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Rapid microwave-assisted synthesis of morphology-controlled luminescent lanthanide-doped Gd<sub>2</sub>O<sub>2</sub>S nanostructures

  • Gadolinium oxysulfide (Gd2O2S) is an attractive material of demonstrated suitability for a variety of imaging applications, leveraging its magnetic, scintillating, and luminescent properties, particularly when doped with optically active lanthanide ions (Ln3+). For many of these applications, control over size and morphology at the nanoscale is crucial. This study demonstrates the rapid microwave-assisted Synthesis of colloidal Ln2O2S (Ln = Gd and dopants Yb, Er, Tb) nanostructures in as little as 20 min. Structural characterization using X-ray diffraction analysis (XRD), Raman spectroscopy, as well as Transmission electron microscopy (TEM), including elemental mapping via energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), unveiled the key role of elemental sulphur (S8) in the reaction mixtures for materials growth. By systematically varying the Ln-to-S ratio from 1 : 0.5 to 1 : 15, controlled morphologies ranging from triangular nanoplatelets to berry- and flower-like shapes were achieved.Gadolinium oxysulfide (Gd2O2S) is an attractive material of demonstrated suitability for a variety of imaging applications, leveraging its magnetic, scintillating, and luminescent properties, particularly when doped with optically active lanthanide ions (Ln3+). For many of these applications, control over size and morphology at the nanoscale is crucial. This study demonstrates the rapid microwave-assisted Synthesis of colloidal Ln2O2S (Ln = Gd and dopants Yb, Er, Tb) nanostructures in as little as 20 min. Structural characterization using X-ray diffraction analysis (XRD), Raman spectroscopy, as well as Transmission electron microscopy (TEM), including elemental mapping via energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), unveiled the key role of elemental sulphur (S8) in the reaction mixtures for materials growth. By systematically varying the Ln-to-S ratio from 1 : 0.5 to 1 : 15, controlled morphologies ranging from triangular nanoplatelets to berry- and flower-like shapes were achieved. Doping with Er3+/Yb3+ endowed the nano-triangles with upconverting and near-infrared emitting properties. Tb3+-doped Gd2O2S exhibited the characteristic green Tb3+ emission under UV excitation, while also showing X-ray excited optical luminescence (XEOL), rendering the material interesting as a potential nano-scintillator.zeige mehrzeige weniger
Metadaten
Autor*innen:Christian HomannORCiD, Régis Peeters, Hana MirmajidiORCiD, Jessica Berg, Michael FayORCiD, Lucas Carvalho Veloso RodriguesORCiD, Eros RadicchiORCiD, Akhil JainORCiD, Adolfo SpeghiniORCiD, Eva HemmerORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Journal of Materials Chemistry C
Jahr der Erstveröffentlichung:2025
Organisationseinheit der BAM:1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.2 Biophotonik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Royal Society of Chemistry (RSC)
Jahrgang/Band:13
Ausgabe/Heft:35
Erste Seite:18492
Letzte Seite:18507
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
Freie Schlagwörter:Fluorescence; Microwave-assisted synthesis; Morphology control; NIR; Nano; Particle; Raman; Synthesis; Upconversion; X-ray fluoressence; XRD
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Chemie und Prozesstechnik / Chemische Charakterisierung und Spurenanalytik
Material
Material / Advanced Materials
Material / Materialdesign
Umwelt
DOI:10.1039/D5TC01646K
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-647907
ISSN:2050-7526
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:20.11.2025
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:20.11.2025
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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