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染料敏化稀土納米光熱材料研究取得進(jìn)展
文章來源:新能源網(wǎng)     更新時間:2025-05-20 16:25:47
近紅外染料敏化作用可以克服稀土離子(如Yb3+ 、Nd3+)宇稱禁戒躍遷的固有局限,顯著增加稀土摻雜無機(jī)納米晶的吸收,為開發(fā)高效稀土納米光學(xué)診療材料提供了新途徑。目前,應(yīng)用于光熱轉(zhuǎn)換的染料敏化稀土納米晶的研究仍處于初步階段,所涉及的激發(fā)態(tài)動力學(xué)及界面相互作用尚不明確。

  近日,中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所陳學(xué)元團(tuán)隊研發(fā)出一種基于染料敏化的cypate-NaNdF4復(fù)合光熱材料。該復(fù)合光熱材料利用大吸收截面的有機(jī)小分子染料cypate捕獲808 nm近紅外光,通過分子單線態(tài)向NaNdF4傳遞能量,結(jié)合Nd3+交叉弛豫,實現(xiàn)了高效光熱轉(zhuǎn)換,光熱溫度較單一cypate或NaNdF4納米晶明顯提升。研究團(tuán)隊通過飛秒瞬態(tài)吸收光譜監(jiān)測了染料與NaNdF4納米晶配位前后的單線態(tài)S1激子的激發(fā)態(tài)弛豫行為。借助DFT理論計算、穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)吸收和熒光光譜,在Förster共振能量傳遞的理論框架下,研究揭示了cypate-NaNdF4表界面相互作用,特別是cypate分子在NaNdF4表面配位、聚集狀態(tài)隨cypate濃度的演變,以及染料與NaNdF4納米晶配位對能量傳遞效率、光熱轉(zhuǎn)換效率的影響。此外,研究發(fā)現(xiàn)cypate對NaNdF4的敏化同時增強(qiáng)了近紅外二區(qū)發(fā)光,抑制了染料的光降解,展示了該復(fù)合光熱材料在生物診療領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

  研究工作基于染料敏化稀土釹離子高摻納米晶實現(xiàn)了復(fù)合材料的高效光熱轉(zhuǎn)換,揭示了染料分子-納米晶界面相互作用與激發(fā)態(tài)動力學(xué)相互影響,對多功能染料敏化納米光熱劑的智能設(shè)計具有指導(dǎo)意義。

  相關(guān)研究成果以Unveiling the excited-state dynamics and interfacial interactions in dye-sensitizedNaNdF4 nanoparticles for efficient photothermal effect為題,發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)》(Advanced Science)上。

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