Name: Author Spotlight: Advancing Bioimaging and Therapy with Functional Nanomaterials
Uploaded: 2024-09-13T12:40:00
Description: Persistent luminescent nanoparticles (PLNPs) possess the capabilities to maintain extended longevity and robust emission even after the excitation has ...

Die Autoren danken der National Natural Science Foundation of China (82001945), dem Shanghai Pujiang Program (20PJ1410700) und dem Starting Grant der ShanghaiTech University. Die Autoren danken dem Centre for High-resolution Electron Microscopy (ChEM), School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University (No. EM02161943) für die Unterstützung der Materialcharakterisierung. Die Autoren danken dem Analytical Instrumentation Center (#SPST-AIC10112914), der School of Physical Science and Technology der ShanghaiTech University für die Unterstützung bei Spektraltests und XRD-Tests. Die Autoren danken auch Prof. Jianfeng Li für die Hilfe bei den Materialcharakterisierungen.

1. Synthese von Zn2GeO 4: Mio PLNPs
<ol><li>Bereiten Sie 2 m/l Natriumhydroxidlösung vor, indem Sie 10 mM Natriumhydroxid in 5 mL entionisiertem Wasser auflösen.</li>
	<li>Bereiten Sie 0,4 m/l Natriumgermanatlösung vor, indem Sie 2 mM Germaniumoxid in 5 mL Natriumhydroxidlösung geben und dann etwa 30 Minuten lang bei Raumtemperatur rühren.</li>
	<li>Geben Sie 4 mM Zinkchlorid, 0,01 mM Mangannitrat und 600 μl Salpetersäure (65 %-68 Gew.-%) in ein 100 mL klei...

Hydrothermal Synthesis of Persistent Luminescent Nanoparticles

In diesem Artikel wird eine Synthesemethode für persistente lumineszierende Nanomaterialien und die Polymerisation für Farbwiedergabeanwendungen vorgestellt. Die Materialien zeigten extrem stabile optische Eigenschaften und ein sichtbares Nachleuchten nach Beendigung der Anregung durch ultraviolettes Licht. Ein persistentes lumineszierendes Nanomaterial (Zn2GeO4: Mn) wurde mit einem hydrothermalen Verfahren mit unterschiedlichem pH-Wert hergestellt (Abbildung 1A). Das...

Persistente Lumineszenz (PL) ist ein einzigartiger optischer Prozess, der Energie aus ultraviolettem Licht, sichtbarem Licht, Röntgenstrahlen oder anderen Anregungsquellen speichern und dann in Form von Photonenemission für Sekunden, Minuten, Stunden oder sogar für Tage abgebenkann 1. Die Entdeckung des kontinuierlichen Leuchtphänomens stammt aus der Song-Dynastie im alten China vor 1000 Jahren, als ein Maler zufällig ein Gemälde entdeckte, das im Dunkeln leuchtete. Später stellte sich heraus, dass einige natürliche Rohstoffe und Mineralien Sonnenlicht absorbieren und dann im Dunkeln leuchten und sogar zu faszinierenden Leuchtperlen verarbeitet werden können2. Der erste adäquate Nachweis persistenter Leuchtstoffe musste jedoch auf die Entdeckung der PL-Emission aus dem Bologna-Stein im frühen 17. Jahrhundert zurückgeführt werden, die im Dunkeln ein gelbes bis orangefarbenes Nachleuchten abgab 1,2,3,4. Später wurde entdeckt, dass die natürlichen Verunreinigungen von Cu+ in BaS eine wichtige Rolle bei diesem anhaltenden Lumineszenzphänomen spielten 1,4. Bis Mitte der 1990er Jahre beschränkte sich die Produktion von persistenten Leuchtstoffen weitgehend auf die Sulfide5. Im Jahr 1996 berichteten Matsuzawa et al. über einen neuen Metalloxid-Leuchtstoff (SrAl2O4:Eu2+, Dy3+), der ein extrem helles Nachleuchten zeigte, was die Expansion der persistenten Lumineszenzforschung stark stimulierte6.
Die einzigartigen Eigenschaften persistenter lumineszierender Materialien ergeben sich hauptsächlich aus zwei Arten von aktiven Zentren: Emissionszentren und Fallenzentren 1,7,8. Unter ihnen bestimmt erstere die Emissionswellenlänge, während die anhaltende Intensität und Zeit hauptsächlich durch die Fallenzentren bestimmt werden. Daher sollten bei der Konstruktion von PL-Materialien beide Aspekte berücksichtigt werden, um die gewünschte Emissionswellenlänge und eine lang anhaltende Lumineszenz 9,10 zu erreichen. Bei den Emissionszentren kann es sich um Lanthanoid-Ionen mit 5d-zu-4f- oder 4f-zu-4f-Übergängen, Übergangsmetallionen mit d-zu-d-Übergängen oder Nachübergangs-Metallionen mit p-zu-s-Übergängen 1,11,12,13 handeln. Auf der anderen Seite werden Fallenzentren durch Gitterdefekte oder verschiedene Co-Dotierstoffegebildet 14,15, die in der Regel keine Strahlung emittieren, sondern die Anregungsenergie für eine Weile speichern und dann durch thermische oder andere physikalische Aktivierung allmählich an das emittierende Zentrum abgeben16,17. Es wurde über viele Leuchtstoffe mit unterschiedlichen Wirten und Dotationen berichtet. Bisher wurde festgestellt, dass anorganische Metallverbindungen18, metallorganische Gerüstverbindungen8, bestimmte organische Komposite19 und Polymere20 PL-Eigenschaften aufweisen. In den letzten Jahren haben persistente Lumineszenzmaterialien mit kontrollierbarer Energiespeicherung und Photonenfreisetzung große potenzielle Anwendungen in der Informationsspeicherung21, der Mehrschichtfälschungssicherheit22 und fortschrittlichen Displays23 gezeigt.
Basierend auf der obigen Zusammensetzung wurden PLNPs mit verschiedenen Matrizen erfolgreich entworfen und synthetisiert, wie z. B. BaZrSi3O97, Y2O2S24, Ca14Mg2(SiO4)825, CaAl2O426, SrAl2O426,27 und Sr2MgSi2O728 mit mehrfach dotierten Lumineszenzzentren, bei denen die Lumineszenzzentren stark vom Kristallfeldeffekt des Wirtsgitters abhängen, während die durch unterschiedliche Dotierung erzeugten oder verbesserten Defekte als Hilfszentren dienen, um die Intensität und Dauer des Nachleuchtens zu steuern. Neben der Co-Dotierung kann eine lang anhaltende Emission auch bei nur einem Aktivator beobachtet werden, wie z. B. bei heterogenen PLNPs mit der Matrix von Y3Al2Ga3O1229, BaGa2O430, Ca2SnO431, CdSiO332 und Zn3Ga2Ge2O1033. Zu den ternären Oxiden auf Germanatbasis gehörenCa2 Ge7O16, Zn2GeO4, BaGe4O9 usw., bei denen es sich um typische Halbleitermaterialien mit breiter Bandlücke mit einstellbarer Emission, reproduzierbarer und stabiler Lumineszenz, hoher Quantenausbeute, Umweltfreundlichkeit und breiter Verfügbarkeithandelt 34,35,36. Diese Vorteile machen es zu einem guten photolumineszierenden Träger vom Aktivator-Typ. In den letzten Jahren wurden Germanate mit verschiedenen Mikrostrukturen35, 37 durch konventionelle Festkörperreaktionen oder chemische Lösungsverfahren hergestellt, und diese Eigenschaften machen Zn2GeO4 nützlich bei der Sterilisation38, der Fälschungssicherheit39, der Katalyse40, den Leuchtdioden41, der Biosensorik42, den Batterieanoden43, den Detektoren44, 45 usw.
Um die Anwendung von PL-Materialien zu erweitern, wurde die kontrollierbare Synthese von gleichmäßigen und persistenten lumineszierenden Nanopartikeln entwickelt. Vor einem Jahrzehnt wurden persistente Leuchtstoffe durch Festkörpersynthese synthetisiert46. Die lange Reaktionszeit und die hohe Glühtemperatur während des Syntheseprozesses führten jedoch zu großen und unregelmäßigen Leuchtstoffen, was ihre Anwendung in anderen Bereichen wie der Biomedizin einschränkte. Im Jahr 2007 verwendeten Chermont et al. zum ersten Mal den Sol-Gel-Ansatz, um Nanopartikel zu synthetisieren, und stellten Ca0,2Zn0,9Mg0,9Si2O6: Eu2+, Dy3+, Mn2+ her, was die Ära der PLNPs47 eröffnete. Die Top-down-Synthesestrategie geht jedoch mit Problemen wie unkontrollierbarer Größe und Morphologie einher, so dass die Forscher viel Arbeit in die Entwicklung einer kontrollierbaren Bottom-up-Synthese von PLNPs gesteckt haben. Seit 2015 sind nacheinander verschiedene Synthesemethoden entstanden, wie z. B. die Template-Synthesemethode, die hydrothermale/lösungsmittelthermische Methode, die Sol-Gel-Methode und andere nasschemische Synthesemethoden zur Synthese von gleichmäßigen und kontrollierbaren PLNPs 47,48,49,50. Unter ihnen ist die hydrothermale Synthese eines der am häufigsten verwendeten Verfahren zur Herstellung von Nanomaterialien, das ein einstellbares und mildes Syntheseverfahren zur Herstellung von Verbindungen oder Materialien mit besonderen Strukturen und Eigenschaften bietenkann 51.
In dieser Arbeit stellen wir ein detailliertes experimentelles Verfahren vor, um Zn2GeO 4: Mn PLNPs mit der Morphologie von 1D-Nanostäbchen über die hydrothermale Methode zu synthetisieren und ihnen eine starre Umgebung für weitere Beleuchtungsanwendungen zur Verfügung zu stellen. Es wurde festgestellt, dass die Lumineszenzeigenschaften von PLNPs, einschließlich der Emissionswellenlänge und der Nachleuchtabklingkurve, durch Anpassen des pH-Wertes des Vorläufers verändert werden können. Um die Vielseitigkeit dieser Methode zu unterstreichen, synthetisieren wir auch PLNPs mit Cr als Lumineszenzzentrum unter Verwendung von ZnGa2O4 als Matrix (ZnGa2O4: Cr), das nach Anregung durch ultraviolettes Licht (365 nm) im nahen Infrarotbereich eine Nachleuchtemission (697 nm) aufweist. Dieser Artikel konzentriert sich hauptsächlich auf Zn2GeO4: Mn, dessen pH-Wert der Vorläuferlösung 9,4 für die Herstellung und Visualisierung von zwei- und dreidimensionalen Kunstwerken beträgt. Zn2GeO4: Mn ist eine Art Nanomaterial mit Mn-Ionen als Lumineszenzzentrum, das unter Anregung von 365 nm ultraviolettem Licht eine starke grüne Lichtemission (~ 537 nm) erzielt. Gleichzeitig ist das durchgehend grüne Licht auch nach Beendigung der Anregung noch zu sehen. Um die Polymerisation von PLNPs in Methylmethacrylat zu fördern, wurden während des hydrothermalen Syntheseprozesses Liganden (Polyethylenglykol) zugesetzt, und dann wurden PLNPs mit Methylmethacrylat (MMA) in einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Form polymerisiert, so dass es ein leuchtendes Kunstwerk bilden kann, während es sich sanft entformt.
Dieses Protokoll bietet eine praktikable Methode für die hydrothermale Synthese, Polymerisationsreaktionen und lumineszierende Anwendungen von PLNPs in der fortschrittlichen Farbwiedergabe. Unterschiede in pH-Wert, Temperatur und chemischen Reagenzien während des Nanokristallwachstums wirken sich auf die Größe und die optischen Eigenschaften der PLNP-Nanostrukturen aus. Dieses detaillierte Protokoll soll neuen Forschern auf diesem Gebiet helfen, die Reproduzierbarkeit von PLNPs mit einer hydrothermalen Methode für weitere breitere Anwendungen zu verbessern.

<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

Persistente lumineszierende Nanopartikel (PLNPs) besitzen die Fähigkeit, auch nach Beendigung der Anregung eine längere Lebensdauer und eine robuste Emission aufrechtzuerhalten. PLNPs sind in verschiedenen Bereichen weit verbreitet, darunter Informationsdisplays, Datenverschlüsselung, biologische Bildgebung und künstlerische Dekoration mit anhaltender und lebendiger Leuchtkraft und bieten grenzenlose Möglichkeiten für eine Vielzahl innovativer Technologien und künstlerischer Projekte. Dieses Protokoll konzentriert sich auf ein experimentelles Verfahren zur hydrothermalen Synthese von PLNPs. Die erfolgreiche Synthese von dauerhaft lumineszierenden Nanomaterialien, wobei Mn2+ oder Cr3+ als Leuchtzentrum in Zn2GeO4: Mn (ZGO: Mn) oder ZnGa2O4: Cr dient, unterstreicht die Universalität dieses Syntheseverfahrens. Auf der anderen Seite können die optischen Eigenschaften von ZGO: Mn durch Einstellen des pH-Werts von Vorläuferlösungen verändert werden, was die Abstimmbarkeit des Protokolls demonstriert. Wenn PLNPs 3 Minuten lang mit Ultraviolett (UV) bei einer Wellenlänge von 365 nm aufgeladen und dann gestoppt werden, weisen sie die bemerkenswerte Fähigkeit auf, effizient und gleichmäßig Nachleuchten zu erzeugen, was sie ideal für die Herstellung von zweidimensionalen, wiederbeschreibbaren Displays und dreidimensionalen transparenten, leuchtenden Kunstwerken macht. Dieses Protokoll, das in diesem Artikel skizziert wird, bietet eine praktikable Methode für die Synthese von persistenten lumineszierenden Nanopartikeln für weitere Beleuchtungs- und Bildgebungsanwendungen und eröffnet neue Perspektiven für die Bereiche Wissenschaft und Kunst.

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.

Author Spotlight: Advancing Bioimaging and Therapy with Functional Nanomaterials

Synthese von persistenten lumineszierenden Nanopartikeln für wiederbeschreibbare Displays und Beleuchtungsanwendungen

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.

Das Synthesediagramm von Zn2GeO4: Mn (ZGO: Mn) PLNPs ist in Abbildung 1 dargestellt. Das amphiphile Polymer Polyethylenglykol (PEG) wird zugesetzt, um die ligandenfreien Zn2GeO4: Mn (ZGO: Mn) Nanostäbchen so zu modifizieren, dass sie sich besser in MMA-Medium auflösen. Zuerst werden die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie-Bilder (HRTEM) von ZGO: Mn mit einem pH-Wert von 9,4 gesammelt (<stro...

Es wird ein Protokoll für die Synthese von persistenten lumineszierenden Nanomaterialien (PLNPs) und ihre potenziellen Anwendungen in wiederbeschreibbaren Displays und künstlerischer Verarbeitung unter Ausnutzung des Nachleuchteffekts unter Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (365 nm) vorgestellt.

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

Im Mittelpunkt unserer Forschung steht die Entwicklung funktionaler Nanomaterialien auf Basis präziser Biotechnologie. Unser Ziel ist es, durch den Einsatz von Nanokompositen mit lumineszierenden, thermischen, magnetischen und akustischen Eigenschaften eine biobildgebende Krankheitsbehandlung und physiologische Funktionsregulation auf minimalinvasive und hochselektive Weise zu erreichen. Wir haben gezeigt, dass rein polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe unter Verwendung eines starren Rückgratkettenpolymers, Polymethylmethacrylat als Matrix, stabile und außergewöhnlich lange phosphoreszierende Lebensdauern aufweisen und rein organische phosphoreszierende Eigenschaften bei Raumtemperatur aufweisen können.Wir erwarten, dass dieses Protokoll nicht nur ein detailliertes experimentelles Verfahren für die hydrothermale Synthese von langlebigen abbildenden Nanomaterialien liefert, sondern auch die Methode zur Copolymerisation von persistenten lumineszierenden Nanopartikeln und MMA einführt, um weitere ultraviolett-vermittelte wiederbeschreibbare und lumineszierende Anwendungen zu erreichen. Die hydrothermalen Synthesemassen von persistenten lumineszierenden Nanopartikeln könnten die Anwendung bestimmter temperaturempfindlicher Substanzen einschränken, da sie relativ hohe Reaktionstemperaturen erfordern. Folglich sollte die Wahl einer geeigneten Synthesemethode von der spezifischen Anwendung und den spezifischen Anforderungen abhängen.Zu den Hauptforschungsrichtungen in unserem Labor gehören die Entwicklung einer temperaturempfindlichen Lumineszenz-Nanosonde für die mikroskopische Temperaturüberwachung, ein selektives Nanokomposit für Immunzellen für die Immunbildgebung und -therapie sowie die Etablierung neuer akustischer und magnetisch ansprechender Materialien.