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Despite considerable advances in synthesizing high-quality core/shell upconversion (UC) nanocrystals (NC; UCNC) and UCNC photophysics, the application of near-infrared (NIR)-excitable lanthanide-doped UCNC in the life and material sciences is still hampered by the relatively low upconversion luminescence (UCL) of UCNC of small size or thin protecting shell. To obtain deeper insights into energy transfer and surface quenching processes involving Yb3+ and Er3+ ions, we examined energy loss processes in differently sized solid core NaYF4 nanocrystals doped with either Yb3+ (YbNC; 20% Yb3+) or Er3+ (ErNC; 2% Er3+) and co-doped with Yb3+ and Er3+ (YbErNC; 20% Yb3+ and 2% Er3+) without a surface protection shell and coated with a thin and a thick NaYF4 shell in comparison to single and co-doped bulk materials. Luminescence studies at 375 nm excitation demonstrate backenergy transfer (BET) from the 4G11/2 state of Er3+ to the 2F5/2 state of Yb3+, through which the red Er3+ 4F9/2 state is efficiently populated. Excitation power density (P)-dependent steady state and time-resolved photoluminescence measurements at different excitation and emission wavelengths enable to separate surface-related and volume-related effects for two-photonic and threephotonic processes involved in UCL and indicate a different influence of surface passivation on the green and red Er3+ emission.
The intensity and lifetime of the latter respond particularly to an increase in volume of the active UCNC core. We provide a threedimensional random walk model to describe these effects that can be used in the future to predict the UCL behavior of UCNC.
High sensitizer and activator concentrations have been increasingly examined to improve the performance of multi-color emissive upconversion (UC) nanocrystals (UCNC) like NaYF4:Yb,Er and first strategies were reported to reduce concentration quenching in highly doped UCNC. UC luminescence (UCL) is, however, controlled not only by dopant concentration, yet by an interplay of different parameters including size, crystal and shell quality, and excitation power density (P). Thus, identifying optimum dopant concentrations requires systematic studies of UCNC designed to minimize additional quenching pathways and quantitative spectroscopy. Here, we quantify the dopant concentration dependence of the UCL quantum yield (ΦUC) of solid
NaYF4:Yb,Er/NaYF4:Lu upconversion core/shell nanocrystals of varying Yb3+ and Er3+ concentrations (Yb3+ series: 20%‒98% Yb3+; 2% Er3+; Er3+ series: 60% Yb3+; 2%‒40% Er3+). To circumvent other luminescence quenching processes, an elaborate synthesis yielding OH-free UCNC with record ΦUC of ~9% and ~25 nm core particles with a thick surface shell were used. High Yb3+ concentrations barely reduce ΦUC from ~9% (20% Yb3+) to ~7% (98% Yb3+) for an Er3+ concentration of 2%, thereby allowing to strongly increase the particle absorption cross section and UCNC brightness. Although an increased Er3+ concentration reduces ΦUC from ~7% (2% Er3+) to 1% (40%) for 60% Yb3+. Nevertheless, at very high P (> 1 MW/cm2) used for microscopic studies, highly Er3+-doped UCNC display a high brightness because of reduced saturation. These findings underline the importance of synthesis control and will pave the road to many fundamental studies of UC materials.
In der Masterarbeit wurde ein Screening gegen den CCMV mit einer linearen Peptidbibliothek entwickelt, wobei zwei lineare Binder identifiziert wurden. Das resynthetisierte Peptid wurde auf seine Bindungseigenschaften mittels ELISA und MST untersucht. Aufgrund eines Aminosäurefehlers in der selbst durchgeführten Resynthese des Peptids sind die Ergebnisse nicht vollständig übertragbar. Um eine umsetzbare Cyclusgröße für die Peptidbibliothek zu finden, wurden Ringgrößen mit sechs bis acht Aminosäuren untersucht. Da keiner der gewählten Ringgrößen bevorzugt war, wurde die Ringgröße aus acht Aminosäuren für die Peptidbibliothek gewählt. Der Ringschluss wurde durch die Bildung einer Disulfidbrücke erreicht. Dadurch war die Alkylierung der vorhandenen Thiolgruppe in den Abbruchsequenzen notwendig.
Neben den etablierten Alkylierungsreagenzien Iodessigsäure, Iodacetamid und Acrylamid wurden zwei Epoxide mituntersucht. Hierbei konnte nur bei Acrylamid und Propylenoxid eine vollständige Alkylierung beobachtet werden. Eine synthetische Peptidbibliothek aus zehn Aminosäuren pro Kopplungsschritt und einer Peptidlänge von acht Aminosäuren wurde erfolgreich nach der Split-and-Mix-Synthese hergestellt. Neben den kanonischen Aminosäuren wurde die synthetische Aminosäure 3-(3-Pyridyl)-alanin in die Peptidbibliothek mit eingebaut. Peptidsequenzen aus der cyclische Peptidbibliothek konnte mittels MALDI-TOF-MS identifiziert werden. Es konnte außerdem gezeigt werden, dass synthetische Aminosäuren mit proteinogenen Aminosäuren erfolgreich übersetzt werden. Anschließend wurde das entwickelte Screening auf eine cyclische Peptidbibliothek übertragen. Dabei konnte kein Binder identifiziert werden, da zu viele Nebenreaktionen auftraten. Ein alternativer Ringschluss über die Seitenketten von Lysin und Cystein wurden mit ortho-Phthaldialdehyd und 2,4,6-Trichloro-1,3,5-triazin (Cyanurchlorid) untersucht. Beide Bedingungen wiesen keinen erfolgreichen Ringschluss auf. Obwohl der Ringschluss über die Seitenketten von Lysin und Cystein nicht erfolgreich war, sollte ein Austausch von Cystein angestrebt werden, so dass kein freies Cystein in den Abbruchsequenzen vorhanden ist und die Alkylierung überflüssig wäre. Der Ringschluss durch Verwendung anderer Seitenketten bietet einen vielseitigen Ansatz.
A new “green” and mild synthesis of highly stable microcrystalline Cs2AgxNa1-xBiyIn1-yCl6 (CANBIC) perovskites under ambient conditions was developed that is scalable to the multi-gram production. Under UV illumination, the CANBIC perovskites emit intense broadband photoluminescence (PL) with a quantum yield (QY) of 92% observed for x = 0.35 and y = 0.01-0.02. The combination of strong UV absorbance and broadband visible emission, high PL QY, and long PL lifetimes of up to 1.4 μs, along with an outstanding stability makes these CANBICs a promising material class for many optical applications.
Anear-infrared (NIR) light-triggered release method for nitric oxide (NO) was developed utilizing core/shell NaYF4: Tm/Yb/Ca@NaGdF4:Nd/Yb up-conversion nanoparticles (UCNPs) bearing a mesoporous silica (mSiO2) shell loaded with theNOdonor S-nitroso-N-acetyl-DL-penicillamine (SNAP). To avoid overheating in biological samples, Nd3+ was chosen as a sensitizer, Yb3+ ions as the bridging sensitizer, andTm3+ ions as UV-emissive activator while co-doping with Ca2+ was done to enhance the luminescence of the activatorTm3+.NOrelease from SNAP was triggered by an NIR-UV up-conversion process, initiated by 808nmlight absorbed by the Nd3+ ions.NOrelease was confirmed by the Griess method. Under 808nmirradiation, the viability of the liver cancer cell line HepG2 significantly decreased with increasing UCNPs@mSiO2-SNAP concentration. For a UCNPs@mSiO2-SNAP concentration of 200 μgml−1, the cell survival probability was 47%. These results demonstrate that UCNPs@mSiO2-SNAP can induce the release of apoptosis-inducingNOby NIR irradiation.