TĂNG CƯỜNG PHÁT XẠ ÁNH SÁNG 1540 NM CỦA STRONTI THAY THẾ HYDROXYAPATITE/BETA-TRICALCIUM PHOSPHATE PHA TẠP ERBI | Tâm | TNU Journal of Science and Technology

TĂNG CƯỜNG PHÁT XẠ ÁNH SÁNG 1540 NM CỦA STRONTI THAY THẾ HYDROXYAPATITE/BETA-TRICALCIUM PHOSPHATE PHA TẠP ERBI

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 05/08/24                Ngày hoàn thiện: 26/11/24                Ngày đăng: 27/11/24

Các tác giả

1. Lê Thị Tâm, Đại học Bách khoa Hà Nội
2. Đào Hồng Bách, Đại học Bách khoa Hà Nội
3. Nguyễn Đức Trung Kiên, Trường Đại học Phenikaa
4. Trương Quốc Phong, Đại học Bách khoa Hà Nội
5. Mai Xuân Dũng, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
6. Trương Nguyễn Tuấn Minh, Đại học Tampere University, Phần Lan
7. Lê Tiến Hà, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
8. Phạm Hùng Vượng Email to author, Đại học Bách khoa Hà Nội

Tóm tắt


Bài báo này trình bày một phương pháp tổng hợp vật liệu stronti thay thế vật liệu nano hydroxyapatite (HA)/hydroxyapatite/beta-tricalcium phosphate (TCP) pha tạp erbi (Er) để đạt được khả năng tăng cường phát xạ ánh sáng hồng ngoại gần ở khoảng 1540 nm. Bằng cách tối ưu hóa nồng độ stronti và erbi, cũng như nhiệt độ ủ, Sr-HA/TCP pha tạp Er cho thấy cấu trúc hình thanh. Cường độ phát quang (PL) của mẫu tăng khi nồng độ Sr và Er tăng lên. Phổ PL của các hạt nano cho thấy độ phát quang đặc trưng của Er3+ tập trung ở 1540 nm, hiệu quả hơn ở các hạt nano Sr-HA/TCP pha tạp Er so với các hạt nano HA/TCP pha tạp Er. Những phát hiện này cho thấy tiềm năng sử dụng Sr làm vật liệu tăng nhạy để tổng hợp Sr-HA/TCP pha tạp Er với khả năng phát xạ ánh sáng mạnh vùng 1540 nm cho các ứng dụng trong viễn thông ống dẫn sóng và y sinh học.

Từ khóa


Vật liệu y sinh; Phát quang; Hydroxyapatite; Erbi; Nano-phốt pho

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo


[1] R. Dahal, C. Ugolini, J. Y. Lin, H. X. Jiang, and J. M. Zavada, “1.54 µm emitters based on erbium doped InGaN p-i-n junctions,” Appl. Phys. Lett., vol. 97, pp. 141109-141109-3, 2010, doi: 10.1063/1.3499654.

[2] R. Dahal, C. Ugolini, J. Y. Lin, H. X. Jiang, and J. M. Zavada, “Erbium-doped GaN optical amplifiers operating at 1.54 µm,” Appl. Phys. Lett., vol. 95, pp. 111109-111109-3, 2009, doi: 10.1063/1.3224203.

[3] X. Liu, B. Mei, and G. Tan, “Investigation of the sensitization effect of Yb3+ in Yb, Er co-doped Sr5(PO4)3F transparent ceramics: From single-band red up conversion to temperature sensing behavior,” Journal of the European Ceramic Society, vol. 44, pp. 7855-7866, 2024, doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2024.05.078.

[4] H. Q. Ye, Z. Li, Y. Peng, C. C. Wang, T. Y. Li, Y. X. Zheng, A. Sapelkin, G. Adamopoulos, I. Hernández, P. B. Wyatt, and W. P. Gillin, “Organo-erbium systems for optical amplification at telecommunications wavelengths,” Nature Mater., vol. 13, pp. 382-386, 2014, doi: 10.1038/nmat3910.

[5] O. Savchyn, R. M. Todi, K. R. Coffey, and P. G. Kik, “High-temperature optical properties of sensitized Er3+ in Si-rich SiO2 – implications for gain performance,” Opt. Mater., vol. 32, pp. 1274-1278, 2010, doi: 10.1016/j.optmat.2010.04.037.

[6] B. Garrido, C. García, S. Y. Seo, P. Pellegrino, D. Navarro-Urrios, N. Daldosso, L. Pavesi, F. Gourbilleau, and R. Rizk, “Excitable Er fraction and quenching phenomena in Er-doped SiO2 layers containing Si nanoclusters,” Phys. Rev. B, vol. 76, pp. 245308-245308-15, 2007, doi: 10.1103/PhysRevB.76.245308.

[7] J. C. G. Bünzli and C. Piguet, “Taking advantage of luminescent lanthanide ions,” Chem. Soc. Rev., vol. 34, pp. 1048-1077, 2005, doi: 10.1039/B406082M.

[8] Q. Zhong, H. Wang, G. Qian, Z. Wang, J. Zhang, J. Qiu, and M. Wang, “Novel stoichiometrically erbium− ytterbium cocrystalline complex exhibiting enhanced near-infrared luminescenc,” Inorg. Chem., vol. 45, pp. 4537-4543, 2006, doi: 10.1021/ic051697y.

[9] J. Wu, J. L. Coffer, Y. Wang, and R. Schulze, “Oxidized Germanium as a Broad-Band Sensitizer for Er-Doped SnO2 Nanofibers,” J. Phys. Chem. C, vol. 113, pp. 12-16, 2009, doi: 10.1021/jp8080996.

[10] Z. Xia, H. Liu, X. Li, and C. Liu, “Identification of the crystallographic sites of Eu2+ in Ca9NaMg(PO4)7: structure and luminescence properties study,” Dalton Trans.. vol. 42, pp. 16588-16595, 2013, doi: 10.1039/C3DT52232F.

[11] J. P. Gittings, C. R. Bowen, A. C. E. Dent, I. G. Turner, F. R. Baxter, and J. B. Chaudhuri, “Electrical characterization of hydroxyapatite-based bioceramics,” Acta Biomaterialia, vol. 5, pp. 743-754, 2009, doi: 10.1016/j.actbio.2008.08.012.

[12] L. Stipniece, S. Wilson, J. M. Curran, R. Chen, K. S. Ancane, P. K. Sharma, B. J. Meenan, and A. R. Boyd, “Strontium substituted hydroxyapatite promotes direct primary human osteoblast maturation,” Ceramics International, vol. 47, pp. 3368-3379, 2021, doi: 10.1016/j.ceramint.2020.09.182.

[13] M. S. Collin, A. Sharma, A. Bhattacharya, and S. Sasikumar, “Synthesis of strontium substituted hydroxyapatite by solution combustion route,” Journal of the Indian Chemical Society, vol. 98, p. 100191, 2021, doi: 10.1016/j.jics.2021.100191.

[14] A. M. Dias, and I. D. N. Canhas, C. G. O. Bruziquesi, M. G. Speziali, R. D. Sinisterra, and M. E. Cortés, “Magnesium (Mg2+), Strontium (Sr2+), and Zinc (Zn2+) Co‑substituted Bone Cements Based on Nano‑hydroxyapatite/ Monetite for Bone Regeneration,” Biological Trace Element Research, vol. 201, pp. 2963-2981, 2023, doi: 10.1007/s12011-022-03382-5.

[15]Y. Zhuang, A. Liu, S. Jiang, U. Liaqat, K. Lin, W. Sun, and C. Yuan, “Promoting vascularized bone regeneration via strontium-incorporated hydroxyapatite bioceramic,” Materials & Design, vol. 234, p. 112313, 2023, doi: 10.1016/j.matdes.2023.112313.

[16] C. Zhang, C. Li, S. Huang, Z. Hou, Z. Cheng, P. Yang, C. Peng, and J. Lin, “Self-activated luminescent and mesoporous strontium hydroxyapatite nanorods for drug delivery,” Biomaterials, vol. 31, pp. 3374-3383, 2010, doi: 10.1016/j.biomaterials.2010.01.044.

[17] R. E. Ouenzerfi, N. Kbir-Ariguib, M. Trabelsi-Ayedi, and B. Piriou, “Spectroscopic study of Eu3+ in strontium hydroxyapatite Sr10(PO4)6(OH)2,” J. Lumin., vol. 85, pp. 71-77, 1999, doi: 10.1016/S0022-2313(99)00149-0.

[18] V. H. Pham, H. N. Van, P. D. Tam, and H. N. T. Ha, “A novel 1540 nm light emission from erbium doped hydroxyapatite/β-tricalcium phosphate through co-precipitation method,” Mater. Lett., vol. 167, pp. 145-147, 2016, doi: 10.1. 016/j.matlet.2016.01.002.

[19] B. O. Fowler, E. C. Moreno, and W. E. Brown, “Infra-red spectra of hydroxyapatite, octacalcium phosphate and pyrolysed octacalcium phosphate,” Arch. Oral Bid., vol. 11, pp. 477-492, 1966, doi: 10.1016/0003-9969(66)90154-3.

[20] F. H. Lin, C. J. Liao, K. S. Chen, and J. S. Sun, “Preparation of high-temperature stabilized β-tricalcium phosphate by heating deficient hydroxyapatite with Na4P2O7·10H2O addition,” Biomaterials, vol. 19, pp. 1101-1107, 1998, doi: 10.1016/S0142-9612(98)00040-4.

[21] H. Monma, S. Ueno, and T. Kanazawa, “Properties of hydroxyapatite prepared by the hydrolysis of tricalcium phosphate,” J. Chem. Tech. Biotechnol., vol. 31, pp. 15-24. 1981, doi: 10.1002/jctb.503310105.

[22] A. Mortier, J. Lemaitre, and P. G. Rouxhet, “Temperature-programmed characterization of synthetic calcium-deficient phosphate apatites,” Thermachimia Acta, vol. 143, pp. 265-282, 1989, doi: 10.1016/0040-6031(89)85065-8.

[23] F. R.O. Silva, N. B. Lima, S. N. Guilhen, L. C. Courrol, and A. H. A. Bressiani, “Evaluation of europium-doped HA/β-TCP ratio fluorescence in biphasic calcium phosphate nanocomposites controlled by the pH value during the synthesis,” J. Lumin., vol. 180, pp. 177-182, 2016, doi: 10.1016/j.jlumin.2016.08.030.

[24] C. Rosticher, B. Viana, T. Maldiney, C. Richard, and C. Chanéac, “Persistent luminescence of Eu, Mn, Dy doped calcium phosphates for in-vivo optical imaging,” J. Lumin., vol. 170, pp. 460-466, 2016, doi: 10.1016/j.jlumin.2015.07.024.

[25] S. Ogo, A. Onda, Y. Iwasa, K. Hara, A. Fukuoka, and K. Yanagisawa, “1-Butanol synthesis from ethanol over strontium phosphate hydroxyapatite catalysts with various Sr/P ratios,” J. Catalysis, vol. 296, pp. 24-30, 2012, doi: 10.1016/j.jcat.2012.08.019.

[26] J. Wu and J. L. Coffer, “Emissive erbium-doped silicon and germanium oxide nanofibers derived from an electrospinning process,” Chem. Mater., vol. 19, pp. 6266-6276, 2007, doi: 10.1021/cm702226x.

[27] H. Hayash, N. Sugimoto, S. Tanabe, and S. Ohara, “Effect of hydroxyl groups on erbium-doped bismuth-oxide-based glasses for fiber amplifiers,” J. Appl. Phys., vol. 99, pp. 093105-093105-8, 2006, doi: 10.1063/1.2192267.

[28] X. Feng, S. Tanabe, and T. Hanada, “Hydroxyl groups in erbium-doped germanotellurite glasses,” J. Non- Cryst. Solids, vol. 281, pp. 48-54, 2001, doi: 10.1016/S0022-3093(00)00429-4.

[29] P. K. Sekhar, A. R. Wilkinson, R. G. Elliman, T.H. Kim, and S. Bhansali, “Erbium emission from nanoengineered silicon surface,” J. Phys. Chem. C, vol. 112, pp. 20110-20113, 2008, doi: 10.1021/jp808462j

[30] Y. C. Yan, A. J. Faber, H. de Waal, P. G. Kik, and A. Polman, “Erbium-doped phosphate glass waveguide on silicon with 4.1 dB/cm gain at 1.535 μm,” Appl. Phys. Lett., vol. 71, pp. 2922-2924, 1997, doi: 10.1063/1.120216.




DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.10869

Các bài báo tham chiếu

  • Hiện tại không có bài báo tham chiếu
Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên
Phòng 408, 409 - Tòa nhà Điều hành - Đại học Thái Nguyên
Phường Tân Thịnh - Thành phố Thái Nguyên
Điện thoại: 0208 3840 288 - E-mail: jst@tnu.edu.vn
Phát triển trên nền tảng Open Journal Systems
©2018 All Rights Reserved