Synthesıs and characterızatıon of Yb3+- Doped Y3Al5O12 nanocrystals to develop an absolute lumınescent thermometer

Abstract

Mevcut yüksek lisans tez çalışmasında, nanotıp ve nanoteknoloji alanlarındaki sıcaklık ölçümlerine olan büyük ilgiden dolayı, Yb3+:YAG (Yitriyum Alüminyum Granet, Y3Al5O12) nanokristallerinin özellikleri biyomedikal uygulamalar için mutlak lüminsans bir nano-termometre olarak araştırılmıştır. Araştırma sırasında, Yb3+:Y3Al5O12 nanoparçacıklarının üç sentez yolu, sol-jel modifiye Pechini yöntemi ile yapılmıştır. Sentez prosedürünü optimize etmek için X-ray difraksiyon (XRD) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) gibi yapısal ve morfolojik karakterizasyon teknikleri kullanılmıştır. Entegre küre kullanılarak sentezlenen nanoparçacıklar arasındaki en güçlü emisyon şiddetini belirlemek için uygulanan mutlak yoğunluk tekniği ve Yb3+:YAG nanokristallerin sıcaklık algılama yeteneklerini incelemek için kullanılan floresans yoğunluk oranı (FIR) tekniği gibi spektroskopik karakterizasyon teknikleri kullanılmıştır. Böylece Yb3+:YAG nanokristalleri için en iyi çalışma performansları belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, en yüksek ve güçlü mutlak emisyon şiddetinin % 5 Yb3+:YAG nanokristallerine yani Exp. 10'a ait olduğunu ortaya koymaktadır ki, başlangıç materyalleri nitratlar olarak ve sitrik asit gibi bir kompleksleştirici ajan kullanılarak sentezlenmişlerdir. 940 nm ve 980 nm'de uyarma altında, bu nanopartiküllerin yakın kızılötesi bölge aralığında ikinci biyolojik pencerelerde (II-BW) bulunan 1030, 1048, 1000 ve 1006 nm'de emisyon bantlarının sırasıyla 0′ → 2, 0′ → 3, 1′→ 3 ve 1′→ 2 İterbiyum geçişlerine karşılık gelmesi gösterilmiştir. Bu nedenle, bu uyarımların her ikisinden de gelen emisyonlar, bu dalga boyu aralığında termal algılama için umut verici özellikler sergilemektedir. Dolayısıyla, her iki uyarımın oranları olarak iki farklı termometrik parametre belirlenmiştir, birincisi, 1030 ve 1048 nm piklerine karşılık gelen 0′ → 2 ve 0′ → 3 geçişlerinin emisyon şiddetleri arasındaki oran, ikincisi, 1000 ve 1006 nm piklerine karşılık gelen 1′ → 3 ve 1′ → 2 geçişlerinin emisyon şiddetleri arasındaki orandır. Termometre, basit Yb3+ enerji seviyesi yapısına dayalı ve 298 ile 333 K arasında çalışabilmektedir. Diğer yeni ve en önemli özellik, kalibrasyon faktörünün Yb3+ emisyon spektrumundan hesaplanabilmesidir.