Quang phổ Huỳnh quang FS5 phân tích Vật liệu nano

Quang phổ Huỳnh quang FS5 là gì? Ứng dụng của FS5? … Vô vàn câu hỏi vì sao.

Hôm nay hãy cùng Việt Nguyễn team tìm hiểu về giải pháp Quang phổ Huỳnh quang FS5 này nhé.

1. Điểm nổi bật

Nghịch đảo phân tử nano là các phân tử kích thước nano đất hiếm tạo điều kiện nghịch đảo
Nghịch đảo photon là quá trình hấp thụ photon năng lượng thấp bằng photon phát xạ năng lượng cao hơn
Ứng dụng nghịch đảo phân tử nano là Năng lượng mặt trời, Ảnh hóa Y Khoa, Hệ mang thuốc
Tính chất Quang phổ, Chu kỳ bán rã, và Hiệu suất lượng tử nghịch đảo bằng Quang phổ Huỳnh quang

2. Giới thiệu

Nghịch đảo Photon là sự chuyển hóa photon năng lượng thấp thành photon năng lượng cao hơn. Trong vật liệu nghịch đảo, quan trọng là Phân tử nano nghịch đảo (UNCPs), gồm phân tử đất hiếm Erbium (Er), Ytterbium (Yb) nhúng trong nền. UCNPs còn chuyển hóa NIR thành UV-Vis

UCNPs có nhiều ứng dụng tiềm năng:

Trong năng lượng mặt trời, chúng cải thiện hiệu năng thiết bị quang điện và hiệu quả pin mặt trời
Trong Y khoa, UCNPs cho ảnh hóa không xâm lấn và chẩn đoán. Như tác nhân đối lập, chúng ảnh hóa R_s cao khi tăng khả năng xâm nhập và giảm nền
Trong Hệ mang thuốc, tính quang học đặc trưng của chúng được khai thác để kiểm soát sự sinh ra tác nhân trị liệu (therapeutic)

Tnh nghịch đảo phát quang của UCNPs là cốt lõi cho phép đo xác định tính chất của chúng trong ứng dụng đặc trưng.

Trong bài viết này, Quang phổ huỳnh quang FS5 được sử dụng để tính chất hóa UCNPs.

3. Vật liệu & Phương pháp

Mẫu NaYF₄:Yb, Er UCNPs có lớp phủ Polyethylenimine (PEI), phân tán trong nước deion nồng độ 10 mg/mL. Sự phân tán UCNPs được đặt trong cuvet thạch anh 10×10 mm và phân tích bằng FS5.

Để kích thích, FS5 sử dụng 2W Laser Diode 980 nm với Module phát xung (PM-2), có thể vận hành cả chế độ CW và xung.

Để ghi nhận Quang phổ và Chu kỳ bán rã, FS5 sử dụng Module Cuvette SC-05 cùng đầu dò PMT-900

Để ghi nhận Hiệu suất lượng tử, FS5 sử dụng Module Integrating Sphere SC-30 cùng đầu dò PMT-1010

Fig.1 Quang phổ Huỳnh quang FS5 Edinburgh Instrument

4. Quang phổ nghịch đảo thực hiện đo bằng Quang phổ huỳnh quang FS5

Đầu tiên, Quang phổ phát xạ phân tử nano (Fig.2) được ghi nhận trong chế độ CW và PMT-900. Kết quả này còn dùng để xác định độ tỏa ra từ quá trình chuyển tiếp. Sự phát xạ do Yb³⁺ (tác nhân nhạy) chuyển năng lượng sinh ra từ sự hấp thụ photon 980 nm mức thấp vào Er³⁺ để tỏa ra (tác nhân phát). Năng lượng chuyển diễn ra thông qua quy trình nghịch đảo đa ion không bức xạ. Peak phát xạ ở center 660 nm là mức chuyển tiếp ⁴F_9/2 → ⁴I_15/2 của Er³⁺. Trong khi peak phát xạ bổ sung ở 521 nm và 545 nm là của sự chuyển tiếp tương ứng, ⁴H_11/2 → ⁴l_15/2 và ⁴S_3/2 → ⁴l_15/2như Fig.3

Kết quả phân tích bằng Quang phổ huỳnh quang FS5

Fig.2: Quang phổ phát xạ nghịch đảo của UCNPs, ghi nhận bằng 2W Laser Diode 980 nm trong chế độ CW và PMT-900

Fig.3: Giản đồ mức năng lượng cho thấy quá trình nghịch đảo trong phân tử hạt nano NaYF₄:Yb, Er

5. Nghịch đảo và Chu kỳ bán rã được phân tích bằng Quang phổ huỳnh quang FS5

Sự phân rã nghịch đảo của chuyển tiếp ⁴F_9/2 → ⁴I_15/2 ở 653 nm được phân tích, Fig.4. Laser diode 980 nm được cài đặt ở chế độ xung với tỷ lệ lặp 500Hz, độ rộng 10µS. Còn sự phân rã nghịch đảo được đếm bằng MSC. Sự phân rã sau đó được đưa vào phần mềm Fluoracle để tính toán trung bình là 125µS.

Chu kỳ bán rã 440µS, ngắn hơn so với các báo cáo trước đây trên cùng vật liệu. Lý giải phù hợp cho sự khác biệt vì nước deion đóng vai trò làm chất pha loãng. Điều này cho thấy nước deion ảnh hưởng mạnh đến hiệu ứng Quenching (Tôi), dẫn đến giảm chu kỳ.

Fig.4: Sự phân rã UNCPs ghi nhận tại 653 nm bằng 2W Laser Diode 980 nm trong chế độ xung 500Hz và PMT-900

6. Hiệu suất lượng tử (QY) phân tích bằng Quang phổ huỳnh quang FS5

Phép đo hiệu suất lượng tử rất quan trọng để đánh giá hiệu quả tạo tia nghịch đảo của UCNPs. UCNPs có hiệu suất lượng tử thấp hơn so với bản đối chứng dạng khối. Có thể kể đến các yếu tố như chuyển tiếp 4f-4f bị cấm, bản chất tinh thể và khuyết tật bề mặt. Phát triển UCNPs với hiệu suất lượng tử cao hơn đang là thử thách nghiên cứu ngày nay.

Để thực hiện phép đo, FS5 sử dụng Module Integrating Sphere SC-30, đầu dò PMT-1010. SC-30 có thể đặt trực tiếp vào Module mà không cần cáp kết nối hay căn chỉnh. Với khoảng quang phổ đạt 1010 nm, cho phép độ chính xác phép đo kích thích 980 nm cao hơn.

Để tính toán QY, tỷ lệ được lập giữa tán xạ phát xạ và tán xạ kích thích từ mẫu kiểm tra và mẫu tham chiếu. Thông tin giản đồ được mô tả như Fig.5. Sau đó, QY được tính toán bằng phần mềm Fluoracle theo công thức (1)

Ghi chú:

QY là hiệu suất lượng tử
E là tích phân cường độ phát xạ
S là tích phân cường độ tán xạ

QY sau khi tính toán đạt được là 0.014%, đây là giá trị đối với vật liệu nghịch đảo thông thường và tương tự các nghiên cứu trước.

Fig.5: Quang phổ tán xạ và phát xạ của UCNPs và mẫu nước deion tham chiếu, ghi nhận trong điều kiện 2W Laser Diode 980 nm, chế độ CW và PMT-1010

7. Kết luận

Bài viết đã thành công trong truyền tải khả năng tính chất hóa toàn diện của Quang phổ Huỳnh quang FS5. FS5 với sự linh hoạt trong nâng cấp, như nguồn phát, đầu dò, Module đo, … Đa phép đo được thực hiện chỉ với 1 thiết bị duy nhất.

—-

Hiện tại, Việt Nguyễn đang là đại lý phân phối chính thức dòng sản phẩm FS5 cùng các sản phẩm khác hãng Edinburgh Instrument.

Quý khách hàng cần hỗ trợ tư vấn, xin liên hệ Việt Nguyễn thông tin sau:

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI – DỊCH VỤ – KỸ THUẬT VIỆT NGUYỄN
Địa chỉ	VPHCM: số N36, đường số 11, P. Tân Thới Nhất, Q.12, Tp. Hồ Chí Minh. VPHN: Tòa Intracom, Số 33 Cầu Diễn, Phường Cầu Diễn, Quận Nam Từ Liêm, Hà Nội. VPĐN: Số 10 Lỗ Giáng 5, phường Hòa Xuân, quận Cẩm Lệ, Tp. Đà Nẵng.
Liên hệ	0826 664422 (Mr.Thành) – E: thanh.hongco@vietnguyenco.vn
Email	info@vietnguyenco.vn
Website	https://www.vietcalib.vn\| https://www.vietnguyenco.vn