リライタブルディスプレイおよび照明アプリケーションのための持続性発光ナノ粒子の合成

要約

持続性発光ナノ材料(PLNP)の合成と、紫外線(365 nm)照射下での残光効果を利用した書き換え可能なディスプレイおよび芸術的処理へのそれらの潜在的な応用のためのプロトコルが提示されます。

要約

持続性発光ナノ粒子(PLNP)は、励起が停止した後でも、長寿命と堅牢な発光を維持する能力を備えています。PLNPは、情報ディスプレイ、データ暗号化、生物学的イメージング、持続的で鮮やかな光度を持つ芸術的装飾など、さまざまな分野で広く使用されており、さまざまな革新的な技術や芸術プロジェクトに無限の可能性を提供しています。このプロトコルは、PLNPの水熱合成のための実験的手順に焦点を当てています。Zn₂GeO₄:Mn(ZGO:Mn)またはZnGa₂O₄:Crの発光中心としてMn²⁺またはCr 3⁺が作用する永続的な発光ナノ材料の合成が成功したことは、この合成方法の普遍性を浮き彫りにしています。一方、ZGO:Mnの光学特性は、前駆体溶液のpHを調整することで変更でき、プロトコルの同調性が実証されています。PLNPは、波長365nmの紫外線(UV)を3分間充電し、その後停止させると、効率的かつ安定して残光を生成する優れた能力を発揮し、2次元の書き換え可能なディスプレイや3次元の透明で発光するアートワークの作成に最適です。この論文で概説されているこのプロトコルは、さらなる照明およびイメージングアプリケーションのための持続性発光ナノ粒子の合成のための実行可能な方法を提供し、科学と芸術の分野に新たな展望を開きます。

概要

持続発光(PL)は、紫外線、可視光、X線、またはその他の励起源からのエネルギーを蓄え、それを光子放出の形で数秒、数分、数時間、^{さらには1}日目に放出できる独自の光学プロセスです。連続発光現象の発見は、1000年前の古代中国の宋代で、画家が暗闇で光る絵画を偶然発見したことに端を発しています。後に、一部の天然原料や鉱物が日光を吸収して暗闇で輝き、魅力的な輝く真珠に変えることさえできることがわかりました²。しかし、残留性蛍光体の最初の適切な記録は、17^世紀初頭にボローニャの石からPL発光が発見されたことにまでさかのぼる必要があり、暗闇で黄色からオレンジ色の残光を放ちました^1,2,3,4。その後、BaS中のCu⁺の天然不純物が、この持続的な発光現象に重要な役割を果たしていることが発見されました^1,4。1990年代半ばまで、残留性蛍光体の製造は主に硫化物⁵に限定されていました。1996年、....

プロトコル

1. Zn₂GeO₄:Mn PLNPの合成

1. 10 mMの水酸化ナトリウムを5 mLの脱イオン水に溶解して、2 M/Lの水酸化ナトリウム溶液を調製します。
2. 5 mLの水酸化ナトリウム溶液に2 mMの酸化ゲルマニウムを加えて0.4 M/Lのゲルマネートナトリウム溶液を調製し、室温で約30分間撹拌します。
3. 22 mLの脱イオン水が入った100 mLの小型ビーカーに、4 mMの塩化亜鉛、0.01 mMの硝酸マンガン、および600 μLの硝酸(65%-68%、重量)を加えます。
   注意: 硝酸の添加は、ドラフト内で厳密に行い、周囲に裸火や加熱がないことを確認する必要があります。
4. ステップ1.3の溶液が完全に溶解するまで激しく攪拌します。
5. ステップ1.4の溶液に2 mMのゲルミン酸ナトリウム溶液をゆっくりと加えます。1 mLのポリエチレングリコール(PEG; 300, Mw)を溶液に加えます。
6. 校正済みのpHメータープローブを溶液に入れて、反応システムのpH値をモニターします。溶液の飛散や攪拌バーとプローブの衝突を避けるために、比較的穏やかな攪拌を設定します。
7. 溶液に25%〜28%の質量分率で水酸化アンモニウムを一滴ずつ加え、研究する発光特性に応じて溶液のpHを6.0、8.0、または9.4に....

ディスカッション

本稿では、持続性発光ナノ材料の合成法と、演色性アプリケーションのための重合について紹介します。この材料は、非常に安定した光学特性を示し、紫外線の励起を停止した後も目に見える残光を示しました。持続性発光ナノ材料(Zn₂GeO₄:Mn)を、異なるpHの水熱法を用いて調製しました(図1A)。TEM画像は、pHが9.4のZGO:Mn PLNPが平均直径約65nmの棒状であるこ?.......

資料

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