Synteza i optymalizacja właściwości spektroskopowych koloidalnych, nanokrystalicznych tlenków domieszkowanych jonami lantanowców.

Głównym celem badań prowadzonych w ramach projektu jest synteza, a także strukturalna

i spektroskopowa charakteryzacja koloidalnych nanocząstek tlenku itru (Y2O3) domieszkowanych jonami terbu (Tb3+) oraz iterbu (Yb3+). Zjawisko konwersji energii wzbudzenia w górę pomiędzy tymi jonami było stosunkowo rzadko badane, ze względu na relatywnie niską wydajność kooperatywnego transferu energii, w porównaniu z najczęściej stosowanymi jonami takim jak, Er3+/Yb3+ bądź też Tm3+/Yb3+. Dodatkowo, intensywność luminescencji nanocząstek jest znacznie mniejsza

w porównaniu z materiałami w skali mikro. Istotne jest zatem podjęcie próby poprawienia wydajności kwantowej emisji materiałów domieszkowanych jonami Tb3+ oraz Yb3+ poprzez modyfikację chemicznego i strukturalnego otoczenia jonów aktywnych a także kontrolę ich koncentracji i dystrybucji. Poprzez uzyskanie relatywnie wysokiej intensywności emisji z jonów terbu oraz pokrycie powierzchni krystalitów krzemionką bądź też hydrofilowym ligandem otrzymane nanokrystality mogą znaleźć wiele potencjalnych biomedycznych zastosowań takich jak znakowanie luminescencyjne oraz obrazowanie biologiczne.

Optymalizacja syntezy i właściwości spektroskopowych nanowymiarowych krystalitów CaF2 i/lub MgF2 domieszkowanych jonami Yb3+ i Tm3+

będzie realizowany przez dwa lata. Jego celem jest odpowiedni dobór warunków syntezy oraz stężenia jonów domieszkujących wybrane matryce, co pozwoli na otrzymanie wzbudzanych światłem podczerwonym, wydajnych luminoforów konwertujących energię w górę.

Zarówno fluorek wapnia, jak i magnezu są interesującymi materiałami mogącymi służyć jako matryca w domieszkowaniu jonami lantanowców. Fluorek wapnia CaF2 jest dobrze znanym materiałem posiadającym stosunkowo niską energię drgań sieci. Fluorek magnezu MgF2 natomiast jest jak dotąd jednym z najsłabiej przebadanych nanokrystalicznych fluorków. Jony wapnia i magnezu wchodzące w skład matrycy są nietoksyczne, a ich promień jonowy jest zbliżony do promienia jonowego jonów lantanowców, przez co w łatwy sposób mogą zostać one wbudowane w strukturę tych fluorków.

W zastosowaniach biologicznych emisja jonów tulu w bliskiej podczerwieni (przy 800 nm) pod wpływem wzbudzania niskoenergetycznym promieniowaniem 980 nm jest wyjątkowo istotna, gdyż obydwie energie promieniowania mieszczą się w zakresie tzw. okna optycznego skóry. W zakresie tym promieniowanie może przenikać na znaczną głębokość tkanek i materiałów biologicznych. To czyni materiały domieszkowane jonami Yb3+/Tm3+ konkurencyjnymi w stosunku do konwencjonalnych barwników organicznych oraz kropek kwantowych, które wymagają wzbudzenia promieniowaniem o wyższej energii.

Zobacz również