Yazarlar, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı'nın (82001945), Şanghay Pujiang Programı'nın (20PJ1410700) finansmanına ve ShanghaiTech Üniversitesi'nin başlangıç hibesine teşekkür ediyor. Yazarlar, Yüksek Çözünürlüklü Elektron Mikroskobu (ChEM) Merkezi, Fiziksel Bilimler ve Teknoloji Okulu, ShanghaiTech Üniversitesi (No. EM02161943) malzeme karakterizasyon desteği için. Yazarlar, spektral test desteği ve XRD test desteği için ShanghaiTech Üniversitesi, Fiziksel Bilimler ve Teknoloji Okulu, Analitik Enstrümantasyon Merkezi'ne (#SPST-AIC10112914) teşekkür eder. Yazarlar ayrıca malzeme karakterizasyonlarına yardımcı olduğu için Prof. Jianfeng Li'ye teşekkür eder.

1. Zn2GeO4: Mn PLNP'lerin sentezi
<ol><li>10 mM sodyum hidroksiti 5 mL deiyonize su içinde çözerek 2 M/L sodyum hidroksit çözeltisi hazırlayın.</li>
	<li>5 mL sodyum hidroksit çözeltisine 2 mM germanyum oksit ekleyerek 0.4 M/L sodyum germanyat çözeltisi hazırlayın ve ardından oda sıcaklığında yaklaşık 30 dakika karıştırın.</li>
	<li>22 mL deiyonize su içeren 100 mL'lik küçük bir behere 4 mM çinko klorür, 0.01 mM manganez nitrat ve 600 μL nitrik asit (% 65 -% 68, ağırlıkça) ekleyin. DİKKAT: Nitrik asit ilavesi kesinlikle bir çeker ocakta yapılmalı ve etrafta açık alev veya ısınma olmadığından emin olunmalıdır.</li>
	<li>Adım 1.3'ün çözeltisi tamamen çözülene kadar kuvvetlice karıştırın.</li>
	<li>Adım 1.4'teki çözeltiye yavaşça 2 mM sodyum germanat çözeltisi ekleyin. Çözeltiye 1 mL polietilen glikol (PEG; 300, Mw) ekleyin.</li>
	<li>Reaksiyon sisteminin pH değerini izlemek için kalibre edilmiş pH metre probunu çözeltiye koyun. Çözeltinin sıçramasını ve karıştırma çubuğu ile prob arasındaki çarpışmayı önlemek için nispeten yumuşak bir karıştırma ayarlayın.</li>
	<li>Çözeltiye damla damla %25-28 kütle fraksiyonuna sahip amonyum hidroksit ekleyin ve incelenecek lüminesans özelliğine bağlı olarak çözeltinin pH'ını 6.0, 8.0 veya 9.4'e ayarlayın. Nanomalzemelerin morfolojisini ve ışıldayan özelliklerini etkilememek için sistemin çok asidik veya çok alkali olmasını önlemek için amonyum hidroksiti yavaşça eklediğinizden ve çözeltinin pH değişikliklerini her zaman izlediğinizden emin olun.</li>
	<li>Beheri sızdırmazlık filmi ile örtün ve çözeltiyi oda sıcaklığında 1 saat karıştırın. Tozun girmesini ve solvent buharlaşmasına neden olmasını önlemek için sistemi havaya maruz bırakmamaya çalışın, aynı zamanda sistem tamamen karıştığında sistemin sıvı seviyesinin sıçramaması için sabit bir hızda karıştırın.</li>
	<li>Çözeltiyi Teflon kaplı bir otoklava aktarın ve 4 saat boyunca 220 °C'de elektrikli termostatik kurutma fırınına koyun. NOT: Sistemin hacmine göre uygun teflon kaplı otoklav seçilmeli ve reaktör temiz tutulmalıdır. Eklenen hammaddelerin hacmi otoklavhacminin 1 / 3'ünü geçmemelidir. Aynı zamanda, elektrikli termostatik kurutma fırınına yerleştirmeden önce otoklavın tamamen kapalı olduğundan emin olun.</li>
	<li>Reaksiyon tamamlandığında elektrikli termostatik kurutma fırınını KAPATIN ve reaktörü çıkarmak için sistemin oda sıcaklığına soğumasını bekleyin. Yüksek sıcaklık ile cilt arasında doğrudan teması önlemek için bir sonraki adıma geçmeden önce reaktör tamamen soğuyana ve basınç güvenli bir aralığa düşene kadar beklediğinizden emin olun.</li>
	<li>Reaktörü yavaşça açın ve reaksiyon çözeltisini iki adet 50 mL'lik santrifüj tüpüne aktarın. Reaktörü 40 mL etanol ile durulayın ve ardından etanol çözeltisini aynı santrifüj tüplerine aktarın.</li>
	<li>Çözeltinin eşit şekilde karıştırılabilmesi için 30 saniye boyunca vorteksleyin, ardından numuneyi oda sıcaklığında 15 dakika boyunca 4000 x g'da santrifüjleyin ve süpernatanı çıkarın.</li>
	<li>Her santrifüj tüpüne 10 mL deiyonize su ekleyin ve ürünü yeniden dağıtmak için 5 dakika (240 W, 40 kHz) sonikat yapın.</li>
	<li>Her bir santrifüj tüpüne 20 mL etanol ekleyin ve çözeltiyi eşit şekilde karıştırmak için 30 saniye boyunca girdaplayın.</li>
	<li>Ürünü daha önce belirtilen ayara göre (4000 x g, 15 dakika) oda sıcaklığında santrifüjlemeye devam edin ve süpernatanı atın.</li>
	<li>Ürünü 2 mL metanol çözeltisi içinde dağıtmak için 5 dakika boyunca ultrasonikat yapın, numuneyi sızdırmazlık filmi ile kapatın ve gelecekteki aydınlatma uygulamaları için numune kontaminasyonunu ve solvent buharlaşmasını önlemek için 4 °C buzdolabında saklayın.</li>
</ol>2. ZnGa2O4 sentezi: Cr PLNP'ler
<ol><li>12 mM Ga(NO3)3.xH2O, 7.2 mM ZnCl2 ve 0.024 mM Cr(NO3)3.9H 2O'yu30 mL deiyonize suda çözün.</li>
	<li>Çözeltiye 1 mL PEG (300, Mw) ekleyin. Çözeltiye amonyum hidroksit (ağırlıkça %25-28) ekleyin, 9.0-9.4 pH'a ulaşmak için hafifçe karıştırın. Çözeltinin pH metreye sıçramadan iyice karışabilmesi için karıştırma hızını kontrol ettiğinizden emin olun.</li>
	<li>Beheri bir sızdırmazlık filmi ile örtün ve çözeltiyi oda sıcaklığında 1 saat karıştırın. Tozun girmesini ve solventin buharlaşmasını önlemek için sistemin havaya maruz kalmasını en aza indirmeye çalışın. Aynı zamanda, iyice karıştırırken sistemin sıçramaması için karıştırma hızını kontrol edin.</li>
	<li>Çözeltiyi Teflon kaplı bir otoklava aktarın ve 6 saat boyunca 220 ° C'de çalıştırın. Sıcaklık oda sıcaklığına düştükten sonra kabı çıkarın. Sonraki işlemlere devam etmeden önce reaksiyon kabının tamamen soğuduğundan ve basıncın güvenli bir aralığa düştüğünden emin olun ve ayrıca yüksek sıcaklıkların cilt ile doğrudan temasından kaçının.</li>
	<li>Reaksiyon çözeltisini iki adet 50 mL'lik santrifüj tüpüne aktarın. Reaktörü 40 mL etanol ile durulayın ve ardından etanol çözeltisini aynı santrifüj tüplerine aktarın.</li>
	<li>Çözeltiyi karıştırmak için 30 saniye vorteksleyin ve ardından numuneyi oda sıcaklığında 15 dakika boyunca 4000 x g'da santrifüjleyin ve süpernatanı çıkarın.</li>
	<li>Her santrifüj tüpüne 10 mL deiyonize su ekleyin ve ürünü yeniden dağıtmak için 5 dakika boyunca sonikat yapın.</li>
	<li>Her bir santrifüj tüpüne 20 mL etanol ekleyin ve çözeltiyi eşit şekilde karıştırmak için 30 saniye boyunca girdaplayın. Ürünü daha önce belirtildiği gibi oda sıcaklığında (4000 x g, 15 dakika) santrifüjlemeye devam edin ve süpernatanı atın.</li>
	<li>Ürünü 2 mL deiyonize su içinde dağıtmak için 5 dakika boyunca ultrasonikat yapın ve numuneyi saklamak için bir sızdırmazlık filmi ile kapatın.</li>
</ol>3. Hammaddeler için saflaştırma
<ol><li>Metil metakrilatı (MMA) aşağıda açıklandığı gibi kolon kromatografisi ile saflaştırın.<ol><li>Sütunun yarısını alkali alüminyum oksit (100-200 ağ) ile doldurun ve bir cam çubukla hafifçe sıkıştırın. Kolonu alüminyum oksit ile doldururken, ayırma verimliliğini artırmak için dolgu maddesinin eşit dağılımına ve düzgün sıkıştırılmasına dikkat edin.</li>
		<li>Az miktarda MMA ekleyin ve aşağıdaki PTFE gaz kelebeği pistonunu açın. Çözücü tabakası tüm alüminyum oksidi ıslattığında ve sıvı dışarı aktığında, daha fazla MMA ekleyin ve bu işlemi birkaç kez tekrarlayın. Bazik alüminyum okside eklenen tüm MMA'nın kütle oranının 1:50 olduğu zaman: 1:50 işlemin sonunu temsil eder.</li>
		<li>Toplanan son MMA numunesini bir cam şişeye koyun, bir sızdırmazlık filmi ile kapatın ve 4 °C'de saklayın. DİKKAT: MMA'nın güçlü uçuculuğu nedeniyle tüm süreç bir çeker ocakta gerçekleştirilmelidir. Aynı zamanda operatörler maske ve laboratuvar önlüğü giymelidir.</li>
	</ol></li>
	<li>Azobisizobütironitril'i (AIBN) aşağıda tarif edildiği gibi yeniden kristalleştirerek saflaştırın.<ol><li>Hacim oranı 7:3 etanol ve damıtılmış su olan 50 mL'lik karışık bir çözelti hazırlayın ve çözeltiyi ısıtın.</li>
		<li>Çözelti kaynarken 5 g AIBN ekleyin ve çözeltiyi eşit şekilde karıştırmak için karıştırın.</li>
		<li>Çözünmeyen safsızlıkları aşağıda açıklandığı gibi sıcak filtrasyon ile giderin.<ol><li>Filtre kağıdını üçgen huninin iç duvarına sıkıca yerleştirin ve filtre kağıdının huninin kenarının altında olduğundan emin olun.</li>
			<li>Cam çubuğu filtre kağıdının üç katmanlı bölümüne yerleştirin. Cam çubuk, filtre kağıdının üç katmanlı bölümüne yerleştirilmezse, filtre kağıdını delerek verimsiz filtrelemeye yol açabilir.</li>
			<li>Çözeltiyi içeren beherin ucunu cam çubuğa yakın bir yere yerleştirin ve sıcakken dökün. Bu adımın amacı, sıvı damlacıklarının sıçramasını önlemektir.</li>
			<li>Beheri 10 mL soğuk damıtılmış su ile durulayın ve yukarıdaki filtreleme işlemini tekrar gerçekleştirin; 3x tekrarlayın.</li>
		</ol></li>
		<li>Çözelti, soğutma sırasında çözünürlüğün azalması nedeniyle aşırı doygun hale gelir ve kristallerin çökelmesine neden olur. Toplanan çözeltiyi soğutma ve kristalizasyon için 4 °C'de bir buzdolabına koyun. Numune, beyaz iğne benzeri kristaller durumunda görünecektir.</li>
		<li>Numuneyi alüminyum folyo ile kapatın ve 4 °C'de saklayın. DİKKAT AIBN'nin toksisitesi nedeniyle çalışma sırasında koruyucu önlemler alınmalı, aynı zamanda açık alevler, yüksek sıcaklıklar ve oksitleyici maddelerle temastan kaçınılmalıdır.</li>
	</ol></li>
</ol>4. Metil metakrilatın (MMA) kopolimerizasyonu
<ol><li>Su banyosu sıcaklığını 80 °C'ye ayarlayın. NOT: Suyun sıcaklığı, polimerizasyon hızı üzerinde ciddi bir etkiye sahiptir ve bu nedenle nihai ürün oluşumunu etkiler. Bu nedenle, su banyosunun sıcaklığının çok yüksek olmaması kesinlikle garanti edilmelidir.</li>
	<li>100 mL patlıcan şeklindeki bir şişeye 20 g MMA tartın. Deneyden önce kabı kuru tutun. NOT: Patlıcan şeklindeki şişe, su banyosu ısıtmasını ve sistemdeki havanın nitrojen ile değiştirilmesini kolaylaştırmak için seçilmiştir. Maske takarken numuneyi iyi havalandırılan bir ortamda tartmaya çalışın.</li>
	<li>Önceden hazırlanmış Zn2GeO4: Mn metanol çözeltisini reaksiyon kabına ekleyin.</li>
	<li>Numuneyi ultrason yardımıyla oda sıcaklığında yaklaşık 10 dakika (240 W, 40 kHz) MMA'da iyice çözün. Solvent buharlaşmasını önlemek ve ultrasonikasyon işlemi sırasında aşırı yüksek sıcaklıklardan kaçınmak için reaksiyon kabını kapalı tutun.</li>
	<li>Çözeltiye 0.012 g AIBN ekleyin ve çözeltiyi tamamen karıştırın. NOT: AIBN susuz koşullar altında kullanılmalı ve deney işleminin çevresinde açık alev olmadığından emin olunmalıdır. Koruyucu giysiler giydiğinizden emin olun.</li>
	<li>Şişeyi 80 °C'lik bir su banyosuna yerleştirin veN2 ile reaksiyon sistemindeki havayı yaklaşık 35 dakika boyunca boşaltın. Reaksiyon sona ermek üzereyken, reaksiyon kabını hafifçe sallayın. Çözelti kuvvetli bir şekilde sallanmazsa, reaksiyonun başarılı olduğunu kanıtlar. NOT: Reaksiyon süresi su banyosunun sıcaklığına göre değişecektir. Su banyosunun sıcaklığının 80 °C'ye ulaştığından emin olun ve 35 dakika boyunca zamanlamaya başlayın.</li>
	<li>Reaksiyon bittikten sonra, reaksiyon kabını hızlı bir şekilde soğutmak için hızlı bir şekilde bir buz banyosuna aktarın. NOT: MMA'nın aşırı ön polimerizasyonunu önlemek için bu işlem mümkün olduğunca hızlı olmalıdır ve reaksiyon aralığı sırasında buz banyosu önceden hazırlanabilir.</li>
	<li>Çözeltiyi yavaşça iki boyutlu veya üç boyutlu bir kalıba dökün, kalıbı hedef malzemeyi elde etmek için 40 °C'de 10 saat, 70 °C'de 8 saat ve 100 °C'de 2 saat daha elektrikli termostatik kurutma fırınına koyun.</li>
	<li>Reaksiyon durduktan sonra elektrikli termostatik kurutma fırınını kapatın ve oda sıcaklığına soğumaya bırakın. Yüksek sıcaklık ile vücut arasındaki doğrudan temastan kaynaklanan cilt yanıklarını önlemek için reaksiyon sistemi yeterince soğuduktan sonra kalıbı çıkarmak için elektrikli termostatik kurutma fırınını açın.</li>
	<li>Kalıbı dikkatlice çıkarın ve polimerize PMMA numunesini (ZGO: Mn-PMMA) yaklaşık 3 dakika boyunca bir UV lambasına maruz bırakın. Örneğin, şeffaf bir ZGO: Mn-PMMA filmi, H harfi şeklindeki siyah bir karton kesikten ultraviyole ışığa maruz bırakırken, karşılık gelen bir yeşil fosforlu emisyon modeli elde edilir. Desen 5 dakika sonra silinebilir. Daha sonra, yeni ışıldayan desenler oluşturarak, farklı harfler şeklinde başka bir siyah karton kesik kullanılarak işlem tekrarlanabilir.</li>
</ol>

Kalıcı Lüminesan Nanopartiküllerin Hidrotermal Sentezi

Açıklanacak bir şey yok.

Bu makale, kalıcı ışıldayan nanomalzemeler için bir sentez yöntemi ve renk oluşturma uygulamaları için polimerizasyon tanıktır. Malzemeler, ultraviyole ışığın uyarılmasını durdurduktan sonra son derece kararlı optik özellikler ve görünür bir parlama gösterdi. Kalıcı bir ışıldayan nanomalzeme (Zn2GeO4: Mn), farklı pH'a sahip bir hidrotermal yöntem kullanılarak hazırlandı (Şekil 1A). TEM görüntüsü, pH'ı 9.4 olan ZGO: Mn PLNP'lerin...

Kalıcı lüminesans (PL), ultraviyole ışıktan, görünür ışıktan, X-ışınlarından veya diğer uyarma kaynaklarından enerji depolayabilen ve daha sonra saniyeler, dakikalar, saatler ve hatta günler boyunca foton emisyonu şeklinde serbest bırakabilen benzersiz bir optik işlemdir1. Sürekli ışık fenomeninin keşfi, 1000 yıl önce bir ressamın yanlışlıkla karanlıkta parlayan bir tablo keşfetmesiyle eski Çin'deki Song hanedanından kaynaklandı. Daha sonra bazı doğal hammaddelerin ve minerallerin güneş ışığını emebileceği ve daha sonra karanlıkta parlayabileceği ve hatta büyüleyici parlayan incilere dönüştürülebileceği bulundu2. Bununla birlikte, kalıcı fosforların ilk yeterli kaydının, 17. yüzyılın başlarında Bologna taşından PL emisyonunun keşfine kadar izlenmesi gerekiyordu, bu da karanlıktasarıdan turuncuya bir parıltı verdi 1,2,3,4. Daha sonra, BaS'taki Cu+'nın doğal safsızlıklarının bu kalıcı lüminesans fenomeninde önemli bir rol oynadığı keşfedildi 1,4. 1990'ların ortalarına kadar, kalıcı fosforların üretimi büyük ölçüde sülfürler5 ile sınırlıydı. 1996 yılında, Matsuzawa ve ark. son derece parlak bir ardıl ışıma gösteren yeni bir metal oksit (SrAl2O4: Eu2 +, Dy3 +) fosfor bildirdi ve bu da kalıcı lüminesans araştırmasınıngenişlemesini büyük ölçüde uyardı 6.
Kalıcı ışıldayan malzemelerin benzersiz özellikleri esas olarak iki tür aktif merkezden türetilir: emisyon merkezleri ve tuzak merkezleri 1,7,8. Bunlar arasında, birincisi emisyon dalga boyunu belirlerken, sürekli yoğunluk ve zaman esas olarak tuzak merkezleri tarafından belirlenir. Bu nedenle, PL malzemelerin tasarımı, istenen emisyon dalga boyunu ve uzun ömürlü lüminesansı 9,10 elde etmek için her iki yönü de dikkate almalıdır. Emisyon merkezleri, 5d ila 4f veya 4f ila 4f geçişli lantanit iyonları, d'den d'ye geçişli geçiş metal iyonları veya p'den s'yegeçişleri 1,11,12,13 olan geçiş sonrası metal iyonları olabilir. Öte yandan, tuzak merkezleri, genellikle radyasyon yaymayan, bunun yerine uyarma enerjisini bir süre depolayan ve daha sonra termal veya diğer fiziksel aktivasyon yoluyla kademeli olarak yayan merkeze bırakan kafes kusurları veya çeşitli yardımcı maddelerden14,15 oluşur16,17. Farklı konakçılara ve katkı maddelerine sahip birçok fosfor bildirilmiştir. Şimdiye kadar, inorganik metal bileşiklerinin18, metal-organik çerçevelerin8, bazı organik kompozitlerin19 ve polimerlerin20'nin PL özelliklerine sahip olduğu bulunmuştur. Son yıllarda, kontrol edilebilir enerji depolama ve foton salma özelliklerine sahip derin tuzak kalıcı ışıldayan malzemeler, bilgi depolama21, çok katmanlı sahteciliğe karşı koruma22 ve gelişmiş ekranlarda23 büyük potansiyel uygulamalar göstermiştir.
Yukarıdaki bileşime dayanarak, BaZrSi3O97, Y2O2S24, Ca14Mg2 (SiO4) 825, CaAl2O 4 26, SrAl2O4 26,27 ve Sr2MgSi2O728 gibi çeşitli matrislere sahip PLNP'ler başarıyla tasarlanmış ve sentezlenmiştir Lüminesans merkezlerinin, konakçı kafesin kristal alan etkisine güçlü bir şekilde bağlı olduğu çok katkılı ışıldayan merkezlerle, farklı dopinglerle üretilen veya iyileştirilen kusurlar, art arda ışıma yoğunluğunu ve süresini kontrol etmek için yardımcı merkezler olarak hizmet eder. Birlikte dopinge ek olarak, Y3Al2Ga3O1229, BaGa2O430, Ca2SnO431, CdSiO332 ve Zn3Ga2Ge2O1033 matrisli heterojen PLNP'ler gibi tek bir aktivatör durumunda da uzun süreli emisyon gözlenebilir. Germanat bazlı üçlü oksitler, ayarlanabilir emisyon, tekrarlanabilir ve kararlı lüminesans, yüksek kuantum verimi, çevre dostu ve geniş kullanılabilirliğe sahip tipik geniş bant aralıklı yarı iletken malzemelerolan Ca2Ge7O16, Zn2GeO4, BaGe4O9, vb. içerir 34,35,36. Bu avantajlar onu iyi bir aktivatör tipi fotolüminesan taşıyıcı yapar. Son birkaç yılda, çeşitli mikro yapılara sahip germanatlar35,37, geleneksel katı hal reaksiyonları veya kimyasal çözelti yöntemleri ile hazırlanmıştır ve bu özellikler Zn2GeO4'ü sterilizasyonda yararlı kılar 38, sahteciliğe karşı koruma39, kataliz40, ışık diyotları41 , biyoalgılama42, pil anotları43, dedektörler44,45 vb.
PL malzemelerinin uygulamasını genişletmek için, düzgün ve kalıcı ışıldayan nanopartiküllerin kontrol edilebilir sentezi geliştirilmiştir. On yıl önce, kalıcı fosforlar katı hal sentezi46 ile sentezlendi. Bununla birlikte, sentez işlemi sırasındaki uzun reaksiyon süresi ve yüksek tavlama sıcaklığı, biyomedikal gibi diğer alanlardaki uygulamalarını sınırlayan büyük ve düzensiz fosforlarla sonuçlandı. 2007 yılında Chermont ve ark. nanopartikülleri sentezlemek için ilk kez sol-jel yaklaşımını kullandı ve Ca0.2Zn0.9Mg0.9Si2O6: Eu2+, Dy3+, Mn2 + hazırladı ve bu da PLNP47 çağını açtı. Bununla birlikte, yukarıdan aşağıya sentez stratejisine, kontrol edilemeyen boyut ve morfoloji gibi problemler eşlik eder, bu nedenle araştırmacılar, PLNP'lerin kontrol edilebilir aşağıdan yukarıya sentezinin geliştirilmesinde çok fazla çalışma yaptılar. 2015 yılından bu yana, şablon sentez yöntemi, hidrotermal/çözücü termal yöntemi, sol-jel yöntemi ve tek tip ve kontrol edilebilir PLNP'lerinsentezi için diğer ıslak kimyasal sentez yöntemleri gibi çeşitli sentez yöntemleri birbiri ardına ortaya çıkmıştır 47,48,49,50. Bunlar arasında, hidrotermal sentez, özel yapılara ve özelliklere sahip bileşikler veya malzemeler hazırlamak için ayarlanabilir ve hafif bir sentetik yöntem sağlayabilen nanomalzemelerin hazırlanması için en yaygın kullanılan yöntemlerden biridir51.
Burada, Zn2GeO4: Mn PLNP'leri hidrotermal yöntemle 1D nanoçubuk morfolojisi ile sentezlemek ve onlara daha fazla aydınlatma uygulaması için sert bir ortam sağlamak için ayrıntılı bir deneysel prosedür sunuyoruz. Emisyon dalga boyu ve ardıl ışıma bozunma eğrisi dahil olmak üzere PLNP'lerin lüminesans özelliklerinin, öncünün pH değeri ayarlanarak değiştirilebileceği bulundu. Öte yandan, bu yöntemin çok yönlülüğünü vurgulamak için, ultraviyole ışıkla (365 nm) uyarıldıktan sonra yakın kızılötesi bölgede son ışıma emisyonu (697 nm) sergileyen matris olarak ZnGa2O4 (ZnGa2O4: Cr) kullanarak ışıma merkezi olarak Cr ile PLNP'leri de sentezliyoruz. Bu makale esas olarak, iki boyutlu ve üç boyutlu sanat eserlerinin üretimi ve görselleştirilmesi için öncü çözeltinin pH değeri 9.4 olan Zn2GeO4: Mn'ye odaklanmaktadır. Zn2GeO4: Mn, 365 nm ultraviyole ışığın uyarılması altında güçlü yeşil ışık emisyonu (~ 537 nm) elde eden ışıldayan merkez olarak Mn iyonlarına sahip bir nanomalzeme türüdür. Aynı zamanda, uyarma durdurulduktan sonra sürekli yeşil ışık hala görülebilir. PLNP'lerin metil metakrilat içinde polimerizasyonunu teşvik etmek için, hidrotermal sentez işlemi sırasında ligandlar (Poli-etilen glikol) ilave edildi ve daha sonra PLNP'ler, iki boyutlu veya üç boyutlu bir kalıpta metil metakrilat (MMA) ile polimerize edildi, böylece düzgün bir şekilde kalıptan çıkarken parlayan sanat eserleri oluşturabilir.
Bu protokol, gelişmiş renk oluşturmada PLNP'lerin hidrotermal sentezi, polimerizasyon reaksiyonları ve ışıldayan uygulamaları için uygun bir yöntem sağlar. Nanokristal büyümesi sırasında pH, sıcaklık ve kimyasal reaktiflerdeki herhangi bir farklılık, PLNP nanoyapılarının boyutunu ve optik özelliklerini etkileyecektir. Bu ayrıntılı protokol, alandaki yeni araştırmacıların, daha geniş uygulamalar için hidrotermal bir yöntem kullanarak PLNP'lerin tekrarlanabilirliğini geliştirmelerine yardımcı olmayı amaçlamaktadır.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>azobisisobutyronitrile (99%)</td>
			<td>Macklin</td>
			<td>A800354</td>
			<td>Further purification required</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>methyl methacrylate(99%)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M55909</td>
			<td>Further purification required</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>deionized water</td>
			<td>Merck</td>
			<td>ZEQ7016T0C</td>
			<td>Milli-Q&#160;Direct Water Purification System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>alkaline aluminum oxide (100-200 mesh)</td>
			<td>Macklin</td>
			<td>A800033</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;ammonium hydroxide&#160; (25%-28%, wt)</td>
			<td>Macklin</td>
			<td>A801005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>beaker&#160;</td>
			<td>Synthware</td>
			<td>B220100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>chromium(III) nitrate nonahydrate (99.95%)</td>
			<td>Aladdin</td>
			<td>C116448</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>centrifuge</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>75004250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>column</td>
			<td>Synthware</td>
			<td>C184464CR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>digital camera</td>
			<td>&#160;Canon</td>
			<td>EOS M50 Mark II</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>electric thermostaticdrying oven</td>
			<td>Longyue</td>
			<td>LDO-9036A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ethanol (99.7%)</td>
			<td>Greagent</td>
			<td>1158566</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gallium nitrate hydrate(99.9%)</td>
			<td>Aladdin</td>
			<td>G109501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>germanium oxide (99.99%)</td>
			<td>Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd</td>
			<td>51009860</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glass rod</td>
			<td>Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd</td>
			<td>91229401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>powder X-Ray Diffractometer</td>
			<td>D2 PHASER DESKTOP XRD</td>
			<td>BRUKER</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>manganese nitrate (98%)</td>
			<td>Macklin</td>
			<td>M828399</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>methanol (99.5%)</td>
			<td>Greagent</td>
			<td>1226426</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nitric acid (65.0-68.0%, wt)</td>
			<td>Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd</td>
			<td>10014508</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH meter</td>
			<td>Shanghai Leici Sensor Technology Co., Ltd</td>
			<td>PHS-3C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polyethylene glycol (300, Mw)</td>
			<td>Adamas</td>
			<td>01050882(41713A)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sealing film</td>
			<td>Parafilm</td>
			<td>2025722</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium hydroxide (GR)</td>
			<td>Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd</td>
			<td>10019764</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>spectrometer</td>
			<td>Horiba</td>
			<td>Fluorolog-3&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>transmission electron microscope</td>
			<td>JEOL&#160;</td>
			<td>JEM-1400 Plus</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>transmission electron microscope</td>
			<td>JEOL</td>
			<td>2100 Plus&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>triangular funnel</td>
			<td>Synthware</td>
			<td>F181975</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ultrasound machine</td>
			<td>centrifuge</td>
			<td>JP-040S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>zinc chloride (98%)</td>
			<td>Greagent</td>
			<td>01113266/G81783A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of persistent luminescent nanoparticles for rewritable displays and illumination applications

Kalıcı ışıldayan nanopartiküller (PLNP'ler), uyarma durduktan sonra bile uzun ömürlülük ve sağlam emisyon sağlama yeteneklerine sahiptir. PLNP'ler, bilgi ekranları, veri şifreleme, biyolojik görüntüleme ve sürekli ve canlı parlaklığa sahip sanatsal dekorasyon dahil olmak üzere çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve çeşitli yenilikçi teknoloji ve sanatsal projeler için sınırsız olanaklar sunmaktadır. Bu protokol, PLNP'lerin hidrotermal sentezi için deneysel bir prosedüre odaklanmaktadır. Zn2GeO4: Mn (ZGO: Mn) veya ZnGa2O4: Cr'de bir ışıldayan merkez olarak hizmet eden Mn2 + veya Cr3 + ile kalıcı ışıldayan nanomalzemelerin başarılı sentezi, bu sentetik yöntemin evrenselliğini vurgulamaktadır. Öte yandan, ZGO: Mn'nin optik özellikleri, protokolün ayarlanabilirliğini gösteren öncü çözeltilerin pH'ı ayarlanarak değiştirilebilir. 3 dakika boyunca 365 nm dalga boyunda ultraviyole (UV) ile şarj edildiğinde ve ardından durdurulduğunda, PLNP'ler verimli ve tutarlı bir şekilde ardıl ışıma üretme konusunda olağanüstü bir kapasite sergiler, bu da onları iki boyutlu yeniden yazılabilir ekranlar ve üç boyutlu şeffaf, parlak sanat eserleri yapmak için ideal kılar. Bu yazıda özetlenen bu protokol, daha fazla aydınlatma ve görüntüleme uygulamaları için kalıcı ışıldayan nanopartiküllerin sentezi için uygun bir yöntem sağlayarak bilim ve sanat alanları için yeni beklentiler açmaktadır.

Persistent luminescence (PL) is a unique optical process that can store energy from ultraviolet light, visible light, X-rays, or other excitation sources and then release it in the form of photon emission for seconds, minutes, hours, or even for days1. The discovery of continuous luminous phenomenon originated from the Song dynasty in ancient China 1000 years ago when a painter accidentally discovered a painting that glowed in the dark. It was later found that some natural raw materials and minerals could absorb sunlight and then glow in the dark and can even be made into fascinating glowing pearls2. However, the first adequate record of persistent phosphors needed to be traced back to the discovery of PL emission from Bologna stone in the early 17th century, which gave off a yellow to orange afterglow in the dark1,2,3,4. Later, it was discovered that the natural impurities of Cu+ in BaS played an important role in this persistent luminescence phenomenon1,4. Until the mid-1990s, the production of persistent phosphors was largely limited to sulfides5. In 1996, Matsuzawa et al. reported a new metal oxide (SrAl2O4:Eu2+, Dy3+) phosphor showing extremely bright afterglow, which greatly stimulated the expansion of persistent luminescence research6.
The unique properties of persistent luminescent materials are mainly derived from two kinds of active centers: emission centers and trap centers1,7,8. Among them, the former determines the emission wavelength, while the sustained intensity and time are mainly determined by the trap centers. Therefore, the design of PL materials should take both aspects into consideration in order to achieve the desired emission wavelength and long-lasting luminescence9,10. The emission centers can be lanthanide ions with 5d to 4f or 4f to 4f transitions, transition metal ions with d to d transitions, or post-transition metal ions with p to s transitions1,11,12,13. On the other hand, trap centers are formed by lattice defects or various co-dopants14,15, which usually do not emit radiation but instead store the excitation energy for a while and then gradually release it to the emitting center through thermal or other physical activation16,17. Many phosphors with different hosts and dopant ions have been reported. So far, inorganic metal compounds18, metal-organic frameworks8, certain organic composites19, and polymers20 have been found to have PL properties. In recent years, deep trap persistent luminescent materials with controllable energy storage and photon release properties have shown great potential applications in information storage21, multi-layer anti-counterfeiting22, and advanced displays23.
Based on the above composition, PLNPs with various matrices have been successfully designed and synthesized, such as BaZrSi3O97, Y2O2S24, Ca14Mg2(SiO4)825, CaAl2O426, SrAl2O426,27 , and Sr2MgSi2O728 with multi-doped luminescent centers, in which the luminescence centers strongly depend on the crystal field effect of the host lattice, while the defects generated or improved by different doping serve as auxiliary centers to control the afterglow intensity and duration. In addition to co-doping, long-lasting emission can also be observed in the case of only one activator, such as heterogeneous PLNPs with the matrix of Y3Al2Ga3O1229, BaGa2O430, Ca2SnO431, CdSiO332 , and Zn3Ga2Ge2O1033. Germanate-based ternary oxides include Ca2Ge7O16, Zn2GeO4, BaGe4O9, etc., which are typical wide-bandgap semiconductor materials with tunable emission, reproducible and stable luminescence, high quantum yield, environmental friendliness and wide availability34,35,36. These advantages make it a good activator-type photoluminescent carrier. In the past few years, germanates with various microstructures35,37, have been prepared by conventional solid-state reactions or chemical solution methods, and these characteristics make Zn2GeO4 useful in sterilize38, anti-counterfeiting39, catalysis40, light diodes41 , biosensing42, battery anodes43, detectors44,45, etc.
In order to expand the application of PL materials, the controllable synthesis of uniform and persistent luminescent nanoparticles has been developed. A decade ago, persistent phosphors were synthesized by solid-state synthesis46. However, the long reaction time and high annealing temperature during the synthesis process resulted in large and irregular phosphors, which limited their application in other fields such as biomedicine. In 2007, Chermont et al. used sol-gel approach to synthesize nanoparticles for the first time and prepared Ca0.2Zn0.9Mg0.9Si2O6: Eu2+, Dy3+, Mn2+, which opened the era of PLNPs47. However, the top-down synthesis strategy is accompanied by problems such as uncontrollable size and morphology, so researchers have done a lot of work in the development of controllable bottom-up synthesis of PLNPs. Since 2015, various synthesis methods have emerged one after another, such as the template synthesis method, hydrothermal/solvent thermal method, sol-gel method and other wet chemical synthesis methods for the synthesis of uniform and controllable PLNPs47,48,49,50. Among them, hydrothermal synthesis is one of the most commonly used methods for preparing nanomaterials, which can provide an adjustable and mild synthetic method to prepare compounds or materials with special structures and properties51.
Here, we present a detailed experimental procedure for synthesizing Zn2GeO4: Mn PLNPs with 1D nanorods morphology via the hydrothermal method and providing them with a rigid environment for further illumination applications. It was found that the luminescence properties of PLNPs, including emission wavelength and afterglow decay curve, can be changed by adjusting the pH value of the precursor. On the other hand, to emphasize the versatility of this method, we also synthesize PLNPs with Cr as the luminescent center using ZnGa2O4 as the matrix (ZnGa2O4: Cr), which exhibits afterglow emission (697 nm) in the near-infrared region after being excited by ultraviolet light (365 nm). This article mainly focuses on Zn2GeO4: Mn whose pH value of precursor solution is 9.4 for two-dimensional and three-dimensional artworks production and visualization. Zn2GeO4: Mn is a type of nanomaterial with Mn ions as the luminescent center which obtains strong green light emission (~ 537 nm) under the excitation of 365 nm ultraviolet light. At the same time, the continuous green light can still be seen after stopping excitation. In order to promote the polymerization of PLNPs in methyl methacrylate, ligands (Poly-ethylene glycol) were added during the hydrothermal synthesis process, and then PLNPs were polymerized with methyl methacrylate (MMA) in a two-dimensional or three-dimensional mold so that it can form glowing artwork while smoothly demolding.
This protocol provides a feasible method for the hydrothermal synthesis, polymerization reactions, and luminescent applications of PLNPs in advanced color rendering. Any differences in pH, temperature, and chemical reagents during nanocrystal growth will affect the size and optical properties of PLNP nanostructures. This detailed protocol aims to help new researchers in the field to improve the reproducibility of PLNPs using a hydrothermal method for further wider applications.

Yazar Spotlight: Fonksiyonel Nanomalzemelerle Biyogörüntüleme ve Tedaviyi Geliştirme

Yeniden Yazılabilir Ekranlar ve Aydınlatma Uygulamaları için Kalıcı Lüminesan Nanopartiküllerin Sentezi

Our research focuses on developing functional nanomaterials based on precise biotechnology. We aim to achieve bioimaging disease treatment, and physiological function regulation in a minimally invasive and highly selective fashion by using nano composites with luminescence, thermal magnetic, and acoustic properties. We have demonstrated that utilizing a rigid backbone chain polymer, polymethyl methacrylate as the matrix, purely polycyclic aromatic hydrocarbons can exhibit stable and exceptionally long phosphorescent lifetimes, showcasing purely organic room temperature phosphorescent properties.We expect that this protocol not only provide a detailed experimental procedure for the hydrothermal synthesis of long-lasting imaging nanomaterials, but also introduce the method for the copolymerization of persistent luminescent nanoparticles and MMA to further achieve ultraviolet mediated rewriteable and luminescent applications. The hydrothermal synthesis masses of persistent luminescent nanoparticles could restrict the application of certain temperature sensitive substance since they require relatively high reaction temperatures. Consequently, the selection of an appropriate synthesis method should be contingent on specific application and requirement.The main research directions in our laboratory include the development of temperature-sensitive luminescence nanoprobe for microscopic temperature monitoring, immune cells selective nanocomposite for immune imaging and therapy, and the establishment of new acoustic and magnetic responsive materials.

Zn2GeO4: Mn (ZGO: Mn) PLNP'lerin sentez diyagramı Şekil 1'de gösterilmiştir. Amfifilik polimer Poli-etilen glikol (PEG), ligand içermeyen Zn2GeO4: Mn (ZGO: Mn) nanoçubuklarını MMA ortamında daha iyi çözünecek şekilde modifiye etmek için eklenir. İlk olarak pH'ı 9.4 olan ZGO:Mn'nin transmisyon elektron mikroskobu (TEM), yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu (HRTEM) görüntüleri toplanır (?...

Kalıcı ışıldayan nanomalzemelerin (PLNP'ler) sentezi ve bunların ultraviyole ışık (365 nm) ışınlaması altında ışıma sonrası efekti kullanan yeniden yazılabilir ekranlarda ve sanatsal işlemede potansiyel uygulamaları için bir protokol sunulmuştur.

Persistent luminescent nanoparticles (PLNPs) possess the capabilities to maintain extended longevity and robust emission even after the excitation has ...

Araştırmamız, hassas biyoteknolojiye dayalı fonksiyonel nanomalzemeler geliştirmeye odaklanmaktadır. Lüminesans, termal manyetik ve akustik özelliklere sahip nano kompozitler kullanarak biyogörüntüleme, hastalık tedavisi ve fizyolojik fonksiyon regülasyonunu minimal invaziv ve oldukça seçici bir şekilde gerçekleştirmeyi amaçlıyoruz. Matris olarak sert bir omurga zinciri polimeri olan polimetil metakrilat kullanarak, tamamen polisiklik aromatik hidrokarbonların, tamamen organik oda sıcaklığında fosforlu özellikler sergileyen, kararlı ve son derece uzun fosforlu ömürler sergileyebileceğini gösterdik.Bu protokolün sadece uzun ömürlü görüntüleme nanomalzemelerinin hidrotermal sentezi için ayrıntılı bir deneysel prosedür sağlamakla kalmayıp, aynı zamanda ultraviyole aracılı yeniden yazılabilir ve ışıldayan uygulamaları daha da elde etmek için kalıcı ışıldayan nanopartiküllerin ve MMA'nın kopolimerizasyonu yöntemini tanıtmasını bekliyoruz. Kalıcı ışıldayan nanopartiküllerin hidrotermal sentez kütleleri, nispeten yüksek reaksiyon sıcaklıkları gerektirdiğinden, sıcaklığa duyarlı belirli maddelerin uygulanmasını kısıtlayabilir. Sonuç olarak, uygun bir sentez yönteminin seçimi, özel uygulama ve gereksinime bağlı olmalıdır.Laboratuvarımızdaki ana araştırma yönleri arasında mikroskobik sıcaklık izleme için sıcaklığa duyarlı lüminesans nanoprobunun geliştirilmesi, immün görüntüleme ve tedavi için immün hücreler seçici nanokompozit ve yeni akustik ve manyetik duyarlı malzemelerin kurulması yer almaktadır.

synthesis-persistent-luminescent-nanoparticles-for-rewritable

Research

JoVE Journal

Chemistry

Synthesis of Persistent Luminescent Nanoparticles for Rewritable Displays and Illumination Applications

913 Görüntüleme.  Shanghai Tech University. Araştırmamız, hassas biyoteknolojiye dayalı fonksiyonel nanomalzemeler geliştirmeye odaklanmaktadır. Lüminesans, termal manyetik ve akustik özelliklere sahip nano kompozitler kullanarak biyogörüntüleme, hastalık tedavisi ve fizyolojik fonksiyon regülasyonunu minimal invaziv ve oldukça seçici bir şekilde gerçekleştirmeyi amaçlıyoruz. Matris olarak sert bir omurga zinciri polimeri olan polimetil metakrilat kullanarak, tamamen polisiklik aromatik hidrokarbonların, tamamen or...