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Jul 27, 2023

法医学刺激支援用途向けの La2Zr2O7:Tb3+ ナノ蛍光体の発光強化による 1 つの材料で多くの可能性

Scientific Reports volume 12、記事番号: 8898 (2022) この記事を引用 1362 アクセス 12 引用 メトリクスの詳細 多方向用途で単一の材料をエンジニアリングすることは、

Scientific Reports volume 12、記事番号: 8898 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

単一の材料を多方向に応用できるように設計することは、生産性、低コスト、柔軟性、最小消費電力などの向上に不可欠です。これらの要件を達成するには、新しい設計構造と高性能材料が緊急に必要とされています。 ランタニドをドープしたナノ蛍光体は、その用途をさまざまな次元で調整するための最大の強度と能力を備えています。 しかし、潜在指紋の可視化、偽造防止、発光ゲル/フィルムにおけるナノ蛍光体の応用はまだ初期段階にあります。 この研究では、単純な溶液燃焼経路を介してさまざまなフラックスを共役させることにより、Tb3+ (1 ～ 11 mol %) ドープ La2Zr2O7 ナノ蛍光体の発光を増強する簡単な戦略を実証しました。 フォトルミネッセンス発光スペクトルは、それぞれ Tb3+ イオンの 5D4 → 7FJ (J = 6、5、4、3) 遷移から生じる約 491、546、587、および 622 nm に強いピークを示します。 最高の発光強度は、NaBr および NH4F 支援サンプルと比較して、NH4Cl フラックス支援ナノ蛍光体で達成されました。 法医学関連の表面上で最適化されたナノ蛍光体を使用して可視化された指紋の比色画像は、汗孔、隆線の幅、分岐角度、汗孔間の連続距離などを含むレベル III 隆線の詳細を示します。これらの結果は、決定的なパラメーターです。彼らは、「同じ指紋を持つ二人はこれまでに発見されていない」という声明を明確に支持しています。 偽造防止セキュリティインクは、最適化されたナノ蛍光体を使用して配合され、さまざまなパターンが簡単なスクリーン印刷およびディップペン技術によってデザインされました。 暗号化された情報は、254 nm の紫外線下でのみ解読されました。 デザインされたすべてのパターンは、見た目や感触、そしてそれがどのように機能するかだけでなく、展示されています。 調製されたナノ蛍光体の発光強化の相乗効果として、通常光および紫外254nm光照射において優れた柔軟性、均一性、透明性を示す緑色発光フィルムが作製された。 前述の結果は、調製された NH4Cl フラックス支援 La2Zr2O7:Tb3+(7 mol %) NP が多次元用途の最良の候補であると考えられることを明らかにしました。

過去数十年にわたり、世界のエネルギー需要は産業革命以来劇的に拡大しており、そのため、それらの需要を満たす革新的な技術を開発する必要がありました1、2。 この問題を軽減するために、人工光の生成は、科学者が低消費電力デバイスを設計および開発するための材料と方法の探索に強い関心を示している分野の 1 つです 3,4。 希土類 (RE) イオンをドープしたナノ蛍光体 (NP) は、優れた熱特性と化学特性により、固体照明、高輝度、優れた発光効率、優れた省エネ能力を備えた効率的なディスプレイに広く利用されている重要な候補です。安定性5、6、7、8。 通常、4fは部分的に埋まっています。 RE イオンの電子は、4f により 5 s および 5p で満たされた軌道によって遮蔽されます。 電子遷移は外部磁場によって防御されました9。 この4f.～4f. RE イオンの電子遷移により、発光範囲が狭く、寿命が長くなるため、他の NP とは比較にならないほどになり、今後多用途に使用できるようになります 10。

NP のフォトルミネッセンス (PL) 強度を高めることは、研究コミュニティにとっての主要な課題であると考えられていました。 この側面では、電荷補償、フラックスの使用、結晶場での非対称性の作成など、これまでにいくつかの戦略が開発されてきました。11、12。 中でもフラックスは蛍光体の合成において最も重要であり、それによって光学特性を向上させる。 これらは、活性化剤を組み込み、焼成温度を下げ、蛍光体の結晶性を改善するための媒体として機能します13。 NaCl、KF、BaF2、NaF、LiF、BaCl2 などのフラックスは、結晶子サイズの分布と発光強度に好ましい影響を与えることが実証されています 14、15、16、17。 ドーパントイオンを効果的に保持できる、化学的および熱的に安定した無機ホスト材料の選択が非常に必要でした。 現在までに、硫化物、ケイ酸塩、ホウ酸塩、タングステン酸塩、モリブデン酸塩、リン酸塩などのいくつかのホストが広範に研究されています18、19、20、21、22、23、24。 その中でも、A2B2O7 タイプのパイロクロア、特に La2Zr2O7 (LZO) は、構造の柔軟性、多数のドーパントを収容できる能力、高い熱的および化学的安定性、優れた酸素伝導性、高誘電率など25、26、27。 その結果、LZO パイロクロアは、再生可能エネルギー、触媒、核廃棄物ホスト、シンチレーター、蛍光体、熱センサーなどの幅広い用途を提供する機能性材料の重要なクラスとみなされました 28,29。