УФ-С люминесценция при высокоэнергетическом возбуждении коллоидных микро- и нанопроволок m-LaPO_4:Pr3+, полученных модифицированным методом ГТМВ Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

А „ SSSE5SSS 24-26 октября 2023 г.

^ А -ПРОХОРОвОСИЕ НЕДЕЛИ-

УФ-С люминесценция при высокоэнергетическом возбуждении коллоидных микро- и нанопроволок m-LaPO4:Pr3+, полученных модифицированным методом ГТМВ

Шайдулин А.Т.

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, Москва Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Москва Е-mail: shatarte@yandex.ru

DOI: 10.24412/cl-35673-2023-1-199-201

Наноразмерные сцинтилляторы, излучающие в спектральном диапазоне 200-280 нм (УФ-C область), можно использовать для селективной сенсибилизации раковых клеток во время лучевой терапии из-за летальных повреждений ДНК раковых опухолей, вызванных фотонами УФ-С диапазона. В ряде работ [1-4] показано, что при высокоэнергетическом возбуждении кристаллов LaPO4 со структурой монацита (m-LaPO4, пространственная группа P2i/n), легированных ионами Pr3+, возможно получение эффективной УФ-С люминесценции за счет межконфигурационных электронных переходов 4f5d ^ 3H (232 нм), 4f5d ^ 3H (238 нм) и 4f5d ^ 3Нб №) (260 нм) в ионах Pr3+. Таким образом, кристаллические наночастицы (НЧ) m-Lai-xPrxPO4, являются перспективными для потенциального использования в лучевой терапии в качестве преобразователей рентгеновских лучей в УФ-С излучение.

Для получения НЧ La0,99Pr0,0iPO4, использовался гидротермальный метод с микроволновым нагревом (200 °C, 2 часа, 2,45 ГГц). Для предотвращения агрегации наночастиц и придания заряда их поверхности, был использован раствор винной кислоты (ВК) и гидроксида аммония. Для оптимизации метода синтеза изменялись параметры синтеза: концентрация катионов (CLa3+ Ргз+ = 0,0050,01 М), уровень рН водной среды (рН = 5-9), соотношение избытка анионов к катионам в реакционной смеси (коэффициент избытка анионов к катионам (К:А = 1:1-1:10).

Оценка качества полученных частиц была проведена при помощи стандартных методов: порошковый рентгенофазовый анализ (РФА), просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ), катодолюминесценция (КЛ) и рентгенолюминесценция (РЛ).

А . й"„одь°;"чТны; ФИЗИКА БИОТОГИЧЕСКИХ И МЕДИЦИНСКИХ ПРИЛОЖЕНИЙ

-ПРОХОРОвОСИЕ НЕДЕЛИ-

Методом ГТМВ были синтезированы коллоидные НЧ т-Lao,99Pro,olPO4, модифицированные винной кислотой. Успешная адсорбция винной кислоты на поверхности НЧ была подтверждена измерениями дзета потенциала, которые подтвердили смещение региона стабильности из кислой в нейтральную и щелочную среды.

Результаты РФА показали, что все полученные порошки являются монофазными нанокристаллами со структурой монацита (т-LaPO4) и различной степенью кристалличности.

По данным ПЭМ были построены распределения частиц по размерам. Наиболее вероятные размеры частиц в зависимости от условий синтеза представлены в табл. 1. Полученные результаты указывают на уменьшение размеров частиц при повышении уровня рН и отношения избытка анионов, а также концентрации катионов в реакционной смеси.

Измеренные спектральные линии в КЛ и РЛ экспериментах (рис. 1) хорошо согласуются с данными, приведенными в литературе [1, 2]. Полученные спектральные зависимости интенсивностей КЛ и РЛ в УФ-С области от условий синтеза представлены в табл. 1. Было показано, что снижение уровня рН, уменьшение величины избытка анионов к катионам, а также более низкие концентрации исходных реагентов приводят к снижению УФ-С люминесценции нанокристаллов Lao,99Pro,olPO4.

Таблица 1.

Сравнение параметров морфологии с интенсивностями УФ-С КЛ и РЛ для НЧ Lao,99Pro,olPO4, полученных в различных условиях синтеза.

Условия синтеза ПЭМ РЛ КЛ кривая

К:А СЬа3+,Рг3+ , М рН Свк, М Размер, нм отн. ед. отн. ед. на рис. 1

1:1,25 0,01 5 7-15 х 30-600 1,000 1,000 а, а')

1:2 0,005 8 0,027 6,5 ± 1,5 х 31 ± 09 & 49 ± 09 0,057 0,095 Ь, Ь')

1:5 0,005 8 0,027 5,0 ± 1,0 х 18 ± 04 0,049 - с)

1:1,25 0,01 9 0,080 8,0 ± 1,5 х 46 ± 12 0,028 0,052 а, л

1:5 0,01 9 0,027 4,5 ± 1,0 х 13 ± 04 0,024 0,009 е, е')

1:10 0,005 8 0,027 6,0 ± 2,0 х 10 ± 04 0,006 9

ШКОЛ А-КОНФЕРЕНЦИЯ

МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ

L -ПРОХОРОвСКИЕ НЕДЕЛИ-

24-26 октября 2023 г.

a. Nanofibers (7 - 15 x 30 - 600 nm)

b. Nanorods with double distribution of

lengths (6 5 + 1.5 x 31 + 6 & 49 + 9 nm)

с. Nanorods (5 + 1 x 18 + 4 nm)

d Nanorods (8 + 1 5 x 4« + 12 nm)

e. Nanorods (4.5 + 1 x 13 + 4 nm)

Ы f. Rounded NPs (6 + 2x10 + 4 nm)

X- К

/ ~ 1

1

15л i %A

?..... ¿О^-Г^Л а

200 300 400 500 600

Wavelength (nm)

Рис. 1. РЛ и КР спектры m-Lao,99Pro,oiPO4 порошков, полученных ГТМВ методом (200 °C, 2 часа) при разных условиях (см. табл. 1).

Автор выражает благодарность руководителю д.ф.- м.н. Орловскому Ю.В. за постановку задачи и постоянное внимание к работе, Орловской Е.О. за разработку методики синтеза наночастиц без ПАВ, к.х.н. Исхаковой Л.Д. за исследования методом РФА, Батыгову С.Х. и Попову А.В. за измерение спектров рентгенолюминесценции, Фельдбаху Э. за измерение спектров катодолюминесцении, Махову В.Н. за помощь в анализе спектров люминесценции.

1. Srivastava A.M., Setlur A.A., Comanzo H.A. et al. Opt. Mat. 2011. 33(3). 292-298.

2. Malyy T.S., Vistovskyy, V.V., Khapko Z.A. et al. J. Appl. Phys. 2013. 113(22). 224305.

3. Bagatur'yants A.A., Iskandarova I.M., Knizhnik A.A. et al. Phys. Rev. B. 2008. 78(16). 165125.