Near Infrared-Emitting Cr3+/Eu3+ Co-doped Zinc Gallogermanate Persistence Luminescent Nanopartikel untuk Pencitraan Sel

Abstrak

Nanopartikel luminescent persisten yang memancarkan inframerah dekat (NIR) telah dikembangkan sebagai agen potensial untuk bioimaging. Namun, sintesis nanopartikel seragam dengan cahaya yang panjang untuk pencitraan jangka panjang masih kurang. Di sini, kami mendemonstrasikan sintesis Zn terstruktur spinel₃ Ga₂ Ge₂ O₁₀ :Cr³⁺ (ZGGO:Cr³⁺ ) dan Zn₃ Ga₂ Ge₂ O₁₀ :Cr³⁺ ,Eu³⁺ (ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ ) nanopartikel dengan metode sol-gel dalam kombinasi dengan kalsinasi bebas atmosfer pereduksi berikutnya. Sampel diselidiki melalui karakterisasi terperinci dengan teknik gabungan XRD, TEM, STEM, difraksi elektron area terpilih, eksitasi photoluminescence (PLE)/photoluminescence (PL), dan analisis PL yang bergantung pada suhu. Nanopartikel kristal tunggal adalah larutan padat homogen, memiliki bentuk kubik seragam dan ukuran lateral ~ 80–100 nm. Setelah eksitasi UV pada 273 nm, ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ menunjukkan pita emisi NIR pada 697 nm (² E → ⁴ A₂ transisi Cr³⁺ . yang terdistorsi ion dalam gallogermanate), tanpa adanya Eu³⁺ emisi. Pendaran persisten NIR pada sampel dapat bertahan lebih lama dari 7200 dtk dan masih memiliki intensitas yang intens. Eu³⁺ penggabungan meningkatkan intensitas luminesensi persisten dan waktu berpijar ZGGO:Cr³⁺ , tetapi tidak secara signifikan mempengaruhi stabilitas termal. ZGGO:Cr³⁺ . yang diperoleh ,Eu³⁺ -NH₂ nanopartikel memiliki kapasitas pencitraan yang sangat baik untuk sel in vitro.

Latar Belakang

Bahan luminescent persisten dapat memancarkan untuk waktu yang lama hingga berjam-jam setelah penghentian eksitasi [1]. Terutama karena minat penelitian mereka yang besar, fosfor telah dikomersialkan sebagai bahan penglihatan malam atau lingkungan gelap untuk berbagai aplikasi seperti rambu keamanan, rambu rute darurat, penanda identifikasi, atau diagnostik medis [2]. Fosfor persisten panjang yang khas adalah penghasil warna primer yang dikomersialkan, seperti Y₂ merah O₂ S:Eu³⁺ ,Mg²⁺ ,Ti⁴⁺ atau CaS:Eu²⁺ ,Tm³⁺ ,C³⁺ [3, 4], SrAl hijau₂ O₄ :Eu²⁺ ,Dy³⁺ atau MgAl₂ O₄ :Mn²⁺ [5, 6], dan CaAl₂ berwarna biru O₄ :Eu²⁺ ,T³⁺ atau SrMgSi₂ O₆ :Eu²⁺ ,Dy³⁺ [7, 8] fosfor. Meskipun banyak keberhasilan telah dibuat dalam fosfor persisten yang terlihat, penyelidikan dan pengembangan fosfor persisten di wilayah inframerah dekat (NIR) (~ 700–2500 nm) tidak cukup. Dalam beberapa tahun terakhir, aplikasi potensial fosfor persisten yang menunjukkan pendaran merah atau NIR telah berkembang dari tanda keamanan penglihatan malam ke sistem pencitraan in vivo [1, 9, 10].

Bahan luminescent persisten dengan fotosensitizer terpasang sebagai agen in vivo pertama kali dicoba oleh Chen dan Zhang untuk terapi fotodinamik [11]. Kemudian, Scherman dkk. melaporkan pencapaian penting dalam bioimaging in vivo dengan fosfor pemancar NIR dari Ca_0.2 Zn_0,9 Mg_0,9 Si₂ O₆ :Eu²⁺ ,Jn²⁺ ,Dy³⁺ [12]. Segera setelah itu, dua fosfor pemancar NIR baru dari CaMgSi₂ O₆ :Eu²⁺ ,Jn²⁺ ,Pr³⁺ dan Ca₂ Si₅ N₈ :Eu²⁺ ,Tm³⁺ dengan peningkatan kinerja telah dikembangkan oleh kelompok yang sama [13, 14]. Baru-baru ini, Cr³⁺ -fosfor persisten gallate yang didoping dengan emisi NIR dan pijaran panjang, termasuk spinel ZnGa₂ O₄ :Cr³⁺ dan variannya, seperti Zn₃ Ga₂ Ge₂ O₁₀ :Cr³⁺ , Zn₃ Ga₂ GeO₈ :Cr³⁺ ,Yb³⁺ ,Eh³⁺ , dan ZnGa_2 − x (Ge/Sn)_x O₄ :Cr³⁺ , disiapkan dengan metode solid-state [1, 9, 10, 15,16,17,18,19,20,21]. Sampel cakram keramik menunjukkan waktu pijar hingga 360 jam di wilayah NIR, tetapi bahan yang besar tidak cocok untuk bioimaging in vivo. Nanopartikel luminescent lama yang memancarkan NIR dari ZnGa₂ O₄ :Cr³⁺ [22, 23], ZnGa₂ O₄ :Cr³⁺ ,Sn⁴⁺ [19,20,21], dan Zn_2,94 Ga_1,96 Ge₂ O₁₀ :Cr³⁺ ,Pr³⁺ [9] disintesis dengan metode sol-gel dalam kombinasi dengan kalsinasi bebas atmosfer pereduksi berikutnya. Pendaran persisten dari bubuk nanopartikel menunjukkan pendaran NIR yang cerah di jendela transparansi biologis dengan waktu pijaran yang sangat lama. PEGylation sangat meningkatkan biokompatibilitas dan kelarutan air dari nanopartikel, yang memiliki potensi besar untuk aplikasi bioimaging in vivo jangka panjang dengan SNR tinggi tanpa perlu eksitasi in situ. Diyakini bahwa ion yang dipilih dari kelompok yang terdiri dari ion alkali tanah, ion lantanida, dan Li⁺ co-doping dengan Cr³⁺ dalam seng galat dan seng galogermanat akan menghasilkan pendaran persisten NIR yang luar biasa [1]. Eu³⁺ di oksida host selalu menunjukkan emisi merah pada ~ 700 nm yang timbul dari ⁵ D₀ -⁷ F₄ intra-4f transisi elektronik pada eksitasi UV pendek ke pita transfer muatan (CT) pada 250 nm [24]. Di sisi lain, Cr³⁺ adalah pusat luminescent yang menguntungkan dalam padatan karena emisi pita sempitnya (biasanya pada 700 nm) karena spin-terlarang ² E-⁴ A₂ transisi, atau emisi broadband (650–1600 nm) karena spin-allowed ⁴ T₂ -⁴ A₂ transisi [1, 20]. Mengingat hal ini, Cr³⁺ /Eu³⁺ seng galat dan seng galogermanat yang didoping bersama akan menghasilkan pendaran persisten NIR yang intens, karena pita transfer muatan (CTB) O²⁻ -Eu³⁺ tumpang tindih dengan CTB O²⁻ -Ga³⁺ , dan emisi pada ~ 700 nm dari ⁵ D₀ -⁷ F₄ transisi Eu³⁺ tumpang tindih dengan yang dari ² E-⁴ A₂ transisi Cr³⁺ . Selanjutnya, Eu³⁺ ion menggantikan Ga³⁺ ion di situs oktahedral yang terdistorsi dapat menghasilkan kekuatan medan kristal inang yang sesuai di sekitar Cr³⁺ ion, sehingga mempengaruhi emisi NIR. Dalam karya ini, Zn₃ Ga₂ Ge₂ O₁₀ :Cr³⁺ ,Eu³⁺ (disebut sebagai ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ ) nanopartikel disintesis dengan metode sol-gel dalam kombinasi dengan kalsinasi bebas atmosfer pereduksi berikutnya, yang akan digunakan sebagai nanoprobe yang menjanjikan untuk bioimaging di masa depan. Sampel diselidiki melalui karakterisasi rinci dengan teknik gabungan difraktometri sinar-X (XRD), mikroskop elektron transmisi (TEM), STEM, difraksi elektron area terpilih (SAED), eksitasi photoluminescence (PLE)/photoluminescence (PL), dan spektroskopi suhu. -analisis PL tergantung. Di bagian berikut, kami melaporkan sintesis, karakterisasi, dan penerapan ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ nanopartikel.

Eksperimental

Sintesis

Sumber logam awal adalah Zn(NO₃ )₂ ·6H₂ O, Cr(TIDAK₃ )₃ ·9H₂ O, Ga₂ O₃ , Eu₂ O₃ , dan GeO₂ semuanya adalah 99,99% produk murni yang dibeli dari Sinopharm (Shanghai, Cina). Reagen lainnya adalah kelas analitis dan dibeli dari Pabrik Reagen Kimia Shenyang (Shenyang, Cina). Zn(TIDAK₃ )₂ ·6H₂ O dan Cr(TIDAK₃ )₃ ·9H₂ O dilarutkan dalam air deionisasi. Ga₂ O₃ dan Eu₂ O₃ dilarutkan dalam larutan asam nitrat. GeO₂ dan asam etilendiamintetraasetat (EDTA) dilarutkan dalam amonium hidroksida encer. Ke dalam larutan campuran, larutan EDTA ditambahkan secara perlahan tanpa pengendapan, dan rasio molar ion logam total terhadap EDTA dipertahankan pada 1:2. Rasio molar atom Zn:Ga:Ge:Cr:Eu ditetapkan menjadi 3:1,984:2:0,01:0,006. Larutan akhir diaduk dengan kuat pada suhu kamar selama 1 jam, kemudian dipanaskan dalam oven pada suhu 85 °C untuk penguapan air yang lambat sampai larutan menjadi sol yang akhirnya menjadi gel. Gel yang diperoleh dipanaskan pada suhu 200 °C selama 3 jam hingga terbentuk bahan berpori hitam. Akhirnya, bahan berpori digiling dan dianil di bawah aliran O₂ gas (200 mL/mnt) pada suhu tertentu selama 2 jam.

Fungsionalisasi Permukaan

ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ serbuk dihaluskan selama 30 menit, kemudian 150 mg sampel yang diperoleh ditambahkan ke dalam 50 mL larutan NaOH 0,1 mol/L. Setelah sonikasi selama 1 jam, suspensi diaduk dengan kuat selama 24 jam pada suhu kamar. Larutan koloid yang dihasilkan disentrifugasi pada 1000 rpm selama 10 menit untuk menghilangkan partikel berukuran besar, dan supernatan disentrifugasi pada 10.000 rpm selama 10 menit untuk mengumpulkan endapan. ZGGO:Cr³⁺ . yang diperoleh seperti yang diperoleh ,Eu³⁺ -OH nanopartikel dicuci dengan air deionisasi tiga kali.

Sepuluh miligram ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ -OH nanopartikel didispersikan dalam 4 mL dimetilformamida (DMF) dengan bantuan sonikasi selama 10 menit. Kemudian, 40 l 3-aminopropyl-triethoxysilane (APTES) ditambahkan dengan pengadukan kuat selama 24 jam pada suhu kamar. ZGGO:Cr³⁺ . yang diperoleh seperti yang diperoleh ,Eu³⁺ -NH₂ nanopartikel dikumpulkan dengan sentrifugasi pada 10.000 rpm selama 10 menit dan dicuci dengan DMF tiga kali untuk menghilangkan APTES yang tidak bereaksi.

Pencitraan Sel

Sel Hek293T dikultur dalam DMEM dengan 10% FBS dan diunggulkan dalam cawan kultur 35 mm selama 2 jam dalam CO₂ inkubator. ZGGO:Cr³⁺ . yang diperoleh seperti yang diperoleh ,Eu³⁺ -NH₂ nanopartikel didispersikan dalam media sel (50 mg/mL), yang dieksitasi selama 10 menit dengan lampu UV 254 nm dan kemudian dipindahkan ke cawan kultur yang diberi perlakuan selama 1 jam. Setelah media sel dihilangkan, 0,1 mL formaldehida-PBS 1% ditambahkan dan sel diwarnai dengan pewarna DAPI 0,5 mL dalam gelap selama 10 menit. Akhirnya, sel dicuci dengan PBS beberapa kali untuk karakterisasi lebih lanjut.

Semua penelitian yang melibatkan hewan telah disetujui oleh komite perawatan dan penggunaan hewan universitas.

Teknik Karakterisasi

Identifikasi fase dilakukan oleh XRD (model SmartLab; Rigaku, Tokyo, Jepang) yang beroperasi pada 40 kV/40 mA menggunakan radiasi Cu Kα yang difilter nikel dan kecepatan pemindaian 6,0° 2θ / menit Morfologi produk diamati melalui TEM (model JEM-2000FX; JEOL, Tokyo). Fotoluminesensi fosfor dianalisis dengan fluorospektrofotometer FP-8600 (JASCO, Tokyo). Sinyal pendaran persisten diperoleh dengan menggunakan Horiba JY FL3-21. Gambar peluruhan sisa cahaya direkam di ruangan gelap menggunakan Kodak In-Vivo Imaging System FX Pro. Pencitraan sel dilakukan dengan mikroskop confocal pemindaian laser (LEICA TCS SP2, Jerman).

Semua penelitian yang melibatkan hewan telah disetujui oleh komite perawatan dan penggunaan hewan universitas.

Hasil dan Diskusi

Kemurnian fasa sampel pertama kali diselidiki oleh XRD. Gambar 1 (atas) menunjukkan pola XRD dari ZGGO:Cr³⁺ yang telah disiapkan sebelumnya dan ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ dikalsinasi pada 1000 °C, yang diidentifikasi bersama dengan Zn berstruktur spinel₃ Ga₂ Ge₂ O₁₀ [1, 9]. Struktur kristal Zn₃ Ga₂ Ge₂ O₁₀ sama dengan ZnGa₂ O₄ (JCPDS No. 38-1240), yang merupakan larutan padat ZnGa₂ O₄ dan Zn₂ GeO₄ . Dalam struktur Zn₃ Ga₂ Ge₂ O₁₀ , Ge berperan sebagai substitusi Ga, kondusif untuk pembentukan jebakan, sedangkan ZnGa₂ O₄ merupakan struktur kristal yang dominan [1]. Ada dua jenis kation dalam sel satu unit; Zn²⁺ dan Ga³⁺ dikelilingi oleh empat dan enam anion oksigen yang masing-masing membentuk tetrahedron dan oktahedron (Gbr. 1, di bawah). Perhitungan dari data difraksi yang menghasilkan konstanta sel untuk ZGGO:Cr³⁺ adalah a = b = ~ 0.8335 nm, dekat dengan spinel ZnGa₂ O₄ (a = b = ~ 0.8335 nm, JCPDS No. 38-1240). Karena jari-jari ion yang lebih besar dari Eu³⁺ (untuk koordinasi enam kali lipat, $ {r}_{{\mathrm{Eu}}^{3+}} $ = 0,0947 nm dan $ {r}_{{\mathrm{Ga}}^{3+} } $ = 0,062 nm) [25], nilai a yang lebih besar = b = ~ 0.8336 nm diamati untuk ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ . Analisis perluasan profil pantulan Bragg (311) dilakukan dengan menerapkan persamaan Scherrer untuk ukuran kristal rata-rata 83 ± 6 nm untuk ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ sampel. Pada Gambar 1 (atas), kami juga menemukan bahwa produk yang dihasilkan dikalsinasi pada 900 °C adalah campuran fase spinel (JCPDS No. 38-1240) dan rombohedral (JCPDS No. 11-0687), yang menunjukkan suhu kalsinasi 1000 °C diperlukan untuk menghasilkan spinel Zn₃ Ga₂ Ge₂ O₁₀ dalam bentuk fase murni.

Pola XRD dari ZGGO:Cr³⁺ yang telah disiapkan sebelumnya dan ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ dan struktur kristal spinel ZnGa₂ O₄

Gambar 2 (kiri) menunjukkan morfologi TEM untuk ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ partikel, dengan jelas menunjukkan bahwa mereka seluruhnya terdiri dari partikel kubik, dengan ukuran lateral ~ 80–100 nm. Sudut tajam dan pinggiran kisi yang tertata dengan baik menunjukkan kristalinitasnya yang sangat baik, sedangkan jarak ~ 0,29 nm sesuai dengan dataran (220) ZnGa berstruktur spinel₂ O₄ (d (220) = ~ 0.29 nm, JCPDS No. 38-1240) (inset pada Gbr. 2). Karena ukuran partikel mendekati ukuran kristal rata-rata yang dihitung dari data XRD, sampel yang diperoleh mungkin berupa kristal tunggal. Analisis SAED (Gbr. 2 (kanan)) lebih lanjut menegaskan bahwa nanopartikel yang dianalisis adalah kristal tunggal. Nanopartikel yang diselidiki di sini adalah solusi solid-state langsung daripada campuran mekanis. Pemetaan unsur Zn, Ga, Ge, Cr, dan Eu memberikan bukti solusi padat ini, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3 untuk ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ . Setiap partikel tidak hanya mengandung Zn, Ga, Ge, Cr, dan Eu, tetapi semua elemen terdistribusi secara merata di antara partikel.

TEM, gambar HR-TEM (kiri), dan pola SAED (kanan) dari ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ nanopartikel

Morfologi partikel STEM (gambar bidang terang, gambar pertama) dan pemetaan unsur ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ nanopartikel

Gambar 4 menunjukkan spektrum eksitasi ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ bubuk pada suhu kamar. Spektrum eksitasi yang dipantau pada 697 nm mencakup wilayah spektral yang sangat luas (dari 200 hingga 650 nm) dan terdiri dari empat pita eksitasi utama yang masing-masing memuncak pada 273, 328, 410, dan 569 nm. Pita eksitasi pada 273 nm dianggap berasal dari pita transfer muatan O²⁻ -Ga³⁺ di ZnGa₂ O₄ host, sedangkan pita selanjutnya berasal dari transisi dalam Cr³⁺ , termasuk pita 328-nm yang berasal dari ⁴ A₂ → ⁴ T₁ (te ² ) transisi, pita 410-nm yang berasal dari ⁴ A₂ → ⁴ T₁ (t ² e ), dan pita 569-nm yang berasal dari ⁴ A₂ → ⁴ T₂ (t ² e ) [19, 20]. Penggabungan Eu³⁺ tidak cukup mengubah posisi pita PLE tetapi secara signifikan meningkatkan intensitas transisi bagian dalam Cr³⁺ , dengan Aku ₄₁₀ /Aku ₂₇₃ meningkat dari 0,18 menjadi 0,56. Hasil di atas menunjukkan bahwa Eu³⁺ penggabungan kondusif untuk eksitasi cahaya tampak. Namun, pita eksitasi terkuat pada 273 nm juga mengungkapkan bahwa pita transfer muatan O²⁻ -Ga³⁺ adalah panjang gelombang eksitasi yang paling efektif. Eksitasi serbuk pada 273 nm memberikan pita emisi NIR pada 697 nm (Gbr. 5) karena ² E → ⁴ A₂ transisi dalam Cr³⁺ . yang terdistorsi ion dalam gallogermanate, tanpa adanya Eu³⁺ emisi.

Spektrum eksitasi fotoluminesensi (PLE) ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ bedak

Spektrum Photoluminescence (PL) dari ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ bedak

Kurva peluruhan pendaran persisten NIR dari ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ nanopartikel dipantau pada 697 nm setelah 254 nm penerangan sinar UV (lampu xenon sebagai sumber cahaya) selama 5 menit pada suhu kamar seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6. Hasilnya menunjukkan bahwa pendaran persisten NIR dari ZGGO:Cr^{3 +} sampel dapat bertahan lebih lama dari 7200 dtk dan masih memiliki intensitas yang cukup besar. Intensitas pendaran persisten ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ meningkat dengan penggabungan Eu³⁺ ion. Dipercaya bahwa ion lantanida bekerja sama dengan Cr³⁺ dalam seng gallogermanate akan menghasilkan pendaran persisten NIR yang luar biasa, karena perannya yang penting dalam meningkatkan jumlah cacat anti-situs yang bertanggung jawab atas pendaran persisten Cr³⁺ pada inang zinc gallogermanate [1]. Di sisi lain, pendaran persisten NIR dari ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ sampel dapat bertahan lebih lama daripada ZGGO:Cr³⁺ , menunjukkan bahwa Eu³⁺ penggabungan dapat meningkatkan waktu berpijar. Gambar 7 menunjukkan gambar peluruhan sisa cahaya NIR dari ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ bubuk yang diperoleh dengan Kodak In-Vivo Imaging System FX Pro pada waktu yang berbeda setelah menghentikan penyinaran UV, yang selanjutnya menegaskan bahwa sisa pancaran dapat bertahan lebih lama dari 120 menit dan mempertahankan intensitas emisi NIR yang intens.

Kurva peluruhan pendaran persisten NIR dari ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ serbuk dipantau pada 697 nm setelah penerangan sinar UV 254 nm selama 5 mnt

Gambar peluruhan sisa cahaya NIR dari ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ bubuk yang diperoleh dengan Kodak In-Vivo Imaging System FX Pro pada waktu yang berbeda setelah menghentikan penyinaran UV

Untuk mengevaluasi kinerja aplikasi fosfor, terutama untuk aplikasi daya tinggi, stabilitas termal adalah parameter kunci. Untuk mengevaluasi perilaku pendinginan termal fosfor dalam pekerjaan ini, spektrum PL dianalisis pada suhu mulai dari 298 hingga 573 K (Gbr. 8). Untuk semua sampel, menaikkan suhu menghasilkan penurunan intensitas emisi pada 697 nm. Untuk mendapatkan gambaran yang lebih komprehensif tentang perilaku pendinginan termal dan memperkirakan nilai energi aktivasinya (E _a ), persamaan Arrhenius (Persamaan. (1)) digunakan sebagai berikut [26,27,28]:

$$ {I}_{\mathrm{T}}=\frac{I_0}{1+c\exp \left(-\frac{E_{\mathrm{a}}}{kT}\right)} $$ (1)

dimana Aku ₀ dan Aku _B adalah intensitas suhu awal dan akhir, masing-masing; c adalah konstanta laju; E _a adalah energi aktivasi; dan k adalah konstanta Boltzmann (8.629 × 10⁻⁵ eV K⁻¹ ). Gambar 8 menunjukkan In(I ₀ / Saya _B 1) vs 10.000 / B garis hubungan untuk pita emisi yang berpusat pada 697 nm untuk ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ . Energi aktivasi serupa dihitung:E _a = 0,23 eV untuk ZGGO:Cr³⁺ dan E _a = 0,25 eV untuk ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ . Probabilitas transisi nonradiatif terjadi per satuan waktu (α ) dapat didefinisikan menurut Persamaan. (2) sebagai berikut [29]:

$$ \alpha =s\ \exp \left(-\frac{E_{\mathrm{a}}}{kT}\right) $$ (2)

dimana s adalah faktor frekuensi (s⁻¹ ), k adalah konstanta Boltzmann, dan T adalah suhu. Dapat dilihat bahwa energi aktivasi yang lebih rendah (E _a ) mengarah ke probabilitas yang lebih besar (α ) dari transisi nonradiatif. Karena energi aktivasi yang serupa, ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ menunjukkan stabilitas termal tertutup, menunjukkan Eu³⁺ penggabungan tidak secara signifikan mempengaruhi stabilitas termal. Namun, pita samping fonon (PSB) terkait yang berpusat pada 670 nm menjadi dominan pada suhu yang lebih tinggi, sehingga mendorong peningkatan puncak emisi.

Energi aktivasi pendinginan termal untuk pita emisi di a ZGGO:Cr³⁺ dan b ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ bubuk. Sisipan menunjukkan ketergantungan suhu yang sesuai dari spektrum PL dari 298 hingga 573 K

Kami juga menyelidiki spektrum eksitasi dan emisi PL dari dispersi berair ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ (Gbr. 9). Dibandingkan dengan ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ bubuk, dispersi berair menunjukkan profil yang hampir sama dari kurva eksitasi dan emisi PL kecuali intensitas eksitasi yang relatif lemah pada 300 dan 600 nm. Intensitas yang melemah mungkin karena efek pendinginan dari getaran O–H air.

Spektrum eksitasi dan emisi ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ larutan air pada suhu kamar. Sisipan menunjukkan foto digital ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ larutan berair di bawah penyinaran sinar UV 254 nm

Sel Hek293T digunakan di sini untuk uji pencitraan in vitro. ZGGO:Cr³⁺ . yang diperoleh seperti yang diperoleh ,Eu³⁺ -NH₂ nanopartikel didispersikan dalam media sel (50 mg/mL), yang dieksitasi selama 10 menit dengan lampu UV 254 nm dan kemudian dipindahkan ke cawan kultur yang diberi perlakuan selama 1 jam. Gambar 10 (kiri, warna merah) menunjukkan pencitraan pendaran sel yang dikumpulkan pada mikroskop confocal pemindaian laser tanpa adanya eksitasi. Sinyal luminesensi sisa cahaya dari sel Hek293T masih cukup kuat untuk diukur secara tepat setelah 1 jam, meskipun sinyal luminesensi sisa cahaya berangsur-angsur menurun seiring waktu. Sebagai perbandingan, pencitraan pendaran sel dikumpulkan pada mikroskop confocal pemindaian laser dengan mode lain dari sel yang sama yang diwarnai dengan pewarna DAPI 0,5 mL (tepat pada Gambar 10, eksitasi simultan). Sinyal pencitraan serupa menunjukkan bahwa ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ -NH₂ nanopartikel memiliki kapasitas pencitraan yang sangat baik untuk sel in vitro.

Gambar LSCM (kiri, warna merah) dari sel Hek293T yang diinkubasi dengan ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ -NH₂ nanopartikel selama 1 jam. Gambar kanan (warna biru) adalah tampilan sel yang sama yang diwarnai dengan pewarna DAPI 0,5 mL. Bilah skala = 25 μm

Kesimpulan

Dalam karya ini, spinel terstruktur ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ nanopartikel disintesis dengan metode sol-gel dalam kombinasi dengan kalsinasi bebas atmosfer pereduksi berikutnya. Sampel diselidiki melalui karakterisasi rinci dengan teknik gabungan XRD, TEM, STEM, SAED, spektroskopi PLE/PL, dan analisis PL yang bergantung pada suhu. Nanopartikel dengan bentuk kubik seragam dan ukuran lateral ~ 80–100 nm adalah kristal tunggal dan larutan padat homogen. Eksitasi serbuk pada 273 nm memberikan pita emisi NIR pada 697 nm karena ² E → ⁴ A₂ transisi dalam Cr³⁺ . yang terdistorsi ion dalam gallogermanate, tanpa adanya Eu³⁺ emisi. Pendaran persisten NIR dari ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ dapat bertahan lebih dari 7200 dtk dan masih memiliki intensitas yang intens. Intensitas pendaran persisten ZGGO:Cr³⁺ dan waktu berpijar meningkat dengan penggabungan Eu³⁺ ion. Namun, Eu³⁺ penggabungan tidak secara signifikan mempengaruhi stabilitas termal. Akhirnya, ZGGO:Cr³⁺ yang diperoleh seperti yang diperoleh ,Eu³⁺ -NH₂ nanopartikel memiliki kapasitas pencitraan yang sangat baik untuk sel in vitro.

3D Interconnected V6O13 Nanosheets yang Ditumbuhkan pada Tekstil Berkarbonisasi melalui Proses Hidrotermal Berbantuan Benih sebagai Katoda Fleksibel Berkinerja Tinggi untuk Baterai Lithium-Ion Desain Komputasi Bahan Pita Datar

bahan nano