Sintesi di nanoparticelle luminescenti persistenti per display riscrivibili e applicazioni di illuminazione

Riepilogo

Viene presentato un protocollo per la sintesi di nanomateriali luminescenti persistenti (PLNP) e le loro potenziali applicazioni in display riscrivibili e processi artistici utilizzando l'effetto afterglow sotto irradiazione di luce ultravioletta (365 nm).

Abstract

Le nanoparticelle luminescenti persistenti (PLNP) possiedono la capacità di mantenere una longevità estesa e un'emissione robusta anche dopo che l'eccitazione è cessata. I PLNP sono stati ampiamente utilizzati in vari settori, tra cui la visualizzazione delle informazioni, la crittografia dei dati, l'imaging biologico e la decorazione artistica con una luminosità sostenuta e vivida, offrendo possibilità illimitate per una varietà di tecnologie innovative e progetti artistici. Questo protocollo si concentra su una procedura sperimentale per la sintesi idrotermale di PLNP. La riuscita sintesi di nanomateriali luminescenti duraturi con Mn²⁺ o Cr³⁺ che fungono da centro luminescente in Zn₂GeO₄: Mn (ZGO: Mn) o ZnGa₂O₄: Cr evidenzia l'universalità di questo metodo sintetico. D'altra parte, le proprietà ottiche di ZGO: Mn possono essere modificate regolando il pH delle soluzioni precursori, dimostrando la sintonizzabilità del protocollo. Quando vengono caricati con ultravioletti (UV) a una lunghezza d'onda di 365 nm per 3 minuti e poi fermati, i PLNP mostrano la notevole capacità di generare bagliore residuo in modo efficiente e coerente, il che li rende ideali per realizzare display riscrivibili bidimensionali e opere d'arte tridimensionali trasparenti e luminose. Questo protocollo delineato in questo articolo fornisce un metodo fattibile per la sintesi di nanoparticelle luminescenti persistenti per ulteriori applicazioni di illuminazione e imaging, aprendo nuove prospettive per i campi della scienza e dell'arte.

Introduzione

La luminescenza persistente (PL) è un processo ottico unico in grado di immagazzinare energia dalla luce ultravioletta, dalla luce visibile, dai raggi X o da altre fonti di eccitazione e quindi rilasciarla sotto forma di emissione di fotoni per secondi, minuti, ore o anche per giorni¹. La scoperta del fenomeno luminoso continuo ha avuto origine durante la dinastia Song nell'antica Cina, 1000 anni fa, quando un pittore scoprì accidentalmente un dipinto che brillava al buio. In seguito si scoprì che alcune materie prime naturali e minerali potevano assorbire la luce solare e poi brillare al buio e potevano persino essere trasformati in affascinan....

Protocollo

1. Sintesi di Zn₂GeO₄: Mn PLNP

1. Preparare 2 M/L di soluzione di idrossido di sodio sciogliendo 10 mM di idrossido di sodio in 5 mL di acqua deionizzata.
2. Preparare 0,4 M/L di soluzione di germanato di sodio aggiungendo 2 mM di ossido di germanio in 5 mL di soluzione di idrossido di sodio, quindi mescolare a temperatura ambiente per circa 30 minuti.
3. Aggiungere 4 mM di cloruro di zinco, 0,01 mM di nitrato di manganese e 600 μL di acido nitrico (65%-68%, in peso) a un becher piccolo da 100 mL contenente 22 mL di acqua deionizzata.
   ATTENZIONE: L'aggiunta di acido nitrico deve essere ese....

Discussione

Questo articolo introduce un metodo di sintesi per nanomateriali luminescenti persistenti e polimerizzazione per applicazioni di resa cromatica. I materiali hanno mostrato proprietà ottiche estremamente stabili e un bagliore residuo visibile dopo aver cessato l'eccitazione della luce ultravioletta. Un nanomateriale luminescente persistente (Zn₂GeO₄: Mn) è stato preparato utilizzando un metodo idrotermale con pH diverso (Figura 1A). L'immagine TEM ha mostrato che i PLN.......

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
azobisisobutyronitrile (99%)	Macklin	A800354	Further purification required
methyl methacrylate(99%)	Sigma-Aldrich	M55909	Further purification required
deionized water	Merck	ZEQ7016T0C	Milli-Q Direct Water Purification System
alkaline aluminum oxide (100-200 mesh)	Macklin	A800033
ammonium hydroxide  (25%-28%, wt)	Macklin	A801005
beaker	Synthware	B220100
chromium(III) nitrate nonahydrate (99.95%)	Aladdin	C116448
centrifuge	ThermoFisher Scientific	75004250
column	Synthware	C184464CR
digital camera	Canon	EOS M50 Mark II
electric thermostaticdrying oven	Longyue	LDO-9036A
ethanol (99.7%)	Greagent	1158566
gallium nitrate hydrate(99.9%)	Aladdin	G109501
germanium oxide (99.99%)	Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd	51009860
glass rod	Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd	91229401
powder X-Ray Diffractometer	D2 PHASER DESKTOP XRD	BRUKER
manganese nitrate (98%)	Macklin	M828399
methanol (99.5%)	Greagent	1226426
nitric acid (65.0-68.0%, wt)	Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd	10014508
pH meter	Shanghai Leici Sensor Technology Co., Ltd	PHS-3C
polyethylene glycol (300, Mw)	Adamas	01050882(41713A)
sealing film	Parafilm	2025722
sodium hydroxide (GR)	Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd	10019764
spectrometer	Horiba	Fluorolog-3
transmission electron microscope	JEOL	JEM-1400 Plus
transmission electron microscope	JEOL	2100 Plus
triangular funnel	Synthware	F181975
ultrasound machine	centrifuge	JP-040S
zinc chloride (98%)	Greagent	01113266/G81783A