Röntgenstrahlen-aktivierte helle persistente Lumineszenz in NaYF4:Ln3+@NaYF4-Nanopartikeln für multidimensionale optische Informationsspeicherung

NaYF4:Ln3+, aufgrund seiner herausragenden Upconversion-Eigenschaften, ist eines der wichtigsten lumineszenten Nanomaterialien in der biologischen Bildgebung, der optischen Informationsspeicherung und in Anti-Fälschungsanwendungen geworden. Allerdings führt die große spezifische Oberfläche von NaYF4:Ln3+-Nanopartikeln normalerweise zu ernsthaften nicht-radiativen Übergängen, die die Entdeckung neuer optischer Funktionen mit vielversprechenden Anwendungen erheblich behindern können. In dieser Arbeit berichten wir, dass monodisperse nanoskalige NaYF4:Ln3+ unerwartet auch ein ausgezeichnetes persistentes Lumineszenzmaterial (PersL) sein kann. Die mit Oberfläche passivierten Kern-Schalen-Strukturen der NaYF4:Ln3+-Nanopartikel zeigen intensive, durch Röntgenstrahlen aktivierte PersL und schmalbandige Emissionen, die von 480 bis 1060 nm einstellbar sind. Ein Mechanismus für PersL in NaYF4:Ln3+ wird durch Thermolumineszenz-Messungen und das Host-bezogene Bindungsenergiekonzept (HRBE) vorgeschlagen, das andeutet, dass einige Lanthanidionen (wie Tb) ebenfalls als effektive Elektronenfallen wirken können, um intensive PersL zu erzielen. Die gleichmäßigen und sphärischen NaYF4:Ln3+-Nanopartikel sind in Lösungsmitteln dispergierbar, was viele Anwendungen ermöglicht, die für traditionelle PersL-Phosphore nicht zugänglich sind. Eine neue 3-dimensionale (2 Dimensionen des ebenen Raums und 1 Dimension der Wellenlänge) optische Informationsspeicheranwendung wird durch den Tintenstrahldruck mehrfarbiger PersL-Nanopartikel demonstriert. Die mehrfarbige persistente Lumineszenz, als ein aufkommender und vielversprechender emittierender Modus in NaYF4:Ln3+, wird große Möglichkeiten bieten, Nanomaterialien in einem breiteren Bereich von Anwendungen einzusetzen.