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Jul 27, 2023

Un materiale, molte possibilità attraverso l'arricchimento della luminescenza nei nanofosfori La2Zr2O7:Tb3+ per applicazioni assistite da stimoli forensi

Scientific Reports volume 12, Numero articolo: 8898 (2022) Cita questo articolo 1362 Accessi 12 Citazioni Dettagli metrici Progettare un singolo materiale con applicazioni multidirezionali è fondamentale per

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Progettare un singolo materiale con applicazioni multidirezionali è fondamentale per migliorare la produttività, il basso costo, la flessibilità, il minor consumo energetico, ecc. Per soddisfare questi requisiti, sono urgentemente necessarie nuove strutture di progettazione e materiali ad alte prestazioni. I nanofosfori drogati con lantanidi hanno i maggiori punti di forza e capacità per ottimizzare le loro applicazioni in varie dimensioni. Tuttavia, le applicazioni dei nanofosfori nella visualizzazione di impronte digitali latenti, nella lotta alla contraffazione e nei gel/film luminescenti sono ancora agli inizi. Questo studio ha dimostrato una semplice strategia per migliorare la luminescenza dei nanofosfori La2Zr2O7 drogati con Tb3+ (1–11 mol%) coniugando vari flussi attraverso un semplice percorso di combustione della soluzione. Gli spettri di emissione della fotoluminescenza rivelano picchi intensi a ~ 491, 546, 587 e 622 nm, che derivano rispettivamente dalle transizioni 5D4 → 7FJ (J = 6, 5, 4, 3) degli ioni Tb3+. La massima intensità di emissione è stata ottenuta nel nanofosforo assistito dal flusso NH4Cl rispetto ai campioni assistiti da NaBr e NH4F. Le immagini colorimetriche delle impronte digitali visualizzate utilizzando il nanofosforo ottimizzato su superfici forensi mostrano dettagli delle creste di livello –III, inclusi i pori del sudore, la larghezza delle creste, l'angolo di biforcazione e la distanza successiva tra i pori del sudore, ecc. Questi risultati sono parametri decisivi che sostenere chiaramente l’affermazione “non sono mai state trovate due persone con le stesse impronte digitali”. L'inchiostro di sicurezza anticontraffazione è stato formulato utilizzando nanofosfori ottimizzati e vari modelli sono stati progettati mediante semplici tecnologie di serigrafia e penna a immersione. Le informazioni codificate sono state decodificate solo sotto la luce ultravioletta a 254 nm. Tutti i modelli progettati mostrano non solo come appare/si sente e quanto meglio funziona. Come contributo sinergico della maggiore luminescenza del nanofosforo preparato, sono state fabbricate pellicole emissive verdi, che mostrano eccellente flessibilità, uniformità e trasparenza nell'illuminazione normale e ultravioletta a 254 nm. I risultati di cui sopra hanno rivelato che le NP La2Zr2O7: Tb3+(7 mol%) preparate e assistite da flusso di NH4Cl sono considerate il miglior candidato per applicazioni multidimensionali.

Negli ultimi decenni, la domanda globale di energia è aumentata notevolmente a partire dalla rivoluzione industriale e quindi è stato necessario sviluppare tecnologie innovative per soddisfare tali richieste1,2. Per mitigare questo problema, la produzione di luce artificiale è stata un'area in cui gli scienziati hanno dimostrato un vivo interesse nell'esplorazione di materiali e metodi per la progettazione e lo sviluppo di dispositivi a basso consumo energetico3,4. I nanofosfori (NP) drogati con ioni di terre rare (RE) erano candidati cruciali che sono stati ampiamente utilizzati nell'illuminazione a stato solido, display efficienti con elevata luminosità, eccellente efficienza di luminescenza e competenze superiori di risparmio energetico, grazie alle loro buone proprietà termiche e chimiche. stabilità5,6,7,8. Generalmente parzialmente riempito 4f. gli elettroni degli ioni RE sono schermati da orbitali pieni 5 s e 5p, per cui 4f. le transizioni elettroniche erano difese da campi esterni9. Questi 4f.-4f. le transizioni elettroniche degli ioni RE determinano emissioni limitate e una durata di vita più lunga, che lo rendono incomparabile con altre NP e d'ora in poi versatile negli usi10.

L'aumento dell'intensità della fotoluminescenza (PL) delle NP è stato considerato un compito importante per la comunità di ricerca. Sotto questo aspetto finora sono state sviluppate diverse strategie, come la compensazione di carica, l'uso dei flussi, la creazione di asimmetria nel campo cristallino, ecc.11,12. Tra questi, i fondenti sono i più importanti nella sintesi del fosforo e quindi migliorano le caratteristiche ottiche. Fungono da mezzo per incorporare attivatori, abbassare la temperatura di cottura e migliorare la cristallinità del fosforo13. È stato dimostrato che i flussi, inclusi NaCl, KF, BaF2, NaF, LiF, BaCl2, ecc., hanno un effetto favorevole sulla distribuzione delle dimensioni dei cristalliti e sull'intensità delle emissioni14,15,16,17. La selezione di materiali ospiti inorganici chimicamente e termicamente stabili, in grado di trattenere efficacemente gli ioni droganti, era estremamente necessaria. Ad oggi, diversi ospiti, come solfuri, silicati, borati, tungstato, molibdati, fosfati, ecc. sono stati ampiamente studiati18,19,20,21,22,23,24. Tra questi, i piroclori di tipo A2B2O7, in particolare La2Zr2O7 (LZO), hanno recentemente prestato molta attenzione da parte della comunità della scienza dei materiali a causa delle loro proprietà interessanti, come flessibilità strutturale, capacità di accogliere un gran numero di droganti, elevata stabilità termica e chimica, eccellente conduttività dell'ossigeno, elevata costante dielettrica e così via25,26,27. Di conseguenza, i piroclori LZO sono stati considerati una classe cruciale di materiali funzionali, che offre un'ampia gamma di applicazioni, come energia rinnovabile, catalisi, ospiti di scorie nucleari, scintillatori, fosfori, sensori termici, ecc.28,29.