세포 이미징을 위한 근적외선 방출 Cr3+/Eu3+ 공동 도핑된 아연 갈로게르만산염 지속 발광 나노입자

초록

근적외선(NIR) 방출 지속성 발광 나노입자는 바이오이미징을 위한 잠재적 에이전트로 개발되었습니다. 그러나, 장기 이미징을 위한 긴 잔광으로 균일한 나노 입자를 합성하는 것은 부족합니다. 여기에서 스피넬 구조의 Zn₃ 합성을 시연했습니다. 가₂ Ge₂ O₁₀ :Cr³⁺ (ZGGO:Cr³⁺ ) 및 Zn₃ 가₂ Ge₂ O₁₀ :Cr³⁺ ,Eu³⁺ (ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ ) 후속 환원 분위기 없는 하소와 함께 졸-겔 방법에 의한 나노입자. XRD, TEM, STEM, 선택 영역 전자 회절, 광발광 여기(PLE)/광발광(PL) 분광법 및 온도 의존적 PL 분석의 결합 기술에 의한 상세한 특성화를 통해 샘플을 조사했습니다. 단결정 나노입자는 균일한 입방체 모양과 ~ 80–100nm의 측면 크기를 갖는 균일한 고용체입니다. 273nm에서 UV 여기 시 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ 697nm에서 NIR 방출 대역을 나타냄(² E → ⁴ A₂ 왜곡된 Cr³⁺ 의 전환 갈로게르만산염 이온), Eu³⁺ 부재 시 방사. 샘플의 NIR 지속 발광은 7200초 이상 지속되며 여전히 강렬한 강도를 유지할 수 있습니다. Eu³⁺ 통합은 ZGGO:Cr³⁺ 의 지속 발광 강도 및 잔광 시간을 증가시켰습니다. , 그러나 열안정성에 큰 영향을 미치지는 않았다. 획득한 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ -NH₂ 나노 입자는 시험관 내 세포에 대한 우수한 이미징 능력을 보유했습니다.

<섹션 데이터-제목="배경">

배경

영구 발광 물질은 여기가 중단된 후 최대 몇 시간 동안 오랫동안 방출될 수 있습니다[1]. 주로 그들의 큰 연구 관심으로 인해 형광체는 보안 표지판, 비상 경로 표지판, 식별 마커 또는 의료 진단과 같은 광범위한 응용 분야에서 야간 또는 어두운 환경 비전 재료로 상업화되었습니다[2]. 일반적인 장기 지속 인광체는 빨간색 Y₂와 같이 상용화된 기본 색상 발광체입니다. O₂ S:Eu³⁺ ,Mg²⁺ ,Ti⁴⁺ 또는 CAS:Eu²⁺ ,Tm³⁺ ,Ce³⁺ [3, 4], 녹색 SrAl₂ O₄ :Eu²⁺ ,Dy³⁺ 또는 MgAl₂ O₄ :Mn²⁺ [5, 6] 및 파란색 CaAl₂ O₄ :Eu²⁺ ,Nd³⁺ 또는 SrMgSi₂ O₆ :Eu²⁺ ,Dy³⁺ [7,8] 형광체. 가시광선 지속성 형광체에서 많은 성공이 있었지만 근적외선(NIR) 영역(~ 700–2500nm)의 지속성 형광체에 대한 조사 및 개발은 충분하지 않습니다. 최근 몇 년 동안 적색 또는 NIR 발광을 나타내는 지속성 형광체의 잠재적인 응용 분야는 야간 보안 표지판에서 생체 내 이미징 시스템으로 확장되었습니다[1, 9, 10].

생체 내 작용제로서 감광제가 부착된 영구 발광 재료는 광역학 치료를 위해 Chen과 Zhang에 의해 처음으로 시도되었습니다[11]. 그런 다음 Scherman et al. Ca_0.2의 근적외선 방출 인광체를 사용한 생체 내 생체 이미징에 대한 이정표 작업을 보고했습니다. Zn_0.9 마그네슘_0.9 시₂ O₆ :Eu²⁺ ,Mn²⁺ ,Dy³⁺ [12]. 곧이어 CaMgSi₂의 두 가지 새로운 NIR 방출 형광체 O₆ :Eu²⁺ ,Mn²⁺ ,Pr³⁺ 및 Ca₂ 시₅ N₈ :Eu²⁺ ,Tm³⁺ 동일한 그룹에서 성능이 개선된 제품을 개발했습니다[13, 14]. 최근 Cr³⁺ -스피넬 ZnGa₂를 포함하여 NIR 방출 및 긴 잔광을 갖는 도핑된 갈레이트 영구 형광체 O₄ :Cr³⁺ 및 Zn₃과 같은 변형 가₂ Ge₂ O₁₀ :Cr³⁺ , Zn₃ 가₂ 지리₈ :Cr³⁺ ,Yb³⁺ ,Er³⁺ 및 ZnGa_{2 − x} (Ge/Sn)_x O₄ :Cr³⁺ , 고체 상태 방법[1, 9, 10, 15,16,17,18,19,20,21]으로 제조되었습니다. 세라믹 디스크 샘플은 NIR 영역에서 최대 360시간의 잔광 시간을 나타내었지만 부피가 큰 재료는 생체 내 생체 이미징에 적합하지 않습니다. NIR 방출 ZnGa₂의 오래 지속되는 발광 나노 입자 O₄ :Cr³⁺ [22, 23], ZnGa₂ O₄ :Cr³⁺ ,Sn⁴⁺ [19,20,21] 및 Zn_2.94 GA_1.96 Ge₂ O₁₀ :Cr³⁺ ,Pr³⁺ [9] 후속 환원 분위기 없는 하소와 함께 졸-겔 방법에 의해 합성되었다. 나노 입자 분말의 지속적인 발광은 매우 긴 잔광 시간과 함께 생물학적 투명도 창에서 밝은 NIR 발광을 나타냅니다. PEG화는 나노입자의 생체적합성 및 수용성을 크게 향상시키며, 이는 제자리 여기 없이도 높은 SNR로 장기간 생체내 생체영상화 응용에 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 알칼리토류 이온, 란탄족 이온 및 Li⁺ Cr³⁺ 과의 공동 도핑 아연 갈레이트와 아연 갈로게르만산염에서 놀라운 NIR 지속 발광을 얻을 수 있습니다[1]. Eu³⁺ 산화물 호스트에서 항상 ⁵ 에서 발생하는 ~ 700nm에서 적색 방출을 나타냅니다. D₀ -⁷ F₄ 인트라-4f 짧은 UV 여기 시 250nm에서 전하 이동(CT) 밴드로의 전자 전이[24]. 반면 Cr³⁺ 스핀 금지 ² 로 인한 협대역 방출(보통 700nm) 때문에 고체에서 유리한 발광 중심입니다. E-⁴ A₂ 전환 또는 스핀 허용으로 인한 광대역 방출(650–1600nm) ⁴ T₂ -⁴ A₂ 전환 [1, 20]. 이러한 점에서 Cr³⁺ /Eu³⁺ 공동 도핑된 갈로게르만산 아연과 갈로게르만산 아연은 O^2- 의 전하 이동 대역(CTB)으로 인해 강렬한 NIR 지속 발광을 생성합니다. -Eu³⁺ O²⁻ 의 CTB와 겹칩니다. -가³⁺ 및 ⁵ 에서 ~ 700nm의 방출 D₀ -⁷ F₄ Eu³⁺ 의 전환 ² 의 것과 겹칩니다. E-⁴ A₂ Cr³⁺ 전환 . 또한 Eu³⁺ Ga³⁺ 를 대체하는 이온 왜곡된 팔면체 사이트의 이온은 Cr³⁺ 주변에서 적절한 호스트 결정장 강도를 생성할 수 있습니다. 이온, 따라서 NIR 방출에 영향을 미칩니다. 이 작품에서 Zn₃ 가₂ Ge₂ O₁₀ :Cr³⁺ ,Eu³⁺ (ZGGO:Cr³⁺ 라고 함 ,Eu³⁺ ) 나노 입자는 미래의 바이오 이미징을위한 유망한 나노 프로브로 사용될 후속 환원 분위기없는 하소와 함께 졸 겔 방법으로 합성되었습니다. X선 회절법(XRD), 투과 전자 현미경법(TEM), STEM, 선택 영역 전자 회절(SAED), 광발광 여기(PLE)/광발광(PL) 분광법 및 온도의 결합 기술에 의한 상세한 특성화를 통해 샘플을 조사했습니다. -의존 PL 분석. 다음 섹션에서는 ZGGO:Cr³⁺ 의 합성, 특성화 및 적용을 보고합니다. ,Eu³⁺ 나노 입자.

실험

합성

시작 금속 소스는 Zn(NO₃ )₂ ·6H₂ 오, Cr(NO₃ )₃ ·9H₂ 오, 가₂ O₃ , Eu₂ O₃ 및 GeO₂ Sinopharm(Shanghai, China)에서 구매한 모든 99.99% 순도 제품입니다. 다른 시약은 분석 등급이며 Shenyang Chemical Reagent Factory(Shenyang, China)에서 구입했습니다. Zn(NO₃ )₂ ·6H₂ O 및 Cr(NO₃ )₃ ·9H₂ O는 탈이온수에 용해되었습니다. 가₂ O₃ 및 Eu₂ O₃ 질산 용액에 녹였다. 지역₂ 및 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)을 묽은 수산화암모늄에 용해시켰다. 혼합 용액에 EDTA 용액을 침전 없이 천천히 첨가하였고, EDTA에 대한 전체 금속 이온의 몰비는 1:2를 유지하였다. Zn:Ga:Ge:Cr:Eu의 원자 몰비는 3:1.984:2:0.01:0.006으로 고정되었다. 최종 용액을 실온에서 1시간 동안 격렬하게 교반한 다음, 용액이 최종적으로 겔이 되는 졸이 될 때까지 물을 천천히 증발시키기 위해 85°C의 오븐에서 가열했습니다. 얻어진 겔을 200°C에서 3시간 동안 가열하여 흑색 다공성 물질을 형성하였다. 마지막으로, 다공성 물질을 연마하고 흐르는 O₂ 하에서 어닐링했습니다. 선택한 온도에서 2시간 동안 가스(200mL/분).

표면 기능화

ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ 분말을 30분 동안 분쇄한 다음, 얻은 샘플 150mg을 0.1mol/L NaOH 용액 50mL에 첨가했습니다. 1시간 동안 초음파 처리한 후 현탁액을 실온에서 24시간 동안 격렬하게 교반했습니다. 생성된 콜로이드 용액을 1000rpm에서 10분간 원심분리하여 큰 입자를 제거하고, 상등액을 10,000rpm에서 10분간 원심분리하여 침전물을 모았다. 획득한 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ -OH 나노입자는 탈이온수로 3회 세척하였다.

ZGGO:Cr³⁺ 10밀리그램 ,Eu³⁺ -OH 나노 입자를 10분 동안 초음파 처리의 도움으로 4mL의 디메틸포름아미드(DMF)에 분산했습니다. 그런 다음 실온에서 24시간 동안 격렬하게 교반하면서 40μl의 3-아미노프로필-트리에톡시실란(APTES)을 첨가했습니다. 획득한 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ -NH₂ 10,000rpm에서 10분 동안 원심분리하여 나노입자를 수집하고 DMF로 3회 세척하여 미반응 APTES를 제거했습니다.

세포 이미징

Hek293T 세포를 10% FBS가 포함된 DMEM에서 배양하고 CO₂에서 2시간 동안 35mm 배양 접시에 접종했습니다. 부란기. 획득한 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ -NH₂ 나노입자를 세포 배지(50mg/mL)에 분산시키고 254nm UV 램프로 10분 동안 여기시킨 다음 1시간 동안 처리된 배양 접시로 옮겼습니다. 세포 배지를 제거한 후 0.1mL의 1% 포름알데히드-PBS를 첨가하고 세포를 0.5mL DAPI 염료로 암실에서 10분 동안 염색했습니다. 마지막으로, 추가 특성화를 위해 세포를 PBS로 여러 번 세척했습니다.

동물과 관련된 모든 연구는 대학 동물 관리 및 사용 위원회의 승인을 받았습니다.

특성화 기법

위상 식별은 니켈 필터링된 Cu Kα 방사선과 6.0° 2θ의 스캔 속도를 사용하여 40kV/40mA에서 작동하는 XRD(모델 SmartLab, Rigaku, Tokyo, Japan)에 의해 수행되었습니다. /분 제품의 형태는 TEM(model JEM-2000FX; JEOL, Tokyo)을 통해 관찰되었습니다. 형광체의 광발광은 FP-8600 fluorospectrophotometer(JASCO, Tokyo)로 분석되었습니다. 지속적인 발광 신호는 Horiba JY FL3-21을 사용하여 얻었습니다. 잔광 감쇠 이미지는 Kodak In-Vivo Imaging System FX Pro를 사용하여 어두운 방에서 기록되었습니다. 세포 이미징은 레이저 스캐닝 공초점 현미경(LEICA TCS SP2, Germany)으로 수행했습니다.

동물과 관련된 모든 연구는 대학 동물 관리 및 사용 위원회의 승인을 받았습니다.

결과 및 토론

샘플의 상 순도는 먼저 XRD에 의해 조사되었습니다. 그림 1(위)은 준비된 ZGGO:Cr³⁺ 의 XRD 패턴을 보여줍니다. 및 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ 스피넬 구조 Zn₃과 함께 확인된 1000°C에서 소성 가₂ Ge₂ O₁₀ [1, 9]. Zn₃의 결정 구조 가₂ Ge₂ O₁₀ ZnGa₂와 동일 O₄ (JCPDS No. 38-1240), ZnGa₂의 고용체 O₄ 및 Zn₂ 지역₄ . Zn₃의 구조에서 가₂ Ge₂ O₁₀ , Ge는 트랩 형성에 도움이 되는 Ga의 치환 역할을 하는 반면, ZnGa₂ O₄ 지배적인 결정 구조[1]입니다. 하나의 단위 세포에는 두 가지 종류의 양이온이 있습니다. Zn²⁺ 및 Ga³⁺ 각각 4면체와 8면체를 형성하는 4개 및 6개의 산소 음이온으로 둘러싸여 있습니다(아래 그림 1). ZGGO:Cr³⁺ 에 대한 셀 상수를 산출하는 회절 데이터에서 계산 a입니다. =ㄴ =~ 0.8335 nm, 스피넬 ZnGa₂에 가깝습니다. O₄ (아 =ㄴ =~ 0.8335 nm, JCPDS No. 38-1240). Eu³⁺ 의 더 큰 이온 반경으로 인해 (6중 조정의 경우 $ {r}_{{\mathrm{Eu}}^{3+}} $ =0.0947 nm 및 $ {r}_{{\mathrm{Ga}}^{3+} } $ =0.062 nm) [25], a의 더 큰 값 =ㄴ =~ 0.8336 nm가 ZGGO:Cr³⁺ 에 대해 관찰되었습니다. ,Eu³⁺ . (311) 브래그 반사의 프로파일 확장 분석은 ZGGO:Cr³⁺ 에 대해 83 ± 6 nm의 평균 결정자 크기에 대한 Scherrer 방정식을 적용하여 수행되었습니다. 및 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ 시료. 그림 1(위쪽)에서 900°C에서 소성된 결과물은 소성 온도를 나타내는 스피넬상(JCPDS No. 38-1240)과 능면체 상(JCPDS No. 11-0687)의 혼합물임을 알 수 있습니다. 스피넬 Zn₃을 생성하려면 ≥ 1000°C가 필요합니다. 가₂ Ge₂ O₁₀ 위상 순수 형태로.

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준비된 ZGGO:Cr³⁺ 의 XRD 패턴 및 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ 및 스피넬 ZnGa₂의 결정 구조 O₄

그림 2(왼쪽)는 ZGGO:Cr³⁺ 의 TEM 형태를 보여줍니다. ,Eu³⁺ 전체가 ~ 80–100nm의 측면 크기를 가진 입방체 입자로 구성되어 있음을 분명히 나타냅니다. 날카로운 모서리와 잘 분해된 격자 무늬는 우수한 결정성을 나타내는 반면 ~ 0.29nm의 간격은 스피넬 구조의 ZnGa₂의 (220) 평면과 잘 일치합니다. O₄ (d (220) =~ 0.29nm, JCPDS No. 38-1240)(그림 2의 삽입). 입자 크기가 XRD 데이터에서 계산된 평균 결정자 크기에 가깝기 때문에 얻은 샘플은 단결정일 수 있습니다. SAED 분석(그림 2(오른쪽))은 분석 중인 나노 입자가 단결정임을 추가로 확인했습니다. 여기서 조사된 나노 입자는 기계적 혼합물이 아닌 직접적인 고체 상태 용액입니다. Zn, Ga, Ge, Cr 및 Eu의 원소 매핑은 ZGGO:Cr³⁺ 에 대해 그림 3에 나타난 바와 같이 이 고용체의 증거를 제공합니다. ,Eu³⁺ . 각 입자에는 Zn, Ga, Ge, Cr, Eu가 포함될 뿐만 아니라 모든 원소가 입자 사이에 고르게 분포되어 있습니다.

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ZGGO:Cr³⁺ 의 TEM, HR-TEM(왼쪽) 이미지 및 SAED 패턴(오른쪽) ,Eu³⁺ 나노입자

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STEM 입자 형태(명시야 이미지, 첫 번째 사진) 및 ZGGO:Cr³⁺ 의 원소 매핑 ,Eu³⁺ 나노입자

그림 4는 ZGGO:Cr³⁺ 의 여기 스펙트럼을 보여줍니다. 및 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ 실온에서 분말. 697nm에서 모니터링되는 여기 스펙트럼은 매우 넓은 스펙트럼 영역(200~650nm)을 포함하며 각각 273, 328, 410, 569nm에서 정점을 이루는 4개의 주요 여기 대역으로 구성됩니다. 273nm의 여기 대역은 O²⁻ 의 전하 이동 대역에 기인합니다. -가³⁺ ZnGa₂에서 O₄ 호스트, 이후 밴드는 Cr³⁺ 의 내부 전환에서 시작됩니다. , ⁴ 에서 발생하는 328nm 대역 포함 A₂ → ⁴ T₁ (테 ² ) 전환, ⁴ 에서 발생하는 410nm 대역 A₂ → ⁴ T₁ (그 ² 이 ) 및 ⁴ 에서 발생하는 569nm 대역 A₂ → ⁴ T₂ (그 ² 이 ) [19, 20]. Eu³⁺ 통합 PLE 밴드의 위치를 눈에 띄게 변경하지는 않았지만 Cr³⁺ 의 내부 전이 강도를 상당히 증가시켰습니다. , 나 ₄₁₀ /나 ₂₇₃ 0.18에서 0.56으로 증가합니다. 위 결과는 Eu³⁺ 통합은 가시광선 여기에 도움이 됩니다. 그러나 273nm에서 가장 강한 여기 대역은 또한 O^2- 의 전하 이동 대역이 -가³⁺ 가장 효과적인 여기 파장입니다. 273nm에서 분말의 여기는 ² 로 인해 697nm에서 NIR 방출 밴드를 제공했습니다(그림 5). E → ⁴ A₂ 왜곡된 Cr³⁺ 의 전환 Eu³⁺ 부재 시 갈로게르만산염의 이온 방출.

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ZGGO:Cr³⁺ 의 광발광 여기(PLE) 스펙트럼 및 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ 분말

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ZGGO:Cr³⁺ 의 광발광(PL) 스펙트럼 ,Eu³⁺ 분말

ZGGO:Cr³⁺ 의 NIR 지속 발광 감쇠 곡선 및 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ 나노 입자는 그림 6과 같이 실온에서 5분 동안 254nm UV 광 조명(광원으로 크세논 램프) 후 697nm에서 모니터링되었습니다. 결과는 ZGGO:Cr^{3의 NIR 지속 발광이 +} 샘플은 7200초 이상 지속될 수 있으며 여전히 상당한 강도를 유지할 수 있습니다. ZGGO:Cr³⁺ 의 지속적인 발광 강도 ,Eu³⁺ Eu³⁺ 의 통합으로 증가 이온. Cr³⁺ 과 함께 란탄족 이온이 도핑되는 것으로 믿어집니다. 아연 갈로게르만산염에서 Cr³⁺ 의 지속적인 발광을 담당하는 안티사이트 결함의 양을 증가시키는 중요한 역할 때문에 놀라운 NIR 지속 발광을 생성합니다. 아연 갈로게르만산염 호스트에서 [1]. 반면 ZGGO:Cr³⁺ 의 NIR 지속 발광 ,Eu³⁺ 샘플은 ZGGO:Cr³⁺ 보다 오래 지속될 수 있습니다. , Eu³⁺ 임을 나타냅니다. 통합하면 잔광 시간이 늘어날 수 있습니다. 그림 7은 ZGGO:Cr³⁺ 의 NIR 잔광 붕괴 이미지를 보여줍니다. ,Eu³⁺ UV 조사를 중단한 후 다양한 시간에 Kodak In-Vivo Imaging System FX Pro로 얻은 분말을 통해 잔광이 120분 이상 지속되고 강렬한 NIR 방출 강도를 유지할 수 있음을 추가로 확인했습니다.

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ZGGO:Cr³⁺ 의 NIR 지속 발광 감쇠 곡선 및 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ 5분 동안 254nm UV 조명 후 697nm에서 모니터링된 분말

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ZGGO:Cr³⁺ 의 NIR 잔광 붕괴 이미지 ,Eu³⁺ UV 조사를 중지한 후 다른 시간에 Kodak In-Vivo Imaging System FX Pro로 얻은 분말

인광체 응용, 특히 고전력 응용 분야의 성능을 평가하려면 열 안정성이 핵심 매개변수입니다. 이 작업에서 형광체의 열 소광 거동을 평가하기 위해 298~573K 범위의 온도에서 PL 스펙트럼을 분석했습니다(그림 8). 모든 샘플에서 온도를 높이면 697nm에서 방출 강도가 감소했습니다. 열 담금질 거동에 대한 보다 포괄적인 그림을 얻고 활성화 에너지(E _아 ), Arrhenius 방정식(Eq. (1))은 다음과 같이 사용되었습니다[26,27,28]:

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

나 ₀ 그리고 나 _T 각각 초기 및 최종 온도의 강도입니다. ㄷ 비율 상수입니다. 이 _아 활성화 에너지입니다. 그리고 k 볼츠만 상수(8.629 × 10⁻⁵ ) eV K⁻¹ ). 그림 8은 In(I ₀ / 나 _T − 1) 대 10,000 / T ZGGO:Cr³⁺ 의 경우 697nm에 중심을 둔 방출 대역의 관계선 및 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ . 유사한 활성화 에너지가 계산되었습니다:E _아 =0.23 eV(ZGGO:Cr³⁺ ) 및 E _아 =0.25eV(ZGGO:Cr³⁺ ) ,Eu³⁺ . 단위 시간당 비복사 전이가 발생할 확률(α )는 식에 따라 정의될 수 있습니다. (2) 다음과 같이 [29]:

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

는 어디에 주파수 인자(s⁻¹ ), 카 는 볼츠만 상수이고 T 온도입니다. 더 낮은 활성화 에너지(E _아 ) 더 큰 확률로 이어집니다(α). ) 비방사성 전이. 유사한 활성화 에너지 때문에 ZGGO:Cr³⁺ 및 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ Eu³⁺ 를 나타내는 폐쇄 열 안정성을 나타냄 혼입은 열 안정성에 큰 영향을 미치지 않았습니다. 그러나 670nm를 중심으로 하는 관련 포논 측파대(PSB)가 더 높은 온도에서 지배적이어서 방출 피크가 향상되었습니다.

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a의 방출 대역에 대한 열 담금질의 활성화 에너지 ZGGO:Cr³⁺ 그리고 b ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ 분말. 삽입된 그림은 298~573K의 PL 스펙트럼에 해당하는 온도 의존성을 보여줍니다.

또한 ZGGO:Cr³⁺ 수분산액의 PL 여기 및 방출 스펙트럼을 조사했습니다. ,Eu³⁺ (그림 9). ZGGO:Cr³⁺ 과 비교 ,Eu³⁺ 분말에서 수성 분산액은 300 및 600nm에서 상대적으로 약한 여기 강도를 제외하고는 PL 여기 및 방출 곡선의 거의 동일한 프로파일을 나타냈습니다. 약해진 강도는 아마도 물의 OH 진동의 소멸 효과 때문일 것입니다.

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ZGGO:Cr³⁺ 의 여기 및 방출 스펙트럼 ,Eu³⁺ 실온에서 수용액. 삽입된 사진은 ZGGO:Cr³⁺ 의 디지털 사진을 보여줍니다. ,Eu³⁺ 254nm UV 광선 조사하의 수용액

Hek293T 세포는 체외 이미징 테스트를 위해 여기에 사용되었습니다. 획득한 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ -NH₂ 나노입자를 세포 배지(50mg/mL)에 분산시키고 254nm UV 램프로 10분 동안 여기시킨 다음 1시간 동안 처리된 배양 접시로 옮겼습니다. 그림 10(왼쪽, 빨간색)은 여기가 없는 상태에서 레이저 스캐닝 공초점 현미경으로 수집된 세포 발광 영상을 보여줍니다. Hek293T 세포의 잔광 발광 신호는 시간이 지남에 따라 잔광 발광 신호가 점차 감소했지만 1시간 후에 정확하게 측정할 수 있을 만큼 여전히 강력했습니다. 비교를 위해 0.5mL DAPI 염료로 염색된 동일한 세포에서 다른 모드로 레이저 스캐닝 공초점 현미경에서 세포 발광 영상을 수집했습니다(그림 10의 오른쪽, 동시 여기). 유사한 이미징 신호는 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ -NH₂ 나노 입자는 시험관 내 세포에 대한 우수한 이미징 능력을 보유했습니다.

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ZGGO:Cr³⁺ 과 함께 배양된 Hek293T 세포의 LSCM 이미지(왼쪽, 빨간색) ,Eu³⁺ -NH₂ 1시간 동안 나노입자 오른쪽 이미지(파란색)는 0.5mL DAPI 염료로 염색한 동일한 세포의 모습입니다. 스케일 바 =25μm

결론

이 작업에서 스피넬 구조 ZGGO:Cr³⁺ 및 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ 나노 입자는 후속 환원 분위기 없는 하소와 함께 졸-겔 방법에 의해 합성되었습니다. XRD, TEM, STEM, SAED, PLE/PL 분광법 및 온도 의존적 PL 분석의 결합 기술에 의한 상세한 특성화를 통해 샘플을 조사했습니다. 균일한 입방체 모양과 ~ 80–100nm의 측면 크기를 갖는 나노 입자는 단결정 및 균질한 고용체입니다. 273nm에서 분말을 여기하면 ² 로 인해 697nm에서 NIR 방출 밴드가 나타납니다. E → ⁴ A₂ 왜곡된 Cr³⁺ 의 전환 Eu³⁺ 부재 시 갈로게르만산염의 이온 방사. ZGGO:Cr³⁺ 의 NIR 지속 발광 ,Eu³⁺ 7200보다 더 오래 지속될 수 있으며 여전히 강렬한 강도를 유지할 수 있습니다. ZGGO:Cr³⁺ 의 지속적인 발광 강도 Eu³⁺ 의 도입으로 잔광 시간 증가 이온. 그러나 Eu³⁺ 혼입은 열 안정성에 큰 영향을 미치지 않았습니다. 마지막으로 획득한 ZGGO:Cr³⁺ ,Eu³⁺ -NH₂ 나노 입자는 시험관 내 세포에 대한 우수한 이미징 능력을 보유했습니다.

3D 상호 연결된 V6O13 나노시트는 리튬 이온 배터리용 고성능 플렉시블 음극으로서 종자 보조 열수 공정을 통해 탄화 섬유에서 성장했습니다. 평대역 재료의 전산 설계

나노물질