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Jul 27, 2023

법의학 자극 보조 응용 분야를 위한 La2Zr2O7:Tb3+ 나노형광체의 발광 강화를 통해 하나의 재료, 다양한 가능성 제공

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 8898(2022) 이 기사 인용 1362 액세스 12 인용 측정 항목 세부 정보 다방향 적용이 가능한 단일 재료 엔지니어링은 다음 작업에 매우 중요합니다.

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 8898(2022) 이 기사 인용

1362 액세스

12 인용

측정항목 세부정보

생산성 향상, 저비용, 유연성, 최소 전력 소비 등을 위해서는 다방향 응용 분야에서 단일 재료를 엔지니어링하는 것이 중요합니다. 이러한 요구 사항을 달성하려면 새로운 설계 구조와 고성능 재료가 시급히 필요합니다. 란탄족 원소가 도핑된 나노형광체는 다양한 차원에서 응용 분야를 조정할 수 있는 가장 큰 장점과 능력을 가지고 있습니다. 그러나 잠재 지문 시각화, 위조 방지 및 발광 젤/필름에 나노인광체를 적용하는 것은 아직 초기 단계입니다. 이 연구는 간단한 용액 연소 경로를 통해 다양한 플럭스를 활용하여 Tb3+(1~11mol%) 도핑된 La2Zr2O7 나노형광체의 발광을 향상시키는 간단한 전략을 보여주었습니다. 광발광 방출 스펙트럼은 각각 Tb3+ 이온의 5D4 → 7FJ(J = 6, 5, 4, 3) 전이에서 발생하는 ~491, 546, 587 및 622 nm에서 강렬한 피크를 나타냅니다. NaBr 및 NH4F 보조 샘플과 비교하여 NH4Cl 플럭스 보조 나노형광체에서 가장 높은 방출 강도가 달성되었습니다. 법의학 관련 표면에 최적화된 나노형광체를 사용하여 시각화된 지문의 비색 이미지는 땀구멍, 능선의 너비, 분기 각도, 땀공 사이의 연속 거리 등을 포함하여 레벨 –III 능선의 세부 사항을 나타냅니다. 이러한 결과는 “동일한 지문을 가진 사람이 발견된 적이 없습니다”라는 진술을 분명히 뒷받침합니다. 최적화된 나노형광체를 사용하여 위조방지 보안잉크를 제조하였고, 간단한 스크린 프린팅과 딥펜 기술을 통해 다양한 패턴을 디자인하였습니다. 인코딩된 정보는 자외선 254nm 빛에서만 해독되었습니다. 디자인된 모든 패턴은 그것이 어떻게 생겼는지, 어떤 느낌인지, 얼마나 더 나은지 보여주는 것이 아닙니다. 제조된 나노형광체의 향상된 발광의 시너지 기여로 정상 및 자외선 254 nm 광 조명에서 우수한 유연성, 균일성 및 투명성을 나타내는 녹색 발광 필름이 제조되었습니다. 앞서 언급한 결과는 제조된 NH4Cl 플럭스 보조 La2Zr2O7:Tb3+(7mol%) NP가 다차원 응용을 위한 최상의 후보로 간주된다는 것을 보여줍니다.

지난 수십 년 동안 산업 혁명 이후 전 세계 에너지 수요가 급격히 증가했기 때문에 이러한 수요를 충족하기 위한 혁신적인 기술을 개발할 필요가 있었습니다1,2. 이 문제를 완화하기 위해 인공 조명 생산은 과학자들이 저전력 소비 장치를 설계하고 개발하기 위한 재료와 방법을 탐구하는 데 큰 관심을 보인 분야 중 하나였습니다3,4. 희토류(RE) 이온이 도핑된 나노형광체(NP)는 우수한 열적 및 화학적 특성으로 인해 고체 조명, 고휘도, 우수한 발광 효율 및 우수한 에너지 절약 능력을 갖춘 효율적인 디스플레이에 광범위하게 활용되는 중요한 후보였습니다. 안정성5,6,7,8. 일반적으로 부분적으로 4f가 채워집니다. RE 이온의 전자는 5s와 5p로 채워진 오비탈로 보호되며, 이로 인해 4f가 됩니다. 전자 전이는 외부 장에 의해 방어되었습니다9. 이 4f.-4f. RE 이온의 전자 전이로 인해 방출이 줄어들고 수명이 길어져 다른 NP와 비교할 수 없으며 이후 용도가 다양해집니다.

NP의 광발광(PL) 강도 향상은 연구 커뮤니티의 주요 과제로 간주되었습니다. 이 측면에서 전하 보상, 플럭스 사용, 결정 장의 비대칭 생성 등과 같은 여러 전략이 지금까지 개발되었습니다. 그 중에서도 형광체 합성에 있어 플럭스는 가장 중요한 역할을 하며 이를 통해 광학적 특성을 향상시킨다. 이는 활성화제를 통합하고 소성 온도를 낮추며 형광체의 결정성을 향상시키는 매개체 역할을 합니다13. NaCl, KF, BaF2, NaF, LiF, BaCl2 등을 포함한 플럭스는 결정 크기 분포 및 방출 강도에 유리한 효과를 갖는 것으로 입증되었습니다14,15,16,17. 도펀트 이온을 효과적으로 보유할 수 있는 화학적, 열적으로 안정한 무기 호스트 재료의 선택이 매우 필요했습니다. 현재까지 황화물, 규산염, 붕산염, 텅스텐산염, 몰리브덴산염, 인산염 등과 같은 여러 호스트가 광범위하게 연구되었습니다. 그 중 A2B2O7형 파이로클로르, 특히 La2Zr2O7(LZO)은 구조적 유연성, 다수의 도펀트 수용 능력, 높은 열적 및 화학적 안정성, 우수한 산소 전도성, 높은 유전 상수 등25,26,27. 결과적으로 LZO 파이로클로스는 재생 에너지, 촉매, 핵 폐기물 호스트, 신틸레이터, 인광체, 열 센서 등과 같은 광범위한 응용 분야를 제공하는 중요한 기능성 재료 클래스로 간주되었습니다.