Chemie und Prozesstechnik
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Organisationseinheit der BAM
Optical Thermometry is popular among researchers because of its non-contact, high sensitivity, and fast measurement properties. In the present experiment, Er3+/Yb3+/K+ co-doped NaYF4 nanoparticles with different K+ concentrations were synthesized by solvothermal method, and the samples showed bright upconversion green emission under the excitation of a 980 nm laser. The powder X-ray diffractometer and transmission electron microscope were used to characterize the crystal structure and its surface morphology, respectively. The spectral characteristics of nanoparticles with K+ doping concentration from 10% to 30% (Molar ratio) were investigated by fluorescence spectroscopy, and it was observed that the fluorescence intensity reached the maximum at the K+ concentration of 20%, after which the intensity weakened when the K+ content continued to increase. According to the dependence between the luminescence intensity of the sample and the laser power density and fluorescence lifetime, the intrinsic mechanism was carefully investigated. Temperature-dependent spectra of the samples were recorded in the temperature range of 315–495 K, and the maximum values of absolute sensitivity (Sa) and relative sensitivity (Sr) were measured at 0.0041 K−1 (455 K) and 0.9220%K−1 (315 K). The experimental results show that K+/Er3+/Yb3+ triple-doped NaYF4 green fluorescent nanoparticles (GFNs) have good prospects for applications in display devices, temperature sensing, and other fields.
Eine modifizierte Syntheseroute auf der Basis wasserfreier Seltenerdacetate wurde zur Synthese aufwärtskonvertierender Kern/Schale‐Nanokristalle mit mittleren Größen zwischen 15 bis 45 nm eingesetzt. Die nahezu monodispersen Partikel bestehen aus einem NaYF4:Yb,Er‐Kern, dotiert mit 18 % Yb3+ und 2 % Er3+, und einer inerten Schale aus NaYF4, wobei die Dicke der Schale dem jeweiligen Radius des Kernpartikels entspricht. Absolutmessungen der Photolumineszenz‐Quantenausbeuten bei verschiedenen Anregungsleistungsdichten zeigen, dass die Quantenausbeuten von 45 nm Kern/Schale‐Partikeln schon fast an die Quantenausbeute des mikrokristallinen aufwärtskonvertierenden Leuchtstoffs heranreichen. Kleinere Kern/Schale‐Partikel, die nach der gleichen Methode hergestellt wurden, zeigen nur eine moderate Abnahme der Quantenausbeute. Beispielsweise ist die Quantenausbeute von 15 nm großen Kern/Schale‐Partikeln bei hohen Leistungsdichten (100 W cm−2) nur um einen Faktor drei kleiner als die des mikrokristallinen Leuchtstoffpulvers und um ungefähr einen Faktor 10 kleiner bei niedrigen Leistungsdichten (1 W cm−2).
The recently reported luminescent chromium(III) complex 13+ ([Cr(ddpd)2]3+; ddpd=N,N’-dimethyl-N,N’-dipyridine-2-yl-pyridine-2,6-diamine) shows exceptionally strong near-IR emission at 775 nm in water under ambient conditions (F=11%) with a microsecond lifetime as the ligand design in 13+ effectively eliminates non-radiative decay pathways, such as photosubstitution, back-intersystem crossing, and trigonal twists. In the absence of energy acceptors, such as dioxygen, the remaining decay pathways are energy transfer to high energy solvent and ligand oscillators, namely OH and CH stretching vibrations. Selective deuteration of the solvents and the ddpd ligands probes the efficiency of these oscillators in the excited state deactivation. Addressing these energytransfer pathways in the first and second coordination sphere furnishes a record 30% quantum yield and a 2.3 millisecond lifetime for a metal complex with an earth-abundant metal ion in solution at room temperature. The combined fundamental insights will pave the way for selective design strategies in the field of luminescent complexes with earth-abundant metal ions.
Der kürzlich publizierte Chrom(III)-Komplex 13+([Cr(ddpd)2]3+) zeigt in wässriger Lösung unter Umgebungsbedingungen eine bemerkenswert starke Emission im nahen Infrarot-Bereich mit einer Emissionswellenlänge von 775 nm.
Geschicktes Ligandendesign verhindert strahlungslose Desaktivierungsprozesse wie Photosubstitution, Rück-Intersystem-Crossing und trigonale Verzerrungen und führt damit zu einer Phosphoreszenzlebensdauer im Bereich von Mikrosekunden.
In Abwesenheit von Energieakzeptoren wie molekularem Sauerstoff verbleibt nur Energietransfer zu hochenergetischen Oszillatoren der Liganden und Lösungsmittelmoleküle wie beispielsweise OH- und CH-Streckschwingungen als Desaktivierungspfad. Selektive Deuterierung der ddpd-Liganden und der Lösungsmittel l-sst die Effizienz dieser Oszillatoren bei der Desaktivierung angeregter Zustände erkennbar werden. Gezieltes Ausschalten dieser Relaxationspfade führt zu einer Quantenausbeute von 30% und einer Lebensdauer von 2.3 Millisekunden bei Raumtemperatur in Lösung – Rekordwerte für einen Komplex, der auf dem Element Chrom basiert. Diese fundamentalen Erkenntnisse ebnen den Weg für gezieltes Ligandendesign zur Synthese lumineszierender Komplexe mit gut verfügbaren Übergangsmetallen.
Der kürzlich publizierte Chrom(III)-Komplex 13+([Cr(ddpd)2]3+) zeigt in wässriger Lösung unter Umgebungsbedingungen eine bemerkenswert starke Emission im nahen Infrarot-Bereich mit einer Emissionswellenlänge von 775 nm.
Geschicktes Ligandendesign verhindert strahlungslose Desaktivierungsprozesse wie Photosubstitution, Rück-Intersystem-Crossing und trigonale Verzerrungen und führt damit zu einer Phosphoreszenzlebensdauer im Bereich von Mikrosekunden.
In Abwesenheit von Energieakzeptoren wie molekularem Sauerstoff verbleibt nur Energietransfer zu hochenergetischen Oszillatoren der Liganden und Lösungsmittelmoleküle wie beispielsweise OH- und CH-Streckschwingungen als Desaktivierungspfad. Selektive Deuterierung der ddpd-Liganden und der Lösungsmittel l-sst die Effizienz dieser Oszillatoren bei der Desaktivierung angeregter Zustände erkennbar werden. Gezieltes Ausschalten dieser Relaxationspfade führt zu einer Quantenausbeute von 30% und einer Lebensdauer von 2.3 Millisekunden bei Raumtemperatur in Lösung – Rekordwerte für einen Komplex, der auf dem Element Chrom basiert. Diese fundamentalen Erkenntnisse ebnen den Weg für gezieltes Ligandendesign zur Synthese lumineszierender Komplexe mit gut verfügbaren Übergangsmetallen.