Исследователи раскрывают электронные структуры неодима в нанокристаллах LiLuF4

В последнее время трехвалентные (Nd 3+ ) ионно-легированные ближние инфракрасные (NIR) нанокристаллы (НК), легированные ионами, привлекли значительное внимание благодаря своим продвинутым функциям, таким как выдающиеся NIR-to -NIR люминесцентные нанозонды для глубокой тканевой биографии и измерения температуры.

Схематическое изображение ратиометрического определения криогенной температуры на основе нанолент LiLuF4: Nd3 +. (Изображение предоставлено проф. CHEN's Group)

Однако, разрешение электронных структур Nd 3+ в NC и присвоение его CF-переходных линий в предпочтительном NIR все еще является сложной задачей из-за уширения линий и множества сайтов Nd 3+ в NC.

В недавнем исследовании, опубликованном в Advances Sci ence группа исследователей во главе с профессором Чэнь Сюэюанем из Фуцзянского института исследований структуры материи (FJIRSM) Китая Академия наук впервые описала электронные структуры Nd 3+ в НЦ LiLuF 4 .

Ион Eu 3+ использовался исследователями в качестве структурного зонда для выявления локальной симметрии сайта легирующих примесей Ln 3+ в LiLuF 4 НК с с помощью спектроскопии ФЛ (TRPL) с временным разрешением, фотолюминесцентной (ФЛ) спектроскопии с высоким разрешением и спектроскопии сайт-селективной ФЛ при 10 К.

Единственная область спектра S 4 симметрии для легирующих примесей Ln 3+ была обнаружена в НЦ LiLuF 4 которая находится в согласие с симметрией кристаллографического узла Lu 3+ в решетке LiLuF 4 .

Используя температурно-зависимую спектроскопию ФЛ, они определили, что общее число 36 переходных линий CF Nd 3+ в LiLuF 4 NC в области NIR было явно назначено.

Кроме того, используя хорошо разрешенные линии перехода CF от термически связанных штарковских подуровней 4 F 3/2 Nd 3+ ученые продемонстрировали применение LiLuF 4 : Nd 3+ NC в качестве люминесцентных нанозондов NIR-NIR для ратиометрического обнаружения криогенной температуры с обширным линейным диапазоном 77–275 K и самая высокая относительная температурная чувствительность ( S r ) 0,62% K -1 что аналогично лучшим S r значение для Nd 3+ -активированных люминесцентных нанотермометров, которые были описаны ранее.

Однозначное открытие симметрии фотоактивного сайта и электронных структур Nd 3+ в неорганических НК существенно важно для будущего проектирования и разработки люминесцентных NIR на основе Nd 3+ к гибким приложениям, например, для криогенного зондирования температуры для исследования энергии и космоса.

Source link