushck1n@yandex.ru

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского

Россия, Казань

В. Г. Никифоров

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук»

Email: m1tyushck1n@yandex.ru

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского

Россия, Казань

Список литературы

  1. Gao L., Shan X., Xu X. et al. // Nanoscale. 2020. V. 12. P. 18595.
  2. Ghazy A., Safdar M., Lastusaari M. et al. // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2021. V. 230. Art. No. 111234.
  3. Suo H., Zhu Q., Zhang X. et al. // Mater. Today Phys. 2021. V. 21. Art. No. 100520.
  4. Arai M.S., de Camargo S.S. // Nanoscale Adv. 2021. V. 3. P. 5135.
  5. Zhang L., Jin D., Stenzel M.H. // Biomacromolecules. 2021. V. 22. P. 3168.
  6. Zhang Y., Zhu X., Zhang J. et al. // J. Colloid Interface Sci. 2021. V. 600. P. 513.
  7. Li Y., Chen G. // Adv. Biomed. Res. 2022. V. 2. Art. No. 2200092.
  8. Bloembergen N. // Phys. Rev. Lett. 1959. V. 2. No. 3. P. 84.
  9. Auzel F. // J. Luminescence. 1990. V. 45. P. 341.
  10. Dong H., Sun L.-D., Yan C.-H. // Nanoscale. 2013. V. 5. P. 5703.
  11. Gao C., Zheng P., Liu Q. et al. // Nanomaterials. 2021. V. 11. No. 10. P. 2474.
  12. Fan J., Zhang S., Li F. et al. // Cellulose. 2020. V. 27. P. 9157.
  13. Skwierczynska M., Stopikowska N., Kulpinski P. et al. // Nanomaterials. 2022. V. 12. No. 11. P. 1926.
  14. Brites C.D.S., Lima P.P., Silva N.J.O. et al. // Nanoscale. 2012. V. 4. P. 4799.
  15. Suo H., Zhao X., Zhang Z. et al. // Laser Photon. Rev. 2021. V. 15. No. 1. P. 2000319.
  16. Jin H., Yang M., Gui R. // Nanoscale. 2023. V. 15. No. 24. P. 859.
  17. Brites C.D.S., Balabhadra S., Carlos L.D. // Adv. Opt. Mater. 2019. V. 7. P. 1801239.
  18. Zhou Y. // Opt. Letters. 2015. V. 40. P. 4544.
  19. Li H., Yu M., Dai J. et al. // Nanomaterials. 2023. V. 13. No. 11. P. 1704.
  20. Runowski M., Wozny P., Martin I.R. // J. Mater. Chem. C. 2021. V. 9. P. 4643.
  21. Guo J., Zhou B., Yang C. et al. // Adv. Funct. Mater. 2019. V. 29. No. 33. Art. No. 1902898.
  22. Gao X, Song F., Ju D. // CrystEngComm. 2020. V. 22. P. 7066.
  23. Zhang G., Qiang Q., Du S. et al. // RSC Advances. 2018. V. 8. P. 9512.
  24. Zhang J., An S., Zhang Y. et al. // Spectrochim. Acta A. 2022. V. 265. P. 120402.
  25. Ying W., He J., Fan X. et al. // J. Mater. Chem. C. 2023. V. 11. P. 8758.
  26. Wang Y., Song S., Zhang S. et al. // Nano Today. 2019. V. 25. P. 38.
  27. Xu L., Li J., Lu K. et al. // ACS Appl. Nano Mater. 2020. V. 3. V. 2517.
  28. Li P., Jia M., Liu G. et al. // ACS Appl. Bio Mater. 2019. V. 4. No. 7. P. 1732.
  29. Bon P., Cognet L. // ACS Photonics. 2022. V. 9. No. 8. P. 2538.
  30. Lahoti H.S., Jogdand S.D. // Cureus. 2022. V. 14. No. 9. Art. No. 28923.
  31. Wallyn J, Anton N, Akram S. et al. // Pharm Res. 2019. V. 36. No. 6. Art. No. 78.
  32. Huang J., Wang X., Shao A. et al. // Materials. 2019. V. 12. P. 3711
  33. Jin X., Leow S.W., Fang Y., Wong L.H. // J. Mater. Chem. A. 2023. V. 11. P. 12992.
  34. Bastos V., Oskoei P., Andresen E. et al. // Sci. Reports. 2022. V. 12. P. 3770.
  35. Liang X., Fan J., Zhao Y., Jin R. // J. Rare Earths. 2021. V. 39. No 5. P. 579.
  36. Rabouw F.T., Prins P.T., Villanueva-Delgado P. et al. // ACS Nano. 2018. V. 12. No. 5. P. 4812.
  37. MacKenzie L. E., Alvarez-Ruiz D., Pal R. // Royal. Soc. Open Sci. 2022. V. 9. Art. No. 211508.
  38. Митюшкин Е.О., Жарков Д.К., Леонтьев А.В. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2024. Т. 87. № 12. С. 1724, Mityushkin E.O., Zharkov D.K., Leontyev A.V. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 12. P. 1806.
  39. Nikiforov V.G. // Chem. Phys. 2021. V. 551. Art. No. 111337.
  40. Pollnau M., Gamelin D.R., Luthi S.R. et al. // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. No. 5. P. 3337.
  41. Lu H., Hao H., Gao Y. et al. // Microchim. Acta. 2017. V. 184. P. 641.
  42. Li J., Wang Y., Zhang X. et al. // Nanomaterials. 2021. V. 11. P. 2660.
  43. Liu S., Cui J., Jia J. et al. // Ceram. Int. 2019. V. 45. No. 1. P. 1.
  44. Lu H., Hao H., Shi G. et al. // RSC Advances. 2016. V. 6. P. 55307.
  45. Lu H., Hao H., Gao Y. et al. // Microchim. Acta. 2017. V. 184. P. 641.
  46. Xia H., Lei L., Xia J. et al. // J. Luminescence. 2019. V. 209. P. 8.
  47. Chen S., Song W., Cao J. et al. // J. Alloys Compounds. 2020. V. 825. Art. No. 154011.
  48. Stopikowska N., Runowski M., Wozny P. et al. // J. Luminescence. 2020. V. 228. Art. No. 117643.
  49. Li P., Jia M., Liu G. et al. // ACS Appl. Bio Mater. 2019. V. 2. P. 1732.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. СЭМ изображение микрочастиц NaYF4: Yb3+/Er3+/Tm3+ (а). Распределение микрочастиц по размерам: длина (б) и ширина (в).

Скачать (799KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектр апконверсионной люминесценции микрочастиц NaYF4:Yb3+/Er3+/Tm3+ при возбуждении лазером с длиной волны 980 нм (а). Зависимость интенсивности люминесценции от мощности возбуждающего излучения (б). Схематическая диаграмма энергетических уровней и процессы переноса в апконверсионных наночастицах NaYF4, легированных ионами Yb3+, Er3+ и Tm3+ (в).

Скачать (614KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры апконверсионной люминесценции микрочастиц NaYF4:Yb3+/Er3+/Tm3+ при разной температуре.

Скачать (225KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Температурная зависимость R525/545(T) (зеленые квадраты — экспериментальные данные, зеленая сплошная линия — калибровочная кривая), зависимость абсолютной чувствительности S525/545 от температуры T (синяя сплошная линия).

Скачать (246KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Температурные зависимости R805/655(T) (а) и R805/700(T) (б) для излучательтных переходов с уровней 3H4(Tm3+) и 4F9/2(Er3+),3H4(Tm3+) и 3F2(Tm3+) (бордовые квадраты — экспериментальные данные, бордовая сплошная линия — аппроксимация), зависимость абсолютных чувствительностей S805/655 и S805/700 от температуры T (синие сплошные линии).

Скачать (510KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Температурные зависимости R525/655(T) (а), R525/700(T) (б), R525/805(T) (в) и R545/805(T) (г) (красные квадраты — экспериментальные данные, красная сплошная линия — калибровочная кривая), зависимость абсолютных чувствительностей S525/655, S525/700, S525/805 и S545/805 от температуры Т (синие сплошные линии).

Скачать (873KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024