单一金纳米棒表面等离子共振增强单一稀土纳米晶上转换发光研究
本文关键词:单一金纳米棒表面等离子共振增强单一稀土纳米晶上转换发光研究 出处:《华东师范大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
更多相关文章: 表面等离子体共振 上转换 原子力显微镜针尖操控技术 金纳米棒 稀土掺杂纳米晶
【摘要】:上转换发光(PL)是一种在低能量的激发光源的照射下产生更高能量的光子发射的过程。与传统的有机染料和半导体纳米材料相比,镧系元素掺杂上转换纳米晶具有优越的化学和光谱性质,吸引了生物医学、纳米光电子学、信息科学等领域的科研工作者的广泛关注。且由于镧系元素掺杂纳米晶的主体和掺杂剂的不同,其上转换光谱可在可见光到近红外区域中调谐。然而,相对较低的上转换效率抑制了其在实际应用中的进一步发展。为了提高稀土掺杂上转换纳米晶的发光效率以满足实际需求,本论文基于表面等离子体共振效应,利用金纳米棒与稀土掺杂纳米颗粒相耦合以增强其上转换发光,并对其发光特性和发光机理进行了探讨。本学位论文研究了单一金纳米棒对单一NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)/Mn~(2+)纳米晶的上转换发光的增强效应。利用原子力显微镜针尖操控方法组装不同直径(27.3和46.7nm)但具有相似纵向表面等离子体共振峰的金纳米棒,分别与单个NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)/Mn~(2+)纳米晶进行耦合。实验结果表明,当金纳米棒-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)/Mn~(2+)纳米晶复合结构中金纳米棒的直径是46.7nm时,上转换发光强度增强达到最大,大约为110倍,这是由于较大直径的金纳米棒(46.7nm)具有更大的散射截面和近场增强。并且,与单个NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)/Mn~(2+)纳米晶相比,与金纳米棒耦合后的NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)/Mn~(2+)纳米晶的发光强度表现出对激发光偏振方向的强烈依赖性。另外,探测了与金纳米棒耦合前后NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)/Mn~(2+)纳米晶的激发和荧光辐射衰减寿命,发现与金纳米棒耦合后纳米晶的寿命均变小。有限差分时域(FDTD)理论模拟结果揭示了金纳米棒的等离子体效应改善了稀土掺杂纳米晶激发和发射速率,与实验结果相吻合。
[Abstract]:Up-conversion photoluminescence (PLL) is a kind of photonic emission process which produces higher energy under the irradiation of low energy excitation light source, compared with traditional organic dyes and semiconductor nanomaterials. Lanthanide doped up-conversion nanocrystals have excellent chemical and spectral properties, which have attracted biomedical and nano-optoelectronics. The upconversion spectra of lanthanide doped nanocrystals can be tuned from visible light to near infrared region due to the difference of the host and dopant of lanthanide doped nanocrystals. In order to improve the luminescence efficiency of rare-earth doped up-conversion nanocrystals to meet the practical requirements, this paper based on the surface plasmon resonance effect. Gold nanorods were coupled with rare earth doped nanoparticles to enhance their up-conversion luminescence. The luminescence characteristics and luminescence mechanism of mono-gold nanorods were studied in this dissertation, and the effects of single gold nanorods on single NaYF_4:Yb~(3 / TM ~ (3 / MN / MN ~ (2)) were investigated. The enhanced effect of up-conversion luminescence of nanocrystals. The au nanorods with different diameters (27.3 and 46.7 nm) were assembled by atomic force microscope (AFM) manipulation method, but with similar longitudinal surface plasmon resonance peaks. The results show that the structure is coupled with a single NaYF_4:Yb~(3 / TMT / MN ~ (2) nanocrystalline. When the diameter of gold nanorods in nanocrystalline composite structure is 46.7 nm, the diameter of gold nanorods is 46.7 nm. The upconversion luminescence intensity increased to about 110 times, which is due to the larger scattering cross section and near field enhancement of the large diameter gold nanorods (46.7 nm). Compared with a single NaYF_4:Yb~(3 / / Ern / MN _ (2) nanocrystalline. After coupling with gold nanorods, the luminescence intensity of the NaYF_4:Yb~(3 / Ern / Ern / MNO _ 2) nanocrystals shows a strong dependence on the polarization direction of excited light. The excitation and fluorescence decay lifetime of NaYF_4:Yb~(3 / Ern / Ern / MNO _ 2) nanocrystals were investigated before and after coupling with gold nanorods. It is found that the lifetime of nanocrystals becomes smaller after coupling with gold nanorods. The results of FDTD theoretical simulation show that the plasma effect of gold nanorods improves the excitation and emission rate of rare-earth doped nanocrystals. The results are in agreement with the experimental results.
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O482.31
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 韩娇;满石清;;铥镱共掺镓酸盐玻璃上转换发光性能[J];陕西科技大学学报(自然科学版);2011年03期
2 赵丽娟,孙聆东,许京军,张光寅;用转移函数方法研究铒离子上转换发光与抽运功率的关系[J];物理学报;2001年01期
3 杨建虎,戴世勋,姜中宏;稀土离子的上转换发光及研究进展[J];物理学进展;2003年03期
4 裴晓将,侯延冰,徐征,赵谡玲,滕枫;水热法合成稀土氟化物材料YLiF_4:Er,Tm,Yb的上转换发光特性[J];光谱学与光谱分析;2005年06期
5 郭海;乔艳敏;;稀土纳米上转换发光材料研究进展[J];浙江师范大学学报(自然科学版);2007年04期
6 祝林锋;林健;孙真荣;李玉琼;李东卫;;掺铒TeO_2-Nb_2O_5-ZnO系统玻璃的上转换发光性能[J];功能材料;2008年10期
7 花景田;陈宝玖;孙佳石;程丽红;仲海洋;;稀土掺杂材料的上转换发光[J];中国光学与应用光学;2010年04期
8 张晓君;;稀土上转换发光材料研究进展[J];科技资讯;2011年27期
9 赵谡玲,侯延冰,孙力;一种掺铒离子化合物的上转换发光的研究[J];北方交通大学学报;1999年06期
10 于放达;陈欢;赵丹;秦冠仕;秦伟平;;利用核壳结构实现纳米颗粒的多色上转换发光[J];发光学报;2014年02期
相关会议论文 前10条
1 徐莉;关彩虹;于孟斌;金亮;陈高云;;上转换发光技术在生化快速检测中的应用研究[A];公共安全中的化学问题研究进展(第二卷)[C];2011年
2 陈大钦;王元生;余运龙;刘锋;黄萍;;钕掺杂的纳米结构玻璃陶瓷的红外激发紫外上转换发光[A];第11届全国发光学学术会议论文摘要集[C];2007年
3 冷雪松;徐玉恒;;三掺Nd:Yb:Ho:LiNbO_3中的能量上转焕发光[A];第十六届全国晶体生长与材料学术会议论文集-03激光和非线性光学晶体[C];2012年
4 刘熠;刘倩;冯玮;李富友;;上转换发光生物成像技术及应用研究[A];第八届全国化学生物学学术会议论文摘要集[C];2013年
5 邹先梅;刘熠;朱幸俊;姚立明;冯玮;李富友;;808nm激发的上转换发光纳米复合探针用于次氯酸的检测[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第33分会:纳米材料合成与组装[C];2014年
6 赵谡玲;侯延冰;徐叙tb;;不同基质材料中铒离子的上转换发光特性[A];第九届全国发光学术会议摘要集[C];2001年
7 潘秀红;;悬浮技术制备稀土掺杂钛酸盐玻璃及其上转换发光性能[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
8 高伟;李娇;涂银勋;高当丽;田宇;郑海荣;;水热合成六方相NaYbF4:Pr3+晶体上转换发光特性研究[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
9 朱幸俊;李富友;;多功能稀土上转换发光纳米复合结构用于小动物多模式成像[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第05分会:无机化学[C];2014年
10 董浩;王也夫;李洋;张超;孙聆东;严纯华;;稀土离子上转换发光的调控及其光敏应用[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第06分会:稀土材料化学及应用[C];2014年
相关博士学位论文 前10条
1 宋恩海;Yb~(3+)/Mn~(2+)共掺杂钙钛矿氟化物ABF_3可调宽带上转换发光研究[D];华南理工大学;2015年
2 巩思宇;单晶钛酸铅纳米纤维的稀土掺杂、复合及其光学性能研究[D];浙江大学;2016年
3 商晓颖;飞秒光与连续光激发的掺Er~(3+)纳米材料上转换机制与操控[D];华东师范大学;2016年
4 崔越;稀土掺杂上转换发光纳米材料NaREF_4制备、优化及应用的研究[D];北京交通大学;2016年
5 丁莎;Mn~(2+)掺杂钙钛矿三氟化物结构调控及其发光性能研究[D];华南理工大学;2016年
6 宗玲博;钇氧化物基质材料的微结构调控及其对发光性能的增强效应研究[D];北京科技大学;2017年
7 张馨丹;新型无机、金属有机骨架结构稀土发光材料的制备及其性能研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2017年
8 张洪新;掺Tm~(3+)纳米颗粒的上转换发光特性与机制[D];华东师范大学;2017年
9 吐尔逊·艾迪力比克;3-Yb~(3+)团簇合作敏化Cu~(2+)、Pb~(2+)上转换发光及团簇结构性破坏荧光猝灭研究[D];吉林大学;2017年
10 刘晓辉;基于合作跃迁的近红外光催化和Sm~(2+)、Eu~(3+)上转换发光的研究[D];吉林大学;2017年
相关硕士学位论文 前10条
1 廖佳燕;光子晶体及金属银纳米颗粒增强稀土掺杂NaYF_4纳米颗粒上转换发光性质研究[D];昆明理工大学;2015年
2 刘雪娥;稀土掺杂氟化物纳米晶的合成及发光性能研究[D];昆明理工大学;2015年
3 赵红伟;含氧酸盐基质光转换荧光粉的发光性能研究[D];大连交通大学;2015年
4 翟梓会;试验优化设计稀土离子掺杂钼酸盐荧光粉发光性质的研究[D];大连海事大学;2015年
5 关莹;镱离子Yb~(3+)掺杂钒/钼酸盐的合成和发光性能研究[D];苏州大学;2015年
6 王欣;稀土上转换发光纳米材料用于近红外光激发的光动力治疗联合肿瘤基因治疗的研究[D];苏州大学;2015年
7 陶冶;销镱铥掺杂12CaO·7Al_2O_3的制备及上转换发光性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
8 廖艳平;铒镱锂掺杂AZO陶瓷的制备及发光性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
9 潘云星;稀土掺杂Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3陶瓷的制备及其上转换发光性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
10 徐艳玲;稀土离子(Yb~(3+),Tm~(3+),Er~(3+))共掺杂YAG单晶光纤上转换发光特性研究[D];浙江大学;2015年
,本文编号:1430980
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/1430980.html