TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT PHÁT QUANG CỦA VẬT LIỆU HYDROXYAPATITE (HA):Er, Yb ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG  TRONG QUANG ĐIỆN TỬ VÀ Y SINH

Hoàng Như Vân; Nguyễn Thị Lan; Lê Tiến Hà; Phạm Hùng Vượng

doi:10.34238/tnu-jst.10846

TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT PHÁT QUANG CỦA VẬT LIỆU HYDROXYAPATITE (HA):Er, Yb ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG QUANG ĐIỆN TỬ VÀ Y SINH

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 01/08/24 Ngày hoàn thiện: 29/10/24 Ngày đăng: 29/10/24

Các tác giả

1. Hoàng Như Vân, Trường Đại học Phenikaa
2. Nguyễn Thị Lan, Đại học Bách khoa Hà Nội
3. Lê Tiến Hà, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
4. Phạm Hùng Vượng , Đại học Bách khoa Hà Nội

Tóm tắt

Trong công trình này, chúng tôi báo cáo tính chất phát xạ chuyển đổi ngược mạnh vùng màu xanh của vật liệu hydroxyapatite (HA):Er, Yb tổng hợp bằng phương pháp đốt cháy, và xử lý nhiệt ở 900 ℃ trong thời gian 3 giờ, trong môi trường không khí. Cấu trúc, hình thái, thành phần nguyên tố hóa học và tính chất phát quang của vật liệu được thực hiện bằng các phép phân tích như phổ nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (FE-SEM), phổ tán xạ năng lượng tia X (EDS), và phổ phát xạ PL. Kết quả XRD xác nhận mẫu vật liệu tồn tại hai pha, pha chiếm hàm lượng lớn là HA có cấu trúc lục giác, và một lượng nhỏ pha tricalcium phosphate (β-TCP) có cấu trúc trực thoi, cả hai pha có độ kết tinh cao. Phân tích EDS cho thấy vật liệu có các nguyên tố cấu tạo mạng nền (Ca, P, O) và các nguyên tố pha tạp (Er, Yb) và không quan sát thấy các nguyên tố tạp chất. Với bước sóng kích thích từ nguồn laser 975 nm, bột phosphor cho phát xạ UC mạnh tại đỉnh 530 và 554 nm và phát xạ yếu vùng màu đỏ 660 nm của ion Er³⁺. Sự phát xạ xanh là do sự truyền năng lượng từ ion Yb³⁺sang ion Er³⁺. Các kết quả này cho thấy vật liệu phosphor HA:Er, Yb có thể được sử dụng cho các ứng dụng trong quang điện tử và y sinh.

Từ khóa

Phương pháp đốt cháy; Phát xạ chuyển đổi ngược màu xanh; Vật liệu HA:Er, Yb; Vật liệu y sinh; Quang điện tử

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] T. T. D. Do, T. N. M. Vu, X. T. Nguyen, V. H. Pham, H. V. Pham, D. H. Nguyen, T. H. Bui, M. T. Le, and N. V. Hoang, "Dual-mode green emission and temperature sensing properties of rare-earth-element-doped biphasic calcium phosphate composite," J. Alloy. Comp., vol. 871, p. 159483, 2021, doi: 10.1016/j.jallcom.2021.159483.

[2] N. V. Hoang, M. T. Le, T. T. D. Do, H. V. Pham, D. H. Nguyen, T. H. Pham, and V. H. Hoang, “On enhancement and control of green emission of rare earth co-doped hydroxyapatite nanoparticles: synthesis and upconversion luminescence properties,” New J. Chem., vol. 45, no. 2, pp. 751-760, 2021, doi: 10.1039/d0nj04847j.

[3] S. Liu, H. Ming, J. Cui, S. Liu, W. You, X. Ye, Y. Yang, H. Nie, and R. Wang, “Color-Tunable Upconversion Luminescence and Multiple Temperature Sensing and Optical Heating Properties of Ba₃Y₄O₉:Er³⁺/Yb³⁺Phosphors,” J. Phys. Chem. C, vol. 122, no. 28, pp. 16289-16303, 2018, doi: 10.1021/acs.jpcc.8b04180.

[4] N. V. Hoang, D. T. Phuong, V. H. Pham, D. H. Nguyen, X. T. Cao, and Q. M. Le, “Control of red upconversion emission in Er³⁺–Yb³⁺– Fe³⁺ tri–doped biphasic calcium phosphate,” Inorg. Chem. Commun., vol. 150, p. 110538, 2023, doi: 10.1016/j.inoche.2023.110538.

[5] N. V. Hoang, T. C. Le, D. H. Nguyen, T. T. Le, and V. H. Pham, “Effect of Sr substituted on multifunction pure green emission of rare-earth-element doped HA/β-TCP nanocomposite for optical thermometer,” Ceram. Int., July 2024, doi: 10.1016/j.ceramint.2024.07.119.

[6] N. V. Hoang, N. H. Vu, H. V. Pham, V. H. Pham, T. H. Bui, D. H. Nguyen, and M. T. Le, “A novel upconversion emission material based on Er³⁺ - Yb³⁺ - Mo⁶⁺ tridoped Hydroxyapatite/Tricalcium phosphate (HA/β-TCP),” J. Alloys Compd., vol. 827, 2020, doi: 10.1016/j.jallcom.2020.154288.

[7] N. V. Hoang, D. T. Phuong, D. T. K. Nguyen, T. H. Pham, and V. H. Pham, “Enhancing the luminescence of Eu³⁺/Eu²⁺ ion-doped hydroxyapatite by fluoridation and thermal annealing,” Luminescence, vol. 32, pp. 817-823, 2017, doi: 10.1002/bio.3257.

[8] N. V. Hoang, T. H. Bui, T. K. Nguyen, D. T. Phuong, and H. V. Pham, “Controlling Blue and Red Light Emissions from Europium (Eu²⁺)/Manganese (Mn²⁺)-Codoped Beta-Tricalcium Phosphate [b-Ca₃(PO₄)₂ (TCP)] Phosphors,” J. Electron. Mater., vol. 47, pp. 2964-2969, 2018, doi: 10.1007/s11664 -018-6114-z.

[9] S. Gomes, A. Kaur, J. M. Grenèche, J. M. Nedelec, and G. Renaudin, “Atomic scale modeling of iron-doped biphasic calcium phosphate bioceramics,” Acta Biomater., vol. 50, pp. 78-88, 2017, doi: 10.1016/j.actbio.2016.12.011.

[10] S. Basu and B. Basu, “Unravelling Doped Biphasic Calcium Phosphate: Synthesis to Application,” ACS Appl. Bio Mater., vol. 2, no. 12, pp. 5263-5297, 2019, doi: 10.1021/acsabm.9b00488.

[11] Q. Xing, X. Zhang, D. Wu, Y. Han, M. N. Wickramaratne, H. Dai, and X. Wang, “Ultrasound-Assisted Synthesis and Characterization of Heparin-Coated Eu³⁺Doped Hydroxyapatite Luminescent Nanoparticles,” Colloids Interface Sci. Commun., vol. 29, pp. 17-25, 2019, doi: 10.1016/j.colcom. 2019.01.001.

[12] M. Gallo, B. L. G. Santoni, T. Douillard, F. Zhang, L. Gremillard, S. Dolder, W. Hofstetter, S. Meille, M. Bohner, and J. Chevalier, “Effect of grain orientation and magnesium doping on β-tricalcium phosphate resorption behavior,” Acta Biomater., vol. 89, pp. 391-402, 2019, doi: 10.1016/j. actbio.2019.02.045.

[13] V. H. Nguyen, T. H. Dinh, T. K. L. Nguyen, T. H. Bui, M. T. Nguyen, and N. V. Hoang, “Blue-excited red emission of CeO₂:Eu³⁺, Al³⁺cubic phosphor: Influence of Al³⁺ ion doping and Judd-Ofelt theory,” J. Lumin., vol. 263, p. 120047, 2023, doi: 10.1016/j.jlumin.2023.120047.

[14] V. H. Nguyen, T. K. L. Nguyen, T. H. Dinh, T. H. Bui, M. T. Nguyen, H. V. Pham, D. H. Nguyen, T. A. Vu, and N. V. Hoang, “High-efficiency energy transfer in the strong orange-red-emitting phosphor CeO₂:Sm³⁺, Eu³⁺,” RSC Adv., vol. 13, no. 49, pp. 34510-34519, 2023, doi: 10.1039/d3ra07567b.

[15] V. T. Cu, T. D. Nguyen, V. H. Nguyen, T. N. M. Vu, X. T. Nguyen, A. T. Pham, V. H. Pham, and N. V. Hoang, “Intense green upconversion emission of rare-earth-doped Sr₃(PO₄)₂/Sr₂P₂O₇ powder: Effect of annealing temperature and temperature-sensor properties,” Optik (Stuttg)., vol. 264, p. 169446, 2022, doi: 10.1016/j.ijleo.2022.169446.

[16] B. Hou, M. Jia, P. Li, G. Liu, Z. Sun, and Z. Fu, “Multifunctional Optical Thermometry Based on the Rare-Earth-Ions-Doped Up-/Down-Conversion Ba₂TiGe₂O₈:Ln (Ln=Eu³⁺/Er³⁺/Ho³⁺/Yb³⁺) Phosphors,” Inorg. Chem., vol. 58, no. 12, pp. 7939-7946, 2019, doi: 10.1021/acs.inorgchem.9b00646.

[17] G. Xiang, X. Liu, J. Zhang, Z. Liu, W. Liu, Y. Ma, S. Jiang, X. Tang, X. Zhou, L. Li, and Y. Jin, “Dual-Mode Optical Thermometry Based on the Fluorescence Intensity Ratio Excited by a 915 nm Wavelength in LuVO₄:Yb³⁺/Er³⁺@SiO₂ Nanoparticles,” Inorg. Chem., vol. 58, no. 12, pp. 8245-8252, 2019, doi: 10.1021/acs.inorgchem.9b01229.

[18] F. Paz-Buclatin, F. Rivera-López, O. González, I. R. Martín, L. L. Martin, and D. J. Jovanović, “GdVO₄:Er³⁺/Yb³⁺ nanocrystalline powder as fluorescence temperature sensor. Application to monitor the temperature of an electrical component,” Sensors Actuators, A Phys., vol. 299, 2019, doi: 10.1016/j.sna.2019.111628.

[19] T. Pang, W. Wan, D. Qian, and Z. Liu, “Calibration of optical temperature sensing of Ca_1-xNa_xMoO₄:Yb³⁺,Er³⁺ with intense green up-conversion luminescence,” J. Alloys Compd., vol. 771, pp. 571-577, 2019, doi: 10.1016/j.jallcom.2018.08.309.

[20] S. Sinha and K. Kumar, “Studies on up/down-conversion emission of Yb³⁺ sensitized Er³⁺ doped MLa₂(MoO₄)₄ (M = Ba, Sr and Ca) phosphors for thermometry and optical heating,” Opt. Mater. (Amst)., vol. 75, pp. 770-780, 2018, doi: 10.1016/j.optmat.2017.10.036.

[21] M. Lin, L. Xie, Z. Wang, B. S. Richards, G. Gao, and J. Zhong, “Facile synthesis of mono-disperse sub-20 nm NaY(WO₄)₂:Er³⁺,Yb³⁺ upconversion nanoparticles: A new choice for nanothermometry,” J. Mater. Chem. C, vol. 7, no. 10, pp. 2971-2977, 2019, doi: 10.1039/c8tc05669b.

[22] A. Pandey, V. K. Rai, V. Kumar, V. Kumar, and H. C. Swart, “Upconversion based temperature sensing ability of Er³⁺-Yb³⁺codoped SrWO₄: An optical heating phosphor,” Sensors Actuators, B Chem., vol. 209, pp. 352-358, 2015, doi: 10.1016/j.snb.2014.11.126.

[23] D. Y. Wang, P. C. Ma, J. C. Zhang, and Y. H. Wang, “Efficient Down- and Up-Conversion Luminescence in Er³⁺-Yb³⁺ Co-doped Y₇O₆F₉ for Photovoltaics,” ACS Appl. Energy Mater., vol. 1, no. 2, pp. 447-454, 2018, doi: 10.1021/acsaem.7b00093.

[24] X. Li, P. Gao, J. Li, L. Guan, X. Li, F. Wang, D. Wang, Z. Li, and X. Li, “Enhancing upconversion emission and temperature sensing modulation of the La₂(MoO₄)₃: Er³⁺, Yb³⁺ phosphor by adding alkali metal ions,” Ceram. Int., vol. 46, no. 13, pp. 20664-20671, 2020, doi: 10.1016/j.ceramint.2020.04.116.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.10846

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ