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用于 474 nm、650 nm 和 804 nm 发射波长的 Yb-Tm 共掺杂上转换纳米颗粒量子产率表征的光束轮廓补偿

Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2024-01-26 , DOI: 10.1039/d3nr03103a
J S Matias 1, 2 , K Komolibus 1 , W K Kiang 1 , S Konugolu-Venkata-Sekar 1 , S Andersson-Engels 1, 2
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上转换纳米颗粒(UCNP)由于能量转移上转换(ETU)机制而具有独特的非线性光学特性,因此在生物光子学和能量收集领域得到了广泛的应用。然而,由于缺乏解释激发光束轮廓畸变的方法,使用内部量子产率 (iQY) 准确表征 UCNP 的功率密度相关效率具有挑战性。这种限制阻碍了针对不同应用的最佳 UCNP 的工程设计。为了解决这个问题,这项工作提出了一种基于通用解析速率方程模型的新型光束轮廓补偿策略,能够评估任意阶 ETU 过程(例如 ETU2、ETU3 等)的 iQY。该方法用于表征 Yb-Tm 共掺杂核壳 β-UCNP 的主发射峰(474 nm、650 nm 和 804 nm)对应的 ETU2 和 ETU3 过程。通过这种方法,确定了跃迁功率密度点(界定了上转换发光 (UCL) 的不同非线性区域)和饱和 iQY 值(在跃迁点以上的高激发功率密度下达到)。 ETU2过程表现出单个转变功率密度点,表示为ρ 2 ,而ETU3过程涉及两个转变点, ρ 2ρ 3 。通过补偿光束轮廓,我们评估了宽动态范围的激励功率密度(高达 10 5 W cm -2 )内各个线的 iQY,涵盖 UCL 的非线性和线性状态。 本研究介绍了一种准确表征 UCNP iQY 的有价值的方法,有助于更深入地了解上转换及其性能。通过解决激励光束轮廓失真问题,该方法可以对功率密度相关的 iQY 进行全面且可靠的评估。结果强调了这种光束轮廓补偿策略的适用性和有效性,可用于广泛的 UCNP。这一进步为 UCNP 在各个领域(尤其是生物光子学)的定制设计和应用开辟了新的途径。




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更新日期:2024-01-26
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