Synthesis and optical properties of lanthanides doped ultrasmall NaYF₄ markers for bio-medical applications

Abstract

Aim. To synthesise NaYF₄ nanocrytstals doped or co-doped with different lanthanide ions (Eu, Tb, Gd) and to investigate them optically to achieve efficient optical markers. Methods. Samples have been synthesized by using co-thermolizys method and optical properties have been investigated by using photoluminescence (PL), PL excitation and PL decay spectroscopies. Results. Efficient emission in visible spectra range has been observed for all investigated samples. The excitation mechanism of the main emission centre has been explained. Conclusions. It has been shown that the main excitation mechanism of Eu ions is through energy transfer from Tb or Gd ions. Moreover, it has been shown that obtained by us nanocrystals characterize by strong emission which make them potential as efficient optical markers in biology or medicine. Keywords: optical markers, nanocrystals, lanthanides, NaYF₄.

Мета. Синтезувати нанокристали NaYF₄ , леговані або ко-леговані різними іонами лантаноїдів (Eu, Tb, Gd), та дослідити їхні оптичні властивості для отримання ефективних оптичних маркерів. Методи. Зразки синтезували методом спільного термолізису, а оптичні властивості вивчали методом фотолюмінесценції (ФЛ), фотолюмінесцентної спектроскопії збудження і гасіння ФЛ. Результати. Ефективне випромінювання у видимому діапазоні спектра спостерігали для всіх проаналізованих зразків. Пояснено механізм збудження основного емісійного центра. Висновки. Показано, що головним механізмом збудження іонів європію є передавання енергії від іонів тербію або гадолінію. Крім того, встановлено, що одержані нанокристали характеризуються сильною емісією, що робить їх потенційно ефективнішими оптичними маркерами для біології або медицини. Ключові слова: нанокристали, оптичні маркери, лантаноїди, NaYF₄.

Цель. Синтезировать нанокристаллы NaYF₄, легированные или колегированные различными ионами лантаноидов (Eu, Tb, Gd), и исследовать их оптические свойства для получения эффективных оптических маркеров. Методы. Образцы синтезировали методом совместного термолизиса, а оптические свойства изучали методом фотолюминесценции (ФЛ), фотолюминесцентной спектроскопии возбуждения и гашения ФЛ. Результаты. Эффективное излучение в видимом диапазоне спектра наблюдалось для всех исследованных образцов. Объяснен механизм возбуждения основного эмиссионного центра. Выводы. Показано, что главным механизмом возбуждения ионов европия является передача энергии от ионов тербия или гадолиния. Кроме того, установлено, что полученные нами нанокристаллы характеризуются интенсивной эмиссией, что делает их потенциально более эффективными оптическими маркерами для биологии или медицины. Ключевые слова: нанокристаллы, оптические маркеры, лантаноиды, NaYF₄.