Апконверсия – это процесс, при котором один фотон излучается при поглощении нескольких фотонов с более низкой энергией. Таким образом, он “ перебирает ” свет с низких частот на высокие.
Обычно материалы с повышающим преобразованием легированы ионами лантаноидов. Они способны сдвигать ближний инфракрасный (NIR) свет экономичного милливаттного лазера непрерывного действия в сторону более высоких, видимых частот и даже в ультрафиолетовую (УФ) область спектра. Возможные применения в спектроскопии сверхвысокого разрешения, хранении данных с высокой плотностью, борьбе с подделкой и биологической визуализации, а также фотоиндуцированной терапии.
Долгое время считалось, что динамика ап-конверсионной люминесценции определяется исключительно излучающими ионами и их взаимодействием с соседними сенсибилизирующими ионами.
Текущие исследования показывают, что это не относится к наноструктурам. Чжан, Мейер и соавторы демонстрируют, что в нанокристаллах на временное поведение люминесценции серьезно влияет процесс миграции энергии возбуждения.
Исследование было проведено в сотрудничестве между группами профессоров HIMS Хун Чжан (фотонная нанохимия) и Эверт Ян Мейджер (вычислительная химия) и группой профессоров Сянгуй Конг и Хун Чжан из Чанчуньского института оптики, точной механики и физики (CIOMP). ), Китайская академия наук (CAS).
Исследователи раскрыли тесную связь между случайным характером миграции энергии и временным поведением люминесценции с повышением конверсии с помощью дополнительного подхода к продвинутой спектроскопии и моделированию методом Монте-Карло с временным разрешением. В качестве модельных систем они использовали так называемые наноструктуры «пространственно разделенных ионов допанта» (DISS), в которых активаторы и сенсибилизаторы расположены в разных пространственных областях одной наночастицы. Влияние миграции энергии может быть количественно отображено путем настройки толщины миграционного слоя или изменения концентрации легирующего иона мигрирующего иона в миграционном слое.
Таким образом, было установлено, что в результате его случайного характера миграция энергии возбуждения между любыми двумя точками в кристалле занимает больше времени, чем можно было бы ожидать от прямой двухточечной передачи энергии.
Основываясь на этом новом фундаментальном понимании, исследователи смогли успешно управлять поведением времени люминесценции с повышением конверсии (процесс нарастания или затухания) путем настройки путей миграции энергии в различных специально разработанных наноструктурах DISS.
Этот результат имеет важное значение для применения материалов такого типа в спектроскопии сверхвысокого разрешения, хранении данных с высокой плотностью, защите от подделок и получении биологических изображений.