Preludium 6

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Preludium 6

Synthese und Optimierung der spektroskopischen Eigenschaften von kolloidalen, nanokristalinen Oxiden denen Lanthanoiden-Ionen zugesetzt werden.

Das Hauptziel der Untersuchungen, die im Rahmen des Projektes durchgeführt werden ist die Synthese sowie die strukturelle und spektroskopische Kennzeichnung der Nanoteilchen des Yttrium Oxides (Y2O3) mit zugesetzten Terbium-Ionen (Tb3+) und Ytterbium-Ionen (Yb3+). Das Phänomen der Energiekonversion der Anregung nach oben zwischen diesen Ionen wurde verhältnismäßig selten untersucht und auf Grund der relativ niedrigen Effizienz des kooperativen Energietranfers im Vergleich mit den häufiger eingesetzten Ionen, wie z.B. Er3+/Yb3+ oder auch Tm3+/Yb3+. Zusätzlich ist die Intensität der Lumineszenz der Nanoteilchen wesentlich geringer im Vergleich mit Materialien in der Mikroskala. Es ist also wichtig, den Versuch der Verbesserung der Effizienz der Quantenemission der Materialien, denen Ionen Tb3+ und Yb3+zugegeben wurden durch eine chemische und strukturelle Modifikation der Umgebung der aktiven Ionen vorzunehmen und ihre Konzentration und Verteilung zu kontrollieren. Durch das Erreichen eine relativ hohen Intensität der Emission aus den Terbium-Ionen sowie Beschichtung der Oberfläche der Kristallite mit Silizium oder mit hydrophilen Ligand können die erhaltenen Nanokristallite viele biomedizinische Verwendungsmöglichkeiten finden, wie z.B. Lumineszenzmarkierung oder biologische Veranschaulichung.

Die Optimierung der Synthese und der Eigenschaften spektroskopische Kristallite in Nanogrößen CaF2 und/oder MgF2 mit zugegebenen Ionen Yb3+ i Tm3+ wird innerhalb eines Zeitraums von zwei Jahren durchgeführt. Das Ziel ist eine entsprechende Selektion der Synthesebedingungen und der Konzentration der zugegebenen Ionen in die ausgewählten Matrix, was erlaubt effiziente Luminophore zu erhalten, die durch infrarotes Licht angeregt werden und die Energie nach oben konvertieren.

Sowohl das Calciumfluorid als auch das Magnesiumfluorid sind in Frage kommende Materialien, die als Matrix unter der Zugabe der Lanthanoiden-Ione dienen können. Calciumfluorid CaF2 ist ein gut bekanntes Material, der über eine verhältnismäßig niedrige Energie der Netzschwingungen verfügt. Magnesiumfluorid MgF2 ist dagegen ein bisher am schwächsten untersuchtes kristallisches Fluorid. Die Calcium- und Magnesium-Ionen, die ein Bestandteil dieser Matrix bilden, sind nicht toxisch und deren Ionenstrahl ist vergleichbar mit dem der Lanthanoiden-Ione, wodurch sie einfach in die Struktur dieser Fluoride eingebaut werden können.

In biologischen Anwendungen ist die Emission der Tuluionen im nahen Infrarot (bei 800 nm) unter dem Einfluss der Anregung mit einer niedrigenergetischen Strahlung 980 nm außerordentlich wichtig, weil beide Strahlungsenergien sich im sogenannten optischen Hautfenster befinden. In diesem Bereich kann die Strahlung tief in das Gewebe und in biologische Materialien eindringen. Das macht die Materialien, denen die Ione Yb3+/Tm3+ hinzugefügt wurden, sehr wettbewerbsfähig im Vergleich zu konventionellen organischen Farbstoffen und Quantenpunkten, die einer Anregung durch Strahlung mit höhere Energie erfordern.

Autor: Wrocławskie Centrum Badań EIT+, Opublikowano: 15.01.2016
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