Measurement of Photon Upconversion Luminescence Using RF-6000 Spectrofluorophotometer

Význam tématu

Photon upconversion (UC) představuje klíčovou technologii umožňující konverzi blízkého infračerveného světla na viditelné. Tato metoda nachází uplatnění v medicíně (fototerapie, řízené uvolňování léčiv) díky hluboké propustnosti NIR záření v biologických tkáních a v energetice (zvýšení účinnosti solárních článků).

Cíle a přehled studie / článku

Cílem článku bylo demonstrovat možnost měření slabé UC luminescence s použitím standardní xenonové lampy ve spektrofluorofotometru RF-6000. Studie porovnává UC materiály na bázi CeO₂ a Y₂O₃ dopované erbem (Er) a ytterbiem (Yb), připravené dvěma syntézními postupy (pevná sintrace a kapalná syntéza následovaná sintrací).

Použitá metodika a instrumentace

• Spektrofluorofotometr: Shimadzu RF-6000
• Vzorky: čtyři typy UC materiálů – CeO₂-UC a Y₂O₃-UC, každý syntetizovaný metodou pevné sintrace a kapalinové syntézy s následnou sintrací
• Excitace: 900 nm xenonová lampa
• Měření emise: oblast 500–700 nm, datový interval 0,5 nm, rychlost skenu 60 nm/min, šířka štěrbin Ex 20 nm, Em 5 nm, nastavená citlivost detektoru High
• Optické filtry: infračervený propouštěcí filtr IR85N (HOYA) na vstupu excitace, volitelné filtry možné i na výstupu emise

Hlavní výsledky a diskuse

Bylo potvrzeno, že RF-6000 dokáže detekovat UC luminescenci i při nízké intenzitě excitace xenonovou lampou. U vzorků připravených pevnou sintrací se naměřily vyšší emise než u vzorků syntetizovaných kapalnou cestou s následnou sintrací. Analýza poměru intenzit emisních maxim ukázala:

• CeO₂-UC: poměr I₆₇₆/I₅₅₉ byl ≈3,47 pro pevnou sintraci a ≈1,94 pro kapalnou syntézu + sintraci
• Y₂O₃-UC: poměr I₆₅₉/I₅₆₂ dosáhl ≈2,88 pro pevnou sintraci a ≈0,72 pro kapalnou syntézu + sintraci

To naznačuje, že syntéza ovlivňuje distribuci emisních pásem (zkrácení či prodloužení emisních vlnových délek a účinnost přeměny).

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje snadné a rychlé hodnocení UC materiálů bez nutnosti výkonných laserových zdrojů. RF-6000 lze využít v laboratořích zaměřených na vývoj a kontrolu kvality nových UC fosforů pro biomedicínské aplikace i fotonické a energetické systémy.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se vývoj materiálů s delšími životnostmi excitovaných stavů a vyšší účinností UC při nižších intenzitách. Dalšími směry jsou integrace UC fosforů do solárních článků, biovyužití pro zobrazování a cílenou terapii a vývoj kompaktních senzorů založených na NIR–vis přeměně.

Závěr

Shimadzu RF-6000 prokázal schopnost detekovat i velmi slabé UC luminescenční signály za standardních podmínek xenonové excitační lampy. Srovnání různých syntézních postupů potvrdilo vliv přípravy na spektrální charakteristiky a relativní intenzitu emisních pásem.

Reference

• Koji Tomita, Journal of the Ceramic Society of Japan, 121[9] 841–846, 2013