Нанотехнологии
Синтез новых нанокристаллических
люминофоров на основе соединений редкоземельных элементов для создания светящихся элементов для защиты документов

Партнёры проекта

Проблема и актуальность

Фотолюминесценцией называется явление свечения в результате поглощения света. В современном мире материалы, проявляющие фотолюминесценцию (люминофоры), широко используются в науке, технике и медицине. Нанокристаллические люминофоры активно используются в медицине и биотехнологиях как люминесцентные метки для изучения структуры клеток и диагностики заболеваний. Особый интерес представляют антистоксовые люминофоры - вещества, которые излучают свет с более высокой частотой, чем свет, который они поглощают. Помимо биометок, на их основе изготавливают визуализаторы инфракрасного излучения и приборы ночного видения, ведутся исследования по разработке новых типов пломб с добавками антистоксовых люминофоров, их активно используют для создания защитных знаков документов и денежных купюр.

В данной работе разработан метода синтеза нанокристаллических люминофоров на основе соединений редкоземельных элементов. В рамках проекта из полученных материалов создан прототип элемента защиты документов, различно светящийся при облучении инфракрасным и ультрафиолетовым светом, что помогает значительно увеличить степень защиты ценных бумаг, а также спектрофлуориметр для измерения спектров люминесценции.


Гипотезы

Терефталат-ион способен служить сенсибилизатором для люминесценции ионов Eu3+ и Tb3+


Образцы NaMF4: Yb, Tm и NaМF4: Yb, Tb (M=Y/Gd/Lu) проявляют антистоксовую люминесценцию, излучая свет в видимом диапазоне при возбуждении инфракрасным светом


Частицы NaMF4Eu и NaMF4Tb обладают выраженной стоксовой люминесценцией при облучении ультрафиолетом.


При гидротермальном синтезе частиц NaMF4 с добавкой цитрата натрия образуются наночастицы.

Добавки ионов Gd/Lu существенно улучшают люминесцентные свойства.


Решение и результаты

Для решения одной из задач мы разработали прибор для измерения спектров люминесценции – спектрофлуориметр. Были изучены спектры люминесценции терефталатов европия и тербия. Показано, что при возбуждении в ππ электронное состояние терефталата наблюдается люминесценция ионов европия, вследствие переноса энергии из триплетного состояния терефталата. Также наблюдается люминесценция напрямую при возбуждении электронных уровней европия длинами волн 365 и 400 нм.


Также были получены наночастицы NaМF4 легированные ионами редкоземельных элементов. Определена форма наночастиц методом АСМ и состава частиц методом спектроскопии Raman.


Планы развития проекта

Усовершенствование конструкции спектрофлуориметра для дальнейшего вывода его на рынок

Исследование фазового и элементного состава времени жизни люминесценции

Исследование морфологии частиц на базе научного парка СПбГУ


Команда

Акинин Георгий Сергеевич

Участник проекта

Бычихина Алёна Павловна

Участник проекта

Грушко Анастасия Александровна

Участник проекта

Коток Ксения Николаевна

Участник проекта

Пинегин Дмитрий Михайлович

Участник проекта

Мерещенко Андрей Сергеевич

Наставник

Носов Виктор Геннадиевич

Наставник

Фотоотчёт
Направление "Нанотехнологии"
Контакты
Телефон: +7 (951) 677-54-65
Email: a.mereshchenko@spbu.ru

Большие вызовы - 2021