طیف سنجی تفکیک زمانی برای بررسی حساسیت تابش نانوذرات تبدیل افزایشی فرکانس به گاز اکسیژن

در سال های اخیر نانوذرات لانتانیدی تبدیل افزایشی فرکانس توجه بسیاری از محققان را در کاربردهای پزشکی،زیست فناوری، فوتوولتائیک، بیوفوتونیک و تصویر برداری های فلورسانس به خود جلب کرده اند. این نانوذرات دارای تابش طیفی باریک، جابجایی ضد استوکس زیاد و پایداری تابشی بالا هستند. نانوذرات تبدیل افزایشی فرکانس فوتون های فروسرخ نزدیک را جذب کرده و با انتقال انرژی بین یون های لانتانیدی خود، آن را به فوتون های مرئی، فرابنفش یا فروسرخ تبدیل می کند. در این پژوهش از نانوذرات تبدیل افزایشی+nayf4; yb3+, tm3 استفاده شده است که در 980 نانومتر جذب داشته و دارای چندین بیشینه تابشی در محدوده مرئی و فرابنفش هستند. در این مقاله حساسیت به اکسیژن این نانوذرات از روش طیف سنجی تفکیک زمانی مورد بررسی قرار گرفته است. نانوذرات +nayf4; yb3+, tm3 با قرار گرفتن در مجاورت مولکول های اکسیژن انرژی تراز برانگیخته خود را به صورت برخوردی به مولکول های اکسیژن منتقل کرده و به صورت غیرتابشی فروافت می کنند. با افزایش غلظت اکسیژن میزان طول عمر تابش نانوذرات تبدیل افزایشی کاهش پیدا می کند. در این پژوهش تغییرات میزان طول عمر تابش نانوذرات در بازه صفر تا ده درصد اکسیژن بررسی شده و حساسیت به اکسیژن آن ها نشان داده شده است.

investigation of upconversion nanoparticles oxygen sensitivity using time-resolved spectroscopy

lanthanide-doped upconversion nanoparticles have attracted researchers’ attention in diverse field from biomedicine to photovoltaics, bio photonics and imaging field. these nanoparticles absorb near infrared photons and convert them to photon in uv-vis spectrum. these nanoparticles exhibit unique properties such as narrow emission spectrum, large anti-stokes shift and high stability. in this work, nayf4; yb3+, tm3+ upconversion nanoparticles are used. these nanoparticles absorb at 980 nm and have several emission peaks in the uv-vis spectrum. the oxygen responsibility of these nanoparticles are investigated by time-resolved spectroscopy. excited nayf4; yb3+, tm3+ nanoparticles transfer their energy colliding oxygen molecules and decay non-radiatively. the emission lifetime of upconversion nanoparticles decreases as the oxygen concentration increases. here, the changes in the emission lifetime of nanoparticles in the range of zero to ten percent oxygen are shown and their response to oxygen is investigated.