Rendimiento cuántico, apagado superficial y eficiencia de pasivación para nanopartículas de conversión de núcleo/capa...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• La fotónica

Sus antecedentes:

• Las nanopartículas de conversión hacia arriba (UCNPs) de fase hexagonal ultrapequeña NaGdF4: Yb3+, Er3+ son prometedoras para la bioimagen.
• El control del grosor de la cáscara es crucial para optimizar las propiedades de luminiscencia y evitar la mezcla de núcleo y cáscara.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar las UCNP ultrapequeñas con diferentes grosores de caparazón de NaYF4.
• Investigar la influencia del grosor de la cáscara en la conversión hacia arriba y hacia abajo de la fotoluminiscencia para la obtención de imágenes combinadas en el infrarrojo visible y de onda corta (SWIR).
• Identificar las estructuras UCNP óptimas para mejorar el rendimiento de las imágenes.

Principales métodos:

• Síntesis de las UCNP del núcleo (3,7 ± 0,5 nm) y posterior crecimiento del caparazón (monocapa a 10 nm).
• Caracterización de la fotoluminiscencia que incluye espectros de emisión dependientes de la potencia de excitación, factores de pendiente, rendimientos cuánticos y cinética de desintegración.
• Análisis de la mezcla entre el núcleo y la cáscara utilizando herramientas espectroscópicas.

Principales resultados:

• El rendimiento cuántico de la conversión ascendente se ha incrementado en más de 10.000 veces a baja potencia de excitación.
• Se obtiene un rendimiento cuántico SWIR independiente de la densidad de potencia de excitación (0,1-14%).
• espesor de 5 nm optimizado para imágenes visibles y SWIR combinadas.
• Ajuste continuo de las vidas y rendimientos cuánticos con el grosor de la cáscara observado.

Conclusiones:

• El grosor de la cáscara es un parámetro crítico para ajustar la fotoluminiscencia UCNP para imágenes de doble modo.
• Una carcasa NaYF4 de 5 nm proporciona un rendimiento óptimo para aplicaciones visibles y SWIR combinadas.
• La falta de saturación observada en la UQY y la cinética de desintegración indica una mezcla significativa entre el núcleo y la cáscara, detectable mediante espectroscopia.