Люминофор — вещество, которое преобразовывает поглощаемую энергию в световое излучение. Новые частицы позволят усовершенствовать волоконные лазеры для обработки материалов, создать биометки для визуализации процессов в организме и повысить яркость белых светодиодов — экологичных источников света.
Исследователи Уральского федерального университета и Уральского отделения РАН создали наноразмерные частицы, люминесцирующие от инфракрасного излучения. Их яркость излучения в 80 раз выше, чем в аналогичных по составу объемных соединениях.
«Люминофоры могут применяться в различных сферах, в том числе в медицине для визуализации различных патологий в тканях и клетках организма.
Благодаря своим оптическим свойствам наночастицы могут возбуждаться непосредственно через биоткань, а возбуждающий фотолюминесценцию свет инфракрасного диапазона не оказывает вредного воздействия на организм.
Однако необходимы доклинические исследования на животных для определения эффективности и безопасности применения наночастиц», — рассказал профессор кафедры физической и коллоидной химии УрФУ, главный научный сотрудник института химии твердого тела УрО РАН Михаил Зуев.
Ученые выяснили, что интенсивность свечения в нанолюминофорах можно увеличить за счет ионов эрбия и иттербия. При определенной концентрации этих ионов в наночастицах возникает эффект фотонной лавины, когда поглощение одного фотона (частицы, переносящей свет) приводит к испусканию множества других.
«Данный состав наноразмерных люминофоров мы получили впервые. Это сложные силикатные нанолюминофоры, состоящие из стронция, иттрия, кремния и кислорода. Также мы добавили трехзарядные ионы редкоземельных металлов эрбия и иттербия.
Именно ионы эрбия и иттербия дают существенное увеличение интенсивности красного свечения за счет эффекта фотонной лавины. Эффект фотонной лавины в силикатных редкоземельных нанолюминофорах мы обнаружили впервые», — отметил Михаил Зуев
Ученые получили силикатные аморфные нанолюминофоры путем испарения электронным пучком объемных образцов. Уменьшение до наноразмерного состояния привело к изменению цвета фотолюминесценции.
Статья об исследовании опубликована в журнале Results in Optics.