Tinjauan Komprehensif Nanopartikel Silika Luminescens: Klasifikasi, Sintesis, dan Aplikasi Praktis
Abstrak
Bahan luminesens menarik perhatian global karena sifat optik uniknya. Silika, yang transparan terhadap cahaya, merupakan matriks ideal untuk bahan luminesens. Nanopartikel silika luminescens (LSN) memiliki aplikasi luas karena stabilitas kimia dan termal yang ditingkatkan. Bola silika dengan berbagai ukuran dapat disintesis melalui berbagai metode untuk memenuhi kebutuhan spesifik. Berbagai warna luminesens memiliki potensi untuk aplikasi yang berbeda. Terutama karena banyak faktor seperti penangkal, performa mereka belum cukup memuaskan. Tinjauan ini membahas perkembangan LSN, termasuk klasifikasi, sintesis, dan aplikasinya. Poin utamanya adalah bagaimana silika meningkatkan sifat warna luminesens dan peran silika dalam sistem tersebut. Selain itu, aplikasi mereka dalam biologi, layar, dan sensor juga dijelaskan.
Pendahuluan
Bahan luminesens banyak diterapkan karena sifat optik khususnya [1]. Namun, aplikasi mereka terbatas oleh banyak keterbatasan, seperti hidrofobisitas dan biokompatibilitas yang rendah, atau karena kerugian seperti toksisitas tinggi, biokompatibilitas buruk, dan absorpsi rendah [2,3,4,5]. Oleh karena itu, perlu memodifikasi bahan luminesens untuk memenuhi persyaratan aplikasi praktis.
LSN dengan sifat yang ditingkatkan telah menarik perhatian yang semakin besar dalam biologi [6, 7], pencahayaan [8], dan sensor [9]. Sifat optik khas mereka membuatnya unik dalam bahan optik [10]. Silika transparan terhadap cahaya, sehingga menjadikan silika sebagai calon ideal sebagai matriks untuk bahan fluoresens. Stabilitas termodinamik dan kimia juga merupakan faktor penting sebagai matriks, dan silika sesuai dengan faktor dasar ini [11]. Selain itu, permukaan silika dapat dengan mudah dimodifikasi, memungkinkan fungsionalisasi lebih lanjut dengan berbagai grup fungsional untuk menyesuaikan kebutuhan yang beragam [12]. Silika yang memiliki banyak keuntungan di atas secara alami merupakan substrat ideal untuk meningkatkan sifat bahan luminesens [13]. Sistem nanos multifungsi dapat dibuat dengan merakit, mengenkapsulasi, atau mengintegrasikan satu atau lebih nanomaterial berbeda di dalam dan pada permukaan nanopartikel silika menggunakan proses yang berbeda [11]. Seperti memodifikasi bahan luminesens, LSN dengan sifat unggul menarik perhatian yang semakin besar dalam penelitian di garis depan [14]. Montalti et al. merangkum banyak penelitian unggul dalam citra medis dengan warna organik yang dicaling silika [6]. Silika menyediakan platform stabil dan multifungsi untuk fosfor, namun toksisitas jangka panjang perlu diteliti. Michael Schäfrling menunjukkan seni sensor luminesens [9]. Selektivitas dan sensitivitas adalah inti dari bahan sensor. Zou Hua et al. menguraikan cara modifikasi silika organik. Nanokomposit memiliki sifat unggul dibandingkan komponen terpisah [15]. Ada banyak tinjauan luar biasa yang berfokus pada area spesifik seperti biologi [6, 7, 16], tetapi kurang memperkenalkan secara sistematis LSN dan performa unggul mereka di bidang lainnya.
Tinjauan ini dimulai dengan klasifikasi LSN, diikuti oleh metode sintesisnya. Kategori LSN secara sistematis ditetapkan berdasarkan klasifikasi bahan luminesens. Dari segi sifat kimia dan mekanisme luminesens, warna molekula organik, logam luminesens, dan fosfor yang dicaling titik kuantum (QD) adalah tiga fosfor tipikal, semuanya memiliki mekanisme luminesens unik dan keuntungan masing-masing sebagai perwakilan LSN [17,18,19]. Poin utamanya adalah bagaimana silika meningkatkan sifat fosfor. Dengan keterbatasan aplikasi bahan luminesens, strategi yang mungkin dibahas untuk meningkatkan performa mereka untuk LSN. Ini melibatkan tidak hanya aplikasi biologi, tetapi juga layar dan sensor.
Klasifikasi LSN
Luminesens yang menghasilkan kecerahan berbagai tingkat memiliki nilai besar dalam bidang material [20]. Banyak penelitian tentang modifikasi bahan luminesens telah dilakukan di sekitar cara meningkatkan rasio sinis-kebisingan, stabilitas, dan adaptabilitas lingkungan untuk aplikasi potensial. Pengenalan ligan antena dalam kompleks lantana untuk meningkatkan performa luminesens adalah contoh typikal modifikasi. Silika adalah matriks yang baik untuk mencampur material dengan fungsi dan sifat kimia yang berbeda. Fosfor telah dicaling ke dalam matriks silika untuk memodifikasi defek alami mereka dan meningkatkan sifat mereka, yang menguntungkan untuk aplikasi luas dengan permukaan silika yang mudah dimodifikasi dan non-toksis serta perlindungan untuk warna luminesens. Dengan multifungsi dan adaptabilitas yang dapat disesuaikan, LSN telah menarik perhatian yang semakin besar. Di antara semua fosfor luminesens, molekul luminesens organik, fosfor yang dicaling logam luminesens, dan QD adalah tiga kategori paling representatif yang layak untuk disentuh. Jadi tiga warna di atas ditunjukkan sebagai LSN tipikal dalam kombinasi dengan silika. Contoh representatif tercantum dalam Tabel 1.
LSN yang Dicaling Molekul Luminesens Organik
Molekul luminesens organik adalah bahan luminesens penting dengan struktur cincan berkonjugasi π dan ukuran kecil [16]. Namun, labeli non-spesifik dan pemblekasan menghambat aplikasi mereka. Nanopartikel silika yang dicaling warna organik banyak dipelajari dengan stabilitas, selektivitas, dan biokompatibilitas yang sangat baik [52, 53]. Van Blaaderen et al. [21] melakukan upaya awal untuk disintesis bola silika luminescens. Fluoresenin isotiocyanat (FITC) dilapisi pada permukaan silika dengan bantuan APS ((3-aminopropil)trietosilana) yang memberikan cara yang dapat dijalankan untuk menggabungkan warna dengan silika melalui ikutan kovalen. Terinspirasi oleh proses ini, Andrew et al. [22] disintesis nanopartikel silika fluoresens emisi ganda dengan dua lapis. Dua warna, tetrametilrodamin isotiocyanat (TRITC) dan FITC, dikonjugasi ke silika melalui APS dalam lingkungan nitrogen anhydrous. Diagram skematis dan citra SEM (Gambar 1a) menunjukkan struktur nanostruktur nanopartikel. Silika dengan TRITC disintesis terlebih dahulu sebagai inti nanopartikel emisi ganda dan FITC dikonjugasi pada permukaan inti dengan tetraetosilana (TEOS) lebih lanjut. Nanopartikel silika fluoresens emisi ganda yang disintesis berhasil menyelidiki nilai pH seluler dalam sel mast leukemia basofil tikus (RBL-2H3) pada Gambar 1b–d.
Untuk meningkatkan fotostabilitas warna organik, enkapsulasi silika adalah metode modifikasi yang sering digunakan. Long Jiao et al. [23] memilih empat warna sianokarina sebagai sond fluoresens dekat merah (NIR) dan mengikatnya masing-masing dengan 3-aminopropiltrietoksilana (APTES), agen peluncur silan umum. TEOS terhidrolisis dengan warna NIR yang telah dirawat dalam sistem mikroemulsi. Nanopartikel silika fluoresens yang dimuat sianokarina (FSNP) diperoleh setelah sentrifugasi dan pencucian. Seluruh proses ditunjukkan pada Gambar 2a. Seperti yang terlihat pada Gambar 2b, keempat FSNP yang dienkapsulasi ke dalam silika menunjukkan intensitas fluoresens yang lebih baik dan stabilitas pH dibandingkan warna bebas. Keempat FSNP meningkatkan kecerahan mereka pada saat yang sama (Gambar 2c). Mereka menguji fotostabilitas mereka dalam sel hidup dengan mikroskop skanning laser konfokal (CLSM). FSNP-3 dan FSNP-4 (lebih banyak situs ancoran) mendapatkan fotostabilitas yang ditingkatkan dibandingkan warna bebas, sementara FSNP-1 dan FSNP-2 tidak mendapatkan peningkatan apa pun. Lebih banyak situs ancoran memperkuat struktur molekul warna. Warna dengan struktur kaku memiliki peluruhan nonradiatif yang lebih sedikit dan rotasi intramolecular yang sulit yang membuat warna lebih terang. Lapisan silika dapat melindungi materi yang dienkapsulasi yang telah memperkuat struktur molekul dan meningkatkan kecerahan mereka tanpa pemblekasan. FSNP-3 dan 4 juga memiliki toksisitas biologis rendah menurut metode metil tetrazolium (MTT) pada Gambar 2d. Biokompatibilitas adalah keuntungan lain dari silika.
Agregasi adalah salah satu alasan utama penurunan untuk sebagian besar warna luminesens. Fosfor dapat tetap pada konsentrasi yang tepat dengan silika secara stabil. Luminogen emisi yang diinduksi agregasi (AIEgen), berbeda dengan luminofor tradisional, tidak menderita masalah ini. Sebaliknya, agregasi menyebabkan emisi yang kuat [54]. Untuk meningkatkan performa AIEgen dalam bidang biologi, banyak polimer matriks digunakan untuk mengenkapsulasi AIEgen. Selain itu, ada beberapa masalah lain yang dapat menyebabkan penurunan AIEgen, seperti air dan oksigen, yang memiliki efek negatif pada aplikasi. Silika dapat mencegah mereka dari penangkal [55]. Berdasarkan analisis di atas, TPETPAFN (fluorogen tipikal yang terdiri dari dua gelang tetrafeniletilena dan inti transfer muatan intramolecular), sebuah AIEgen, difungsionalkan biologis oleh F127 (polietilen glikol-blok-polipropilen glikol-blok-polietilen glikol) untuk membentuk mikel inti [24]. TEOS terhidrolisis untuk mendapatkan cakram silika yang dilapisi pada mikel inti melalui metode sol-gel yang dimodifikasi. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, nanopartikel TPETPAFN-F127-SiO2 yang disintesis menunjukkan sifat fotoluminesensi yang lebih baik berkat perlindungan cakram silika.
LSN yang Dicaling Logam Luminesens
Logam tanah langka [56] dan logam transisi [57] adalah bahan logam luminesens umum berdasarkan transisi transfer muatan. Luminesens setelah kompleks dengan ligan adalah fitur paling mencolok dari bahan ini. Ada dua mekanisme utama luminesens logam, LMCT (transfer muatan ligan ke logam) dan MLCT (transfer muatan logam ke ligan). Logam lantana dan logam transisi adalah contoh tipikal masing-masing. Karena tingkat energi elektron yang melimpah, ada berbagai logam luminesens yang memiliki potensi besar untuk aplikasi dalam bidang luminesens dengan emisi yang berbeda [58]. Logam mulia dengan LSPR telah banyak digunakan dalam bahan luminesens yang ditingkatkan dan termasuk dalam bagian ini. Meskipun demikian, efesiensi sensibilisasi yang rendah dan penurunan membatasi aplikasi logam luminesens [59]. Untuk meningkatkan fotostabilitas dan biokompatibilitas mereka, Francis et al. menambahkan grup silil yang terganti ke dalam ligan untuk modifikasi lebih lanjut [30]. Nanopartikel Eu@Si-OH diperoleh setelah melapisi kompleks Eu yang dimodifikasi grup silil dengan silika melalui metode mikroemulsi terbalik. Produk akhirnya difungsionalkan amina dengan APTES sebagai nanopartikel Eu@Si-NH2. Lapisan silika menjaga kompleks dari penangkal (grup OH dan NH2). Sebagai hasilnya, keduanya menunjukkan fotostabilitas yang lebih baik pada Gambar 4. Nanopartikel Eu@Si-NH2 menunjukkan performa yang baik dalam citra biologis.
Ezquerro et al. menggabungkan kompleks Ir, kompleks luminesens MLCT, ke dalam kerangka silika untuk stabilitas dan sifat fotofisika yang ditingkatkan melalui proses sol-gel [60]. Dengan perlindungan silika, fosfor ini menunjukkan stabilitas yang sangat baik tidak hanya dalam kondisi normal tetapi juga dalam lingkungan yang keras yang memiliki aplikasi lebih lanjut dalam dioda penghasil cahaya putih (WLED).
Y. Li et al. [31] disintesis nanopartikel konversi atas (UCNP) yang stabil asam oleat. Kemudian mereka melapisi lapisan silika pada UCNPs melalui metode mikroemulsi dan UCNPs yang larut air diperoleh. Memperkenalkan kompleks Eu (TTA)3 phen ke dalam sistem, mereka disintesis nanobola NaGdF4:Yb,Er@SiO2@Eu (TTA)3Phen (UCNPs@SiO2@EuTP). Penurunan permukaan ditekan setelah pelapisan silika dan sebagai hasilnya intensitas emisi meningkat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Nanopartikel yang larut air dengan dua emisi berbeda diperoleh dengan bantuan silika.
Chen et al. [42] berhasil menggunakan titik karbon (CD) dan ion tanah langka untuk WLED. Mereka disintesis CD dengan metode pirolisis organik satu-kuali, yang memiliki emisi biru maksimum pada 470 nm, dan dua puncak eksitasi pada 251 dan 364 nm, masing-masing. Untuk mendapatkan komposit penghasil cahaya putih, CD digunakan sebagai inti emisi biru dan fosfor Sr2Si5N8:Eu2+ digunakan sebagai komponen emisi oranye. CD dimasukkan ke dalam sistem Stöber. Saat TEOS terhidrolisis, CD akan dilapisi oleh lapisan silika dengan fosfor merah. Komposit titik karbon-silika-fosfor (CDSP) disintesis setelah sentrifugasi, pengeringan, dan penggerusan. CDSP memiliki absorpsi yang luas mulai dari UV (ultraviolet) hingga daerah kuning (200–600 nm), terutama kuat di daerah UV. Setelah pengujian eksitasi pada berbagai panjang gelombang, mereka menemukan bahwa CDSP mendapatkan koordinat CIE (Komisi Internasional Penerangan) (0,32, 0,32) yang paling dekat dengan cahaya putih murni (0,33, 0,33) pada eksitasi 400 nm pada Gambar 6. Dan itu merupakan upaya yang baik untuk mendapatkan emisi CDSP dengan menyesuaikan rasio massa CD dan fosfor. Di bawah eksitasi 400 nm, mereka mendapatkan rasio massa terdekat (3,9% (0,32, 0,32) dan 5,1% (0,34, 0,32)) ke emisi putih. CDSP menunjukkan emisi putih yang lebih baik (0,30, 0,31) dalam kemasan dioda penghasil cahaya (LED) dibandingkan CD&P (mencampur CD dan fosfor secara langsung) (0,28, 0,29). Dua komponen terdistribusi homogen dengan silika dan mengurangi probabilitas agregasi dan pemisahan fase. Akhirnya, mereka mendapatkan WLED dengan bubuk CDSP pada chip dioda UV (375 nm), dan cahaya putih (0,30, 0,33) diperoleh. Indeks rendering warna (CRI) sekitar 94, lebih tinggi dari WLED komersial berbasis YAG:Ce (CRI < 75).
Silika biasanya digunakan sebagai lapisan pelindung untuk bahan luminesens untuk menjaga jarak yang tepat dari logam mulia guna meningkatkan fluoresens. Ini disebabkan oleh osilasi berdiri elektron bebas yang disebabkan oleh cahaya. Untuk meningkatkan luminesens, perlu menjaga jarak yang tepat antara warna dan partikel logam mulia. Seperti bahan peningkatan logam mulia, nanopartikel logam itu sendiri dapat menyebabkan penurunan kromofor (dalam 5 nm) tetapi fluoresens mereka dapat ditingkatkan hingga 100 kali (sekitar 10 nm). Dalam penelitian awal, Tuo Li et al. [61] disintesis nanopartikel Ag dengan cakram silika dalam matriks mikroemulsi (nanopartikel Ag/SiO2). Reagen yang dibutuhkan untuk menghasilkan silika (TEOS dan siklobeksan) diinjeksikan ke dalam mikroemulsi setelah perak direduksi. Mereka secara cermat mempelajari efek berbagai kondisi (air/surfaktan untuk R dan air/TEOS untuk H) pada nanopartikel Ag/SiO2 dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar 7. Ini adalah jalan yang baik untuk melapisi lapisan silika yang rata dan tebal pada inti tidak hanya Ag tetapi juga nanopartikel lain dengan sistem mikroemulsi. Apa yang dilakukan oleh Zhenhua Bai et al. [25] adalah contoh yang baik. 8-Hidroksipiren-1, 3, 6-trisulfat asam (HPTS), jenis warna fluoresens sensitif pH, cocok untuk dibuat sebagai sensor pH seluler karena keuntungan uniknya. Namun, kondisi pH ekstrim membuatnya tidak sensitif. Saat larutan asam, efisiensi fluoresensnya akan menurun secara signifikan. Nanopartikel Ag@SiO2 yang diserap HPTS (Gambar 8a) disiapkan berdasarkan efek fluoresens yang ditingkatkan logam mulia. Terlihat dari Gambar 8b bahwa Ag@SiO2-8 nm@HPTS menunjukkan intensitas fluoresens yang lebih baik terutama dalam kondisi pH ekstrim.
LSN yang Dicaling QD
Karena efek penahanan kuantum, QD menunjukkan sifat luminesens yang sangat baik apakah mereka QD semiconductor, QD karbon, atau jenis lain. Akhir-akhir ini, banyak penelitian yang berfokus pada aplikasi QD dalam perangkat optik. Kadang-kadang, sifat mereka tidak cukup baik untuk menyesuaikan aplikasi yang kompleks. Modifikasi yang diperlukan adalah sangat penting dan silika adalah matriks yang cocok [1].
Untuk merealisasikan kombinasi labeli bio dan citra resonansi magnetik, QD CdSe dilapisi pada inti magnetis Fe2O3 dengan lapisan silika dengan grup NH2. Gambar terkait dan karakterisasi ditunjukkan pada Gambar 9. Kombinasi grup NH2 dengan selapir yang ditangkap bio (BAM), selapir sel payudara kanker tikus 4 T1 menunjukkan labeli spesifik dengan BAM-SiO2-CdSe MQD [44]. Dengan biokompatibilitas dan magnetik, nanopartikel luminesens multifungsi akan mendapatkan aplikasi luas dalam medis.
Untuk meluaskan aplikasi QD, perlu memodifikasi ke larutan air dan non-toksisitas mereka. Silika menunjukkan potensi besar dalam modifikasi QD. Yunfei Ma et al. [43] memperkenalkan agen transfer fasa buatan sendiri (adenosin 5′-monofosfat, AMP) dan agen peluncur silan (3-merkaptopropiltrietoksilana, MPS) ke dalam sistem Stöber. Larut minyak (QD CdSe/CdS/ZnS awal), larut alkohol (AMP-QD), dan larut air (hidrolisis TEOS di sekitar QD) adalah seluruh proses perubahan larutan. QD@SiO2 memiliki efisiensi fotoluminesensi yang sama (50–65%) dengan awalnya. Rentang pH yang lebih luas (pH 4–8 hingga 2–13), stabilitas yang ditingkatkan dalam elektrolit, stabilitas termal yang lebih baik, dan biokompatibilitas yang ditingkatkan dalam sel Hela adalah keuntungan QD@SiO2.
Untuk memastikan stabilitas QD dalam perangkat optik, perlu mengurangi efek berkedip. Berkedip adalah fenomena dengan luminesens intermiten acak yang mempengaruhi stabilitas perangkat optik QD [62]. Untuk mengurangi efek berkedip, Botao Ji et al. [45] menghasilkan QD CdSe/CdS sebagai bahan inti dan mengenkapsulasi QD ini ke dalam cakram silika berdasarkan pergeseran ligan hidrofobik awal melalui metode mikroemulsi terbalik. Dan QD lebih lanjut dimodifikasi dengan lapisan Au pada permukaan silika dengan polietilenimida (PVIS) sebagai agen peluncur silan. Cakram emas berukuran nano bertinday sebagai resonan plasmon yang memberikan kepadatan status optik yang ditingkatkan pada QD. Sifat QD dapat terjaga terlepas dari perubahan drastis di lingkungan lokal karena lapisan hibrida. Sebagai hasilnya, fotostabilitas QD meningkat. Umur fluorescent QD berkurang dari 123 menjadi 20 ns setelah dilapisi emas. QD emas menunjukkan emisi multieksiton yang efisien dan intensitas fotoluminesensi netralnya lebih tinggi dari QD. Hasil uji stabilitas ditunjukkan pada Gambar 10. Apalagi, intensitas fotoluminesensi dapat tetap stabil selama beberapa jam (bahkan 24 jam). Uji stabilitas luminesens menunjukkan bahwa luminesens QD polos akan menurun secara dramatis setelah hanya 1 jam. Lapisan silika meningkatkan performa QD sedikit tetapi memberikan interval yang sesuai untuk lapisan Au berikutnya untuk menunjukkan efek yang ditingkatkan plasma.
Metode Sintesis LSN
Untuk pembuatan LSN, pemilihan fosfor dan desain rute sintesis adalah inti konten. Fosfor menentukan rentang emisi LSN dan rute sintesis menentukan struktur dan fungsinya. Semua rute sintesis LSN didasarkan pada silika. Metode sol-gel, metode mikroemulsi terbalik, dan metode mikel asisten langsung adalah tiga pendekatan utama untuk mendapatkan bola silika homogen dan teratur yang telah digunakan dalam LSN. Gambar 11 adalah diagram skematis dari metode yang disebutkan.
Metode Sol-Gel
Metode sol-gel, juga disebut metode Stöber, adalah metode yang nyaman dan dapat dijalankan untuk mendapatkan nanobola silika monodispersi. Ideal untuk disintesis nanobola silika karena Stöber [63] telah mempelajari secara cermat sintesis bola silika ukuran spesifik dalam rentang 50 nm–2 μm dengan alkoksilana yang terhidrolisis bawah katalisis amonia. Bola silika homogen dengan berbagai ukuran (10 hingga ratusan nanometer) dapat dengan mudah diperoleh dengan mengontrol kondisi sintesis seperti rasio etanol-ke-air, jumlah amonia, dan suhu melalui metode sol-gel. Menggunakan metode Stöber, Van Blaaderen dan A. Vrij Langmuir berhasil menyintesis silika yang dicaling warna (FITC) dengan menambahkan (APS) dalam sistem reaksi [21]. Dengan grup amina dari APS, bola silika menangkap FITC dengan mudah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11a. Hasta saat ini, selain warna, banyak materi lain telah ditautkan ke silika melalui metode Stöber. Luis M. Liz-Marzan et al. meningkatkan metode Stöber dan menyintesis partikel inti-cakram perak-silika menggunakan (3-aminopropil)-trimetoksilana (APTS) sebagai surfaktan [64]. Digabungkan dengan inti perak, APTES memberikan jembatan ikutan kimia untuk enkapsulasi silika. Kondisi alkali menghasilkan bola silika homogen sebagai sistem Stöber populer dan hidrolisis alkoksilana yang dikatalisis asam juga adalah metode yang dapat dijalankan untuk mengenkapsulasi warna luminesens ke dalam silika [65].
Sebuah jenis LSN baru telah disintesis berdasarkan metode Stöber. Lingang Yang et al. [50] berhasil menyintesis kristal silika dengan metode Stöber berdasarkan penumpukan π-π gelang vinil. Proses Stöber dengan viniltrietoksilana (VTES) sebagai prekursor, netralisasi dengan asam klorida, destilasi vakum untuk menghilangkan pelarut, dan ekstraksi menggunakan tetrahidrofuran adalah seluruh prosedur kristal nano organosilika (OSNC). Tiga OSNC telah disintesis dengan struktur kristal yang sama tetapi ukuran yang berbeda seperti yang ditunjukkan pada Gambar 12d–f. Ukuran kristal nano organosilika (OSNC) secara bertahap meningkat karena peningkatan VTES. Sebagai hasilnya, mereka menunjukkan sifat luminesens yang berbeda seperti yang ditunjukkan pada Gambar 12g, h (biru, hijau, dan merah di bawah cahaya UV). OSNC dikarakterisasi sebagai memiliki fotostabilitas dan stabilitas pH yang baik. Pertumbuhan epitaksial gelang vinil dalam struktur kristal kubus berlian ditampilkan karena penumpukan π-π. Gelang vinil yang tertumpuk dengan rapi akhirnya membentuk sistem konjugasi π besar dengan fluoresens yang mengikuti penahanan kuantum. OSNC ini memiliki potensi besar dalam bidang optik karena karakteristik silika yang memberikan pendekatan baru untuk mendapatkan materi silika luminesensi sendiri.
Metode Mikroemulsi Terbalik
Metode Stöber adalah metode yang sederhana dan nyaman untuk menyintesis LSN, namun kondisi reaksi dan partikel awal yang tidak dikontrol membatasi warna luminesens. Untuk mengatasi keterbatasan ini, Bagwe dan Khilar [66] memperkenalkan sistem mikroemulsi air-dalam-minyak [67] selama sintesis nanokomposit perak yang dilapisi silika (Gambar 11b). Larutan alkalik air awal dari nanopartikel perak dengan TEOS dienkapsulasi dalam tetesan air menggunakan surfaktan. Proses hidrolisis TEOS sama dengan metode Stöber. Namun, seluruh proses dibatasi ke dalam tetesan air yang dikelilingi oleh surfaktan yang mengarah pada sistem yang terkontrol dengan baik dan nanopartikel silika monodispersi. Ukuran silika terkontrol dengan baik dengan memilih berbagai surfaktan, pelarut, dan mengubah rasio surfaktan ke air. Jika warna larut air, mudah untuk membentuk lapisan silika homogen pada permukaan di dalam molekul dalam tetesan. Nianfang Wang et al. [46] menyintesis nanopartikel CdS/CdSe/CdS yang dilapisi silika luminescens melalui metode mikroemulsi terbalik. Gambar 13 menunjukkan citra TEM QD yang disintesis dan QD@SiO2. QD yang dilindungi menunjukkan stabilitas asam dan termal yang sangat baik. Ini memberikan kemungkinan untuk modifikasi lebih lanjut untuk memenuhi persyaratan khusus untuk aplikasi.
Metode Mikel Asisten Langsung
Metode mikroemulsi terbalik memerlukan warna luminesens yang larut air. Sebaliknya, mikel awal yang larut minyak adalah fitur utama metode mikel langsung, dan proses hidrolisis terjadi di sekitar mikel (Gambar 11c). Prekursor tidak tergantikan untuk aglomerasi silika. Sebagai proses umum, warna luminesens dimodifikasi dengan agen peluncur silan, seperti APS, untuk membentuk mikel asisten. Mikel yang dimodifikasi awal memastikan kondensasi TEOS terjadi di sekitar mereka. Menggunakan Rodamin B yang dikonjugasi ke APTES sebagai mikel asli, Kumar et al. [26] berhasil menyintesis nanopartikel silika yang dimodifikasi organik yang dikonjugasi Rodamin dalam sistem minyak dalam air dan memodifikasinya dengan berbagai grup fungsional (seperti sulfhidril, amina, dan karbonil) yang dapat digunakan sebagai sonde fluoresens sel.
Peran surfaktan tidak hanya terlihat dalam sintesis silika tetapi juga dalam sintesis silika mesoporus. Metode umum untuk menyintesis silika mesoporus adalah kalinasi. Luas permukaan spesifik yang besar dan permukaan yang dapat dimodifikasi membuat nanopartikel silika mesoporus sebagai pembawa yang sempurna. Selain nilai aplikasi yang diketahui dalam bidang pemuatan obat medis, itu juga memiliki prospek aplikasi penting dalam bidang pemuatan fosfor. Li Wang et al. [68] mencampur CD dengan mikrosfer silika mesoporus berlubang yang memiliki stabilitas fotokimia yang baik yang dapat digunakan untuk deteksi oksigen dalam seluruh rentang. Struktur mesoporus membuatnya unik. Bin Xie et al. [69] menggabungkan QD inti-cakram CdSe/ZnS ke dalam mikrosfer silika mesoporus melalui metode pembengkakan dan penguapan. Melapisi lapisan silika mesoporus pada permukaan fosfor Gd2O3:Eu melalui metode Stöber yang dimodifikasi juga dapat dijalankan menurut Ali Aldalbahi et al. [70]. Karena enkapsulasi silika, nanopartikel Gd2O3:Eu yang dimodifikasi menunjukkan ke larutan air dan biokompatibilitas yang luar biasa.
Metode Lainnya
Ada juga metode lain untuk menyintesis LSN seperti deposit kimia dari uap (CVD) [71], metode hidrotermal [51], dan teknik pertumbuhan benih yang dikatalisi asam amino [72, 73].
Lianzhen Cao et al. [71] menyintesis SiC/SiO2 melalui proses CVD dan aneling termal. Si digunakan untuk melapisi inti SiC melalui CVD termal dan kemudian cakram SiO2 diperoleh setelah oksidasi. Nanopartikel SiC/SiO2 yang dianeling menunjukkan luminesens sempit di daerah biru-hijau. Metode sintesis ini memberikan cara baru untuk menyintesis nanomaterial inti-cakram.
Chandra et al. [51] menyintesis nanopartikel silika fluoresens yang lebih kecil (1 hingga 2 nm) dengan tetra bromida silikon (SiBr4) dan APTS. Pemanasan hingga 200 °C dalam autoklave adalah langkah inti dari seluruh reaksi. Produk akhir diperoleh setelah pemurnian lebih lanjut termasuk dialisis dan sentrifugasi. Nanopartikel silika menghasilkan luminesens biru cerah dengan rendemen fotoluminesensi sekitar 34%. Ini tidak mudah pemblekasan dan biokompatibel pada saat yang sama.
Modifikasi permukaan membuat LSN lebih dapat disesuaikan untuk aplikasi kompleks [74]. Agen peluncur silan adalah metode kimia paling umum seperti yang disebutkan sebelumnya. Grup hidroksil yang melimpah menyediakan situs reaksi untuk modifikasi lebih lanjut. Junqiang Wang et al. menyintesis sensor amonia CeO2 yang dimodifikasi silika dengan respons gas tinggi karena grup hidroksil [75]. Setelah hidrolisis dan kondensasi, agen peluncur silan dengan berbagai grup fungsional terikat pada permukaan silika. Silika superhidrofobik disintesis dengan kondensasi VTES (-CH=CH2) [76]. Ming Ma et al. menanam PEGMA dan DMEAA pada permukaan melalui polimerisasi RAFT berdasarkan -NH2 dari APTS [77]. Modifikasi permukaan dapat meningkatkan adaptabilitas mereka dalam lingkungan kompleks dan mendapatkan sifat luminesens yang ditingkatkan dengan materi yang tepat.
Di antara metode ini, ada dua ide utama untuk membuat LSN, yaitu warna luminesens ditambahkan langsung ke dalam sistem reaksi ketika sumber silika mulai terhidrolisis, dan warna luminesens membentuk ikutan kimia dengan silika melalui reagen lain seperti agen peluncur silan, baik sebelum atau setelah jaringan silika terbentuk. Perlu memilih dan merancang rute sintesis yang sesuai untuk LSN dengan struktur spesifik.
Aplikasi Nanopartikel Silika Luminescens
Cahaya adalah alat paling intuitif bagi orang untuk mengenali dunia. Bahan luminesens dengan emisi khusus dapat langsung digunakan dengan berbagai cara seperti pencahayaan, layar, dan sebagainya. Pada saat yang sama, perubahan intensitas fluoresens dapat mencerminkan beberapa informasi penting. Dibandingkan warna luminesens terpisah, LSN memiliki performa yang ditingkatkan dalam aplikasi, karena silika menyediakan matriks yang stabil untuk warna luminesens. Ini memberikan cara yang efektif untuk multifungsi pada saat yang sama [6]. LSN dengan multifungsi dan permukaan yang dapat disesuaikan memiliki prospek aplikasi dan potensi pengembangan yang besar dalam biologi, pencahayaan, dan sensor.
Labeli Bio dan Kedokteran
LSN memiliki nilai aplikasi yang besar dalam biologi. Non-toksisitas adalah persyaratan dasar untuk bidang medis, terutama in vivo [78]. Fakta bahwa warna luminesens umum seringkali toksis membatasi aplikasi klinis mereka [79]. Silika, materi modifikasi non-toksis yang disukai, adalah solusi yang baik untuk eliminasi toksisitas. Toksisitas nanopartikel silika (20–200 nm) juga telah diteliti dengan cermat oleh In-Yong Kim et al. [80]. Ukuran, dosis, dan sitotoksisitas yang bergantung pada jenis sel adalah masalah dalam penelitian mereka. Meskipun dosis tinggi dapat menyebabkan penurunan tidak proporsional pada kelangsungan sel, bola silika dengan 60 nm menunjukkan biokompatibilitas yang baik hingga 10 μg/ml. Sel yang berbeda memiliki toleransi yang berbeda terhadap nanopartikel silika yang menunjukkan bahwa perlu dilakukan tes yang substansial sebelum tes klinis. Meskipun pengasupan partikel silika dapat menyebabkan penyakit akut dan kronis termasuk silikosis [81], silika masih memiliki potensi dalam aplikasi biologis pada skala nano. Toksisitas nanopartikel silika luminescens terhadap sel hidup telah diteliti secara detail oleh Yuhui Jin et al. [38]. Dari tingkat DNA hingga tingkat sel, toksisitas LSN yang dicaling RuBpy telah diuji dengan cermat. Pada konsentrasi tertentu, hasil menunjukkan bahwa nanopartikel silika luminescens yang dicaling warna non-toksis terhadap DNA dan sel sasaran, yang menunjukkan bahwa LSN adalah solusi yang baik untuk modifikasi non-toksis. Xiqi Zhang et al. [27] mengenkapsulasi warna AIE (An18, derivatif dari 9, 10-distirilantrasena dengan grup akhir alkoksi) ke dalam nanopartikel silika melalui metode Stöber satu-kuali yang dimodifikasi. Dilapisi silika menghasilkan intensitas fluoresens yang ditingkatkan, ke larutan air yang baik, dan non-toksisitas terhadap sel hidup yang membuat An18-SiO2 NP memiliki potensi untuk aplikasi biomedis.
LSN memiliki nilai aplikasi yang besar dalam diagnosis dan labeli bio. Untuk agen kontras citra hibrida, Dong Kee Yi et al. [48] menggabungkan partikel magnetik (MP) Fe2O3 dengan QD (CdSe) dan mengenkapsulasinya dalam cakram silika melalui metode mikroemulsi terbalik. Nanostruktur MP dengan QD ditunjukkan secara jelas pada Gambar 14. Citra resonansi magnetik (MRI) adalah metode yang efektif untuk deteksi penyakit, terutama kanker. Keuntungan penggunaan yang dapat dijalankan, biaya rendah, dan diagnosis yang akurat membuatnya semakin populer sebagai alat diagnosis [7]. Nanokomposit dapat digunakan sebagai agen kontras optik dan MRI. Layak disebutkan bahwa kehadiran CdSe meningkatkan anisis magnetik efektif partikel yang mengandung γ-Fe2O3. Ini adalah upaya yang baik, namun rendemen kuantum yang rendah (SiO2/MP-QD 1,1% hingga CdSe 11,4%) membatasi efek aktual. Willam J. Rieter et al. [39] juga menyintesis nanokomposit multifungsi yang sama. Yang berbeda adalah [Ru (bpy)3] Cl2 dipilih sebagai inti luminesens dan kompleks Gd paramagnetik dilapisi pada inti luminesens melalui metode mikroemulsi terbalik air-dalam-minyak. Nanokomposit akhirnya ditempelkan ke dalam silika dengan cara yang sama. Hasil Gambar 15 membuktikan bahwa nanopartikel silika hibrida memiliki performa optik dan MRI yang baik dalam citra biologis. Nanobola silika mesoporus yang dicaling europium (Eu-MSN) diperoleh oleh Mengchao Shi et al. [32]. Ukuran nano (280–300 nm) dan properti fluoresens adalah dasar untuk materi labeli bio ideal. Mereka menemukan bahwa Eu-MSN memiliki pengaruh positif pada osteogenesis dan induksi angiogenesis. Dengan mempromosikan respons yang tepat dari makrofaj dan ekspresi gen yang relevan, cacat tulang yang digantikan oleh tulang baru dan proses penyembuhan luka kulit dapat dipercepat dengan Eu-MSN. Selain fungsi labeli bio, LSN menunjukkan potensi dalam perbaikan jaringan. LSN dapat mencapai efek ikatan sasaran dengan memodifikasi grup khusus. Dalam karya Duarte [33], organosilan Bpy-Si dipilih sebagai ligan kompleks Eu untuk reaksi lebih lanjut dengan silika. Nanopartikel SiO2-[Eu (TTA)3(Bpy-Si)] diperoleh dengan ukuran seragam (28 ± 2 nm). Dengan modifikasi lebih lanjut dari spasi asam amino dan grup ancor (anti-Escherichia coli, IgG1), silika yang difungsionalkan memiliki ikatan spesifik dengan bakteri E. coli. Mudah untuk mendapatkan distribusi bakteri E. coli dengan luminesens. Bio-multifungsi LSN juga telah diteliti dengan cermat oleh Laranjeira et al. [82]. Komposit gadolinium (Gd) dengan properti magnetik unik memiliki potensi dalam agen kontras MRI namun ion Gd3+ toksis bagi manusia terutama di ginjal dan pankreas. Nanopartikel GdOHCO3 dipilih sebagai inti kontras MRI dan dilapisi lapisan silika melalui metode Stöber. Dengan pelapisan silika, komposit Gd (SiGdOHCO3) memiliki kecerahan citra kontras MRI yang sama tetapi tidak ada degradasi pada nilai pH yang dirancang (5,5, 6,0, dan 7,4). Dan SiGdOHCO3 memiliki efek kecil pada fibroblas manusia menurut uji proliferasi sel yang menunjukkan biokompatibilitas yang sangat baik. Silika menyediakan lingkungan yang lebih stabil dan modifikasi lebih lanjut yang mungkin untuk GdOHCO3 tanpa mempengaruhi performa MRI. Dengan metode mikel yang beragam, Atabaev et al. [83] menyintesis nanopartikel Gd2O3:Tb3+,Eu3+@SiO2 yang dapat digunakan sebagai agen kontras MRI dan fluoresens in vivo. Kedua contoh di atas dengan sempurna mencerminkan peran LSN dalam multifungsi dengan platform silika.
Perangkat Penghasil Cahaya
Karena fitur emisi khususnya, LSN juga memainkan peran vital dalam bidang penempaan cahaya termasuk teknologi layar emisi medan dan kristal cair [84]. WLED telah mendapatkan perhatian akhir-akhir ini untuk aplikasi luasnya termasuk pencahayaan umum dan layar. Warna yang dapat disesuaikan, kekuatan warna tinggi, dan efisiensi luminesensi sesuai dengan persyaratan dioda penghasil cahaya (LED) [85]. Dioda penghasil cahaya berbasis titik kuantum (QD-LED) telah divisualisasikan akhir-akhir ini, dan mungkin menawarkan banyak keuntungan dibandingkan teknologi LED konvensional dan dioda penghasil cahaya organik (OLED) dalam hal kekuatan warna, stabilitas, dan biaya produksi, sambil masih mencapai tingkat efisiensi yang serupa. Untuk meningkatkan performa titik polimer (Pdots) sebagai fosfor WLED, Kaiwen Chang et al. [49] memperkenalkan beberapa Pdots dengan panjang gelombang emisi yang berbeda ke dalam sistem Stöber untuk dienkapsulasi. Pdots yang dienkapsulasi silika menunjukkan sifat luminesensi yang sama tetapi fotostabilitas yang ditingkatkan secara signifikan.
Untuk mengurangi kompleksitas manufaktur yang diperlukan untuk mencapai layar warna penuh, lebih diinginkan untuk menggunakan struktur perangkat yang sama untuk mencapai efisiensi tinggi untuk tiga warna primer (biru, hijau, dan merah). QD telah banyak digunakan dalam bidang layar karena sifat luminesens uniknya, seperti intensitas luminesensi yang tinggi, spektrum emisi sempit, dan emisi yang dapat disesuaikan. Chun Sun et al. [34] menyintesis QD perovskit, CsPbBr3, sebagai inti penghasil cahaya WLED. Hanya QD perovskit tidak cukup untuk perangkat LED karena fotostabilitas dan stabilitas diperlukan untuk perangkat optik di bawah kerja jangka panjang dan suhu tinggi. Ada reaksi pertukaran anion di antara partikel QD halide yang berbeda yang akan memperlebar spektrum emisi sempit. Komposit QD/silika dibuat dalam APS untuk menghindari oksidasi dan dekomposisi. Jadi mereka menggunakan APTES sebagai agen capping QD dan meningkatkan proses pelapisan silika untuk menghindari dekomposisi QD. Komposit QD/silika hijau dan merah disintesis dan WLED diperoleh dengan kombinasi komposit dengan chip LED biru. WLED memiliki performa yang baik dengan stabilitas udara yang luar biasa seperti yang digambarkan pada Gambar 16.
LSN dapat menjaga dispersi, kecerahan, dan fotostabilitas QD yang baik. Hung-Chia Wang et al. [35] memberikan metode komposit baru untuk QD dan silika (Gambar 17). Dengan mencampur QD dengan bubuk silika mesoporus yang ukuran lubangnya lebih besar dari QD dalam larutan non-polar, nanokomposit silika mesoporus PQD hijau diperoleh setelah dicuci dan dikeringkan. Titik kuantum menunjukkan stabilitas termal dan fotostabilitas yang lebih baik setelah dikompositkan dengan silika. Di sisi lain, QD adalah jenis tipikal nanopartikel penurunan yang disebabkan agregasi (ACQ), yang berarti perlu menjaga dispersi yang baik untuk mendapatkan kecerahan dan fotostabilitas yang baik. Kai Jiang et al. [86] menyintesis titik karbon dengan luminesensi merah, hijau, dan biru dengan fenilendiamina sebagai prekursor untuk meningkatkan sifat luminesensi sebagai larutan dan film polivinilalkohol (PVA). Namun akan ada efek penurunan sebagai titik karbon padat yang fatal untuk perangkat LED akibat agregasi dan hasilnya transfer energi resonansi Förster (FRET). Untuk menghindari dispersi dan fenomena FRET yang dihasilkan, Junli Wang et al. [36] menyematkan titik karbon ke dalam matriks silika (Gambar 18) dengan mendispergikan titik karbon ke dalam N-(3-(trimetoksisilil)propil) etilendiamina (KH-792) dan memanaskan untuk membentuk film CD/silika yang homogen. LED putih dibuat dengan mengeringkan larutan CD/silika pada dinding dalam. Dengan bantuan silika, CD terdistribusi dengan baik dengan jarak yang tepat tanpa penurunan yang meningkatkan performa sebagai bubuk. Gambar 18 menunjukkan spektrum emisi dan performa WLED. Dan koordinat CIE (0,44, 0,42) dan suhu warna yang terkait (CCT) (2951 K) menunjukkan bahwa ini cocok untuk pencahayaan ruangan.
Sensor
Silika luminescens menunjukkan performa unggul pada bahan luminesens statis, seperti labeli bio dan fosfor WLED. Semua ini didasarkan pada sifat optik unik dan stabil mereka. Ketika datang ke bahan luminesens dinamis, LSN juga menampilkan keajaiban yang sama [9]. Sensor luminesens pH [28], ion [87], dan suhu [40] adalah berikut sebagai perwakilan.
Nilai pH memiliki pengaruh besar pada intensitas luminesens yang menginspirasi sensor pH luminesens. Dengan prinsip yang sama dengan ref. [22], Atabaev et al. menyintesis sensor pH rasio metrik yang sama [28]. FITC dipilih sebagai warna luminesens dependen pH dan Y2O3:Eu3+ sebagai warna stabil pH. Dengan pelapisan silika Stöber, komposit NP Y2O3:Eu3+@SiO2 dengan FITC berhasil disintesis. Perubahan pH dicerminkan oleh rasio intensitas fluoresens (IFITC/IY2O3:Eu3+). Warna standar menyebabkan pengaruh konsentrasi yang lebih kecil dan hasil yang lebih akurat.
LSN juga dapat digunakan sebagai sensor ion. Berdasarkan perubahan intensitas luminesens dengan besaran fisik yang diukur, LSN telah diterapkan pada banyak bidang sensor melalui efek dependen lingkungan dari luminesens. Efek penurunan adalah alat deteksi yang efektif untuk mendeteksi perubahan faktor penurunan seperti ion dan nilai pH dengan mekanisme penurunan eksternal seperti FRET dan transfer elektron yang diinduksi cahaya (PET) [9]. Sensor untuk ion logam adalah bidang penting baik dalam sel maupun sistem terbuka. Won Cho et al. [37] menyintesis polimer koordinasi europium (III) (EuCP) dan menemukan efek penurunan spesifik Cu2+ (Gambar 19). Dalam kaitan fakta ini, mereka menyintesis mikrosfer silica@EuCP yang memiliki sensitivitas yang sama terhadap Cu2+ dengan massa europium yang lebih kecil. Sebagai materi pembantu, silika dapat secara efektif mengurangi jumlah materi sensor. Keduanya memiliki situasi unik mereka. Selain efek penurunan, ada beberapa efek berbeda yang dapat digunakan dalam bidang sensor. 2,2-Dipikolilamina (DPA) dan turunannya memiliki afinitas yang baik terhadap ion berat. Dan efek luminesensi yang ditingkatkan akan terjadi setelah chelat dengan ion berat. Yu Ding et al. [29] memodifikasi bola silika dengan N,N′-bis (piridin-2-ilmetil)etana-1,2-diamina (Gambar 20). Konsentrasi ion berat (Cd2+ Hg2+ dan Pb2+) dalam sampel dapat ditentukan oleh perubahan intensitas fluoresens. Uji pada sampel air nyata dan sampel biologis simulasi memverifikasi kemampuan ikatan ion logam berat dan deteksi yang memiliki prospek aplikasi dalam pemantauan air dan sebagainya.
Sensor suhu juga merupakan aplikasi penting dari LSN. Suhu adalah variabel dasar di hampir semua bidang ilmu pengetahuan. Ketergantungan suhu pada laju transisi radiatif dan non-radiatif adalah inti dari penyesuaian suhu yang memungkinkan penyesuaian suhu luminesensi, dengan keuntungan tanpa kontak dan skala besar [9]. Namun, untuk diterapkan dalam praktik, stabilitas mereka sangat penting karena lingkungan aplikasi lebih kompleks dari kondisi eksperimen. Silika adalah matriks ideal untuk meningkatkan performa mereka untuk aplikasi. Mirenda et al. [40] menyintesis silika sebagai inti dan kemudian TEOS dihidrolisis dengan Ru (bpy)3Cl2 untuk membentuk NP Ru (bpy)3@SiO2. Spektrum emisi NP Ru (bpy)3@SiO2 (Gambar 21) menunjukkan bahwa intensitas NP Ru (bpy)3@SiO2 menurun secara linier seiring dengan kenaikan suhu sebagai akibat dari keadaan non-radiatif 3 d-d yang diaktifkan (20–60 °C, λexc = 463 nm). Kaca yang dimodifikasi PEI dengan NP Ru (bpy)3@SiO2 menunjukkan tren yang sama dengan NP yang membuktikan potensi sebagai penyesuaian suhu. Dengan mengosilasi suhu antara 20 dan 60 °C, lereng relatif menurun hingga siklus ke tujuh yang berarti perlu dikondisikan untuk mendapatkan materi penyesuaian yang stabil. Pengaruh suhu pada sonde itu rumit. Jadi perlu meneliti luminesensi yang bergantung pada suhu dari sonde untuk tahu cara menerapkannya ke sensor suhu. Suhu adalah variabel dasar yang mengatur berbagai interaksi kimia dan fisik intrakelular dalam siklus hidup sel biologis. Perubahan suhu mencerminkan tingkat metabolisme sel. GdVO4 yang dicaling bersama Er3+ (1 mol%) dan Yb3+ (1 mol%) memiliki potensi untuk diterapkan sebagai sensor suhu. Untuk meningkatkan performa mereka sebagai sensor suhu, Savchuk et al. [41] melapisi cakram silika pada permukaan nanopartikel melalui metode Stöber. Rasio intensitas fluoresens (FIR) dari Er, Yb:GdVO4, I520/I550, memiliki hubungan linier tertentu dengan suhu dalam rentang dari 297 hingga 343 K setelah eksitasi pada 980 nm. Dan sonde mendapatkan sensitivitas termal yang ditingkatkan, resolusi termal yang tinggi, dan stabilitas yang baik dalam pelarut yang berbeda. Dan hasil eksperimen ex vivo untuk memantau evolusi suhu dengan sensor khusus yang ditunjukkan pada Gambar 22 membuktikan bahwa nanopartikel inti-cakram Er, Yb:GdVO4@SiO2 memiliki resolusi termal yang baik sebagai sensor suhu dalam aplikasi biomedis.
Kesimpulan
Dalam artikel ini, LSN dengan berbagai fungsi menunjukkan bahwa silika adalah materi inang ideal untuk warna luminesens. Visualisasi parameter terkait adalah fitur paling spesial dari warna luminesens. Berbagai bahan luminesens memiliki keuntungan masing-masing namun masih ada beberapa kekurangan yang membatasi aplikasi mereka. Kecerahan, fotostabilitas, dan stabilitas termal yang ditingkatkan adalah keuntungan LSN dengan perlindungan silika. Pada saat yang sama, ia memberikan platform serbaguna untuk fosfor yang memungkinkan untuk menjadi multifungsi dan dimodifikasi secara khusus. Performa yang luar biasa, adaptabilitas yang dapat disesuaikan, dan potensi serbaguna meluas aplikasi bahan fluoresens. LSN memiliki potensi besar di banyak bidang yang tidak disebutkan seperti sel surya dan fotokatalis. Namun, masih ada jarak yang jauh untuk menerapkan LSN pada spesies aktual. Selektivitas yang buruk dan rasio sinis-kebisingan yang rendah dalam kondisi kompleks adalah faktor yang membatasi LSN untuk aplikasi praktis yang perlu diteliti lebih lanjut. Jarak yang ditetapkan antara fosfor dan logam LSPR layak untuk diteliti lebih lanjut untuk mendapatkan efek positif. Banyak bahan luminesens baru dengan sifat luminesensi yang luar biasa telah dikembangkan yang berarti perlu meningkatkan metode sintesis tradisional untuk mendapatkan LSN. Silika adalah materi modifikasi tradisional namun LSN masih memiliki potensi besar untuk pengembangan.
