طيف سنجي تفكيك زماني براي بررسي حساسيت تابش نانوذرات تبديل افزايشي فركانس به گاز اكسيژن

Investigation of Upconversion Nanoparticles Oxygen Sensitivity Using Time-Resolved Spectroscopy

در سال هاي اخير نانوذرات لانتانيدي تبديل افزايشي فركانس توجه بسياري از محققان را در كاربردهاي پزشكي،زيست فناوري، فوتوولتائيك، بيوفوتونيك و تصوير برداري هاي فلورسانس به خود جلب كرده اند. اين نانوذرات داراي تابش طيفي باريك، جابجايي ضد استوكس زياد و پايداري تابشي بالا هستند. نانوذرات تبديل افزايشي فركانس فوتون هاي فروسرخ نزديك را جذب كرده و با انتقال انرژي بين يون هاي لانتانيدي خود، آن را به فوتون هاي مرئي، فرابنفش يا فروسرخ تبديل مي كند. در اين پژوهش از نانوذرات تبديل افزايشي+NaYF4; Yb3+, Tm3 استفاده شده است كه در 980 نانومتر جذب داشته و داراي چندين بيشينه تابشي در محدوده مرئي و فرابنفش هستند. در اين مقاله حساسيت به اكسيژن اين نانوذرات از روش طيف سنجي تفكيك زماني مورد بررسي قرار گرفته است. نانوذرات +NaYF4; Yb3+, Tm3 با قرار گرفتن در مجاورت مولكول هاي اكسيژن انرژي تراز برانگيخته خود را به صورت برخوردي به مولكول هاي اكسيژن منتقل كرده و به صورت غيرتابشي فروافت مي كنند. با افزايش غلظت اكسيژن ميزان طول عمر تابش نانوذرات تبديل افزايشي كاهش پيدا مي كند. در اين پژوهش تغييرات ميزان طول عمر تابش نانوذرات در بازه صفر تا ده درصد اكسيژن بررسي شده و حساسيت به اكسيژن آن ها نشان داده شده است.

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.