Příprava foton-upkonverzních nanočástic
Loading...
Date
Authors
Kelarová, Štěpánka
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Cílem této práce bylo charakterizovat foton-upkonverzní nanočástice na bázi lanthanoidů. Na základě dostupné literatury byla navržena syntéza NaGdF4:Yb/Tm@NaGdF4:Eu nanočástic s core-shell strukturou (jádro-obal) využívající europium jako aktivátor. Připravené nanočástice emitovaly viditelné záření v důsledku přenosu excitační energie z jádra na aktivátor přítomný v obalu pomocí atomů gadolinia (tzv. energy migration-mediated upconversion: EMU). Upkonverze byla vyvolána absorpcí excitačního záření o vlnové délce 980 nm. Optické vlastnosti připravených nanočástic byly prozkoumány pomocí fluorescenční spektroskopie. V rámci práce byly popsány změny optických vlastností upkonverzních nanočástic v závislosti na obsahu europia ve vnější vrstvě v rozmezí 1560 mol. %. Bylo prokázáno, že s klesající koncentrací europia z 60 mol. % na 15 mol. % roste intenzita emitovaného záření. Vhodným množstvím europia v obalu nanočástice lze tedy docílit zlepšení účinnosti procesu upkonverze. V rámci práce bylo rovněž provedeno srovnání efektivity upkonverze připravených NaGdF4:Yb/Tm@NaGdF4:Eu nanočástic se standardními NaYF4:Yb, Er nanočásticemi využívající erbium jako aktivátor.
The present work aimed to characterize photon-upconversion nanoparticles based on lanthanides. The synthesis of NaGdF4:Yb/Tm@NaGdF4:Eu core-shell nanoparticles using a europium activator was designed based on the available literature. Prepared upconversion nanoparticles showed emission in visible spectral range due to energy migration-mediated upconversion (EMU). The upconversion mechanism was initiated using a 980 nm excitation beam. The optical properties of prepared nanoparticles were examined using fluorescence spectroscopy. This work describes the evolution of optical properties of upconversion nanoparticles in dependency on the europium concentration in the shell in the range of 1560 mol. %. It was proved that decrease of europium concentration from 60 mol. % to 15 mol. % led to the increased intensity of emitted radiation. Thus, the efficiency of the upconversion process can be improved by the appropriate choice of europium concentration. The present study compares the upconversion efficiency of prepared NaGdF4:Yb/Tm@NaGdF4:Eu nanoparticles with standard NaYF4:Yb, Er nanoparticles using erbium activator.
The present work aimed to characterize photon-upconversion nanoparticles based on lanthanides. The synthesis of NaGdF4:Yb/Tm@NaGdF4:Eu core-shell nanoparticles using a europium activator was designed based on the available literature. Prepared upconversion nanoparticles showed emission in visible spectral range due to energy migration-mediated upconversion (EMU). The upconversion mechanism was initiated using a 980 nm excitation beam. The optical properties of prepared nanoparticles were examined using fluorescence spectroscopy. This work describes the evolution of optical properties of upconversion nanoparticles in dependency on the europium concentration in the shell in the range of 1560 mol. %. It was proved that decrease of europium concentration from 60 mol. % to 15 mol. % led to the increased intensity of emitted radiation. Thus, the efficiency of the upconversion process can be improved by the appropriate choice of europium concentration. The present study compares the upconversion efficiency of prepared NaGdF4:Yb/Tm@NaGdF4:Eu nanoparticles with standard NaYF4:Yb, Er nanoparticles using erbium activator.
Description
Citation
KELAROVÁ, Š. Příprava foton-upkonverzních nanočástic [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (předseda)
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (člen)
prof. Ing. Ladislav Omelka, DrSc. (člen)
prof. Ing. Petr Ptáček, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Tomáš Svěrák, CSc. (člen)
doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Tvrdík (člen)
Date of acceptance
2021-08-30
Defence
Studentka v rámci obhajoby práce Příprava foton-upkonverzních nanočástic nejdříve představila problematiku fotonové upkonverze a její uplatnění. Následně popsala motivace své práce a způsoby syntézy nanočástic. Poté představila způsoby charakterizace nanočástic. V rámci výsledků studentka ukázala především rozdíl v optických vlastnostech. Na závěr byly shrnuty experimentální výsledky a vysvětleny prokázané změny.
Po výborné prezentaci studentka odpověděla na otázky oponenta:
1) Vysvětlete princip fotonové upkonverze, čím lze zvýšit účinnost upkonverze?
2) Proč byla zvolena právě struktura NaGdF4:Yb/Tm@ NaGdF4Eu?
3) Lze na základě zkušeností s vlastnostmi vámi zvolené core-shell nanočástice odvodit chování obdobných nanočástic za předpokladu, že by matricí zůstala NaGdF4? Pokuste se na základě znalostí navrhnout foton-upkonverzní nanočástici tak, aby její emisní spektrum pokrývalo širokou oblast vlnových délek.
4) V čem vidíte příčinu výrazného rozdílu v průměru (d) a tlouštce (t) vnější vrstvy u nanočástice s 45 mol. % Eu? (viz Tabulka 4, str. 31)
Komise poté položila následné otázky:
1) Dělaly jste fotky z TEM?
2) Máte porovnání nepokrytých jader?
3) Jaký je vztah mezi účinností a emisí?
Studentka se v problematice výborně orientovala.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení