CC BY
4ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ
ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ МОДИФИЦИРОВАННОГО ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО СИНТЕЗА С МИКРОВОЛНОВЫМ НАГРЕВОМ НА КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ, СПЕКТРАЛЬНЫЕ И КОЛЛОИДНЫЕ СВОЙСТВА НАНОРАЗМЕРНЫХ UV-C
СЦИНТИЛЛЯТОРОВ LaPO4:Pr3+
Шайдулин А.Т.1,2, Силаев Г.О.2, Орловская Е.О.1, Орловский Ю.В.1, Вайнер Ю.Г.3
1 Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, 119991 ГСП-1, г. Москва, ул. Вавилова, д.38
2Национальный исследовательский университет «ВШЭ», г. Москва, ул. Мясницкая, д.4 3Институт спектроскопии РАН, 108840, г.Москва, Троицк, ул. Физическая, д.5
shatarte@yandex.ru
Исследования водных коллоидных растворов люминесцентных диэлектрических наночастиц (НЧ), активированных редкоземельными ионами (РЗИ), и возможностей их использования для целей медицины являются актуальным направлением современной науки. В частности, высокий интерес к данному типу НЧ вызывается возможностью получения свечения люминесценции в широкой спектральной области от вакуумного ультрафиолета до инфракрасного диапазона, в зависимости от химического состава. Ряд НЧ, таких как фосфаты или бораты некоторых лантаноидов (La3+, Lu3+), легированных РЗИ (Ce3+, Pr3+,Nd3+), являются эффективными сцинтилляторами. Это делает перспективным применение таких материалов для целей лучевой терапии раковых опухолей в качестве локальных преобразователей высокоэнергетического лучевого возбуждения в другие источники терапевтического воздействия. Для медицинских использований необходим эффективный контроль свойств синтезируемых НЧ и коллоидных растворов: низкая дефектность и высокая физико-химическая стабильность получаемых НЧ, высокая степень дисперсности, наличие высокоэнергетической поверхности, препятствующей агрегации НЧ в дисперсном состоянии в жидких средах и др. параметров.
В докладе сообщается о результатах изучения влияния условий гидротермального синтеза с микроволновым нагревом на кристаллические, спектральные и коллоидные свойства синтезируемых UV-C наносцин-тилляторов на основе моноклинного LaPO4:Pr3+. Исследования проводились с использованием рентгенофа-зового анализа и путем наблюдения спектров люминесценции изучаемых НЧ при возбуждении рентгеном. Морфология индивидуальных нанокристаллов была измерена при помощи просвечивающего электронного микроскопа с последующим анализом микрофотографий. Для определения диапазона коллоидной стабильности НЧ в водной среде с разным pH, был измерен их дзета потенциал. Визуализация коллоидных НЧ в сильно разбавленных водных растворах с разным pH производилась на уровне одиночных частиц с применением лазерного ультрамикроскопа, работающего в режиме регистрации сигналов упругого рассеяния света в схеме «светового листа». По анализу траекторий Броуновского движения НЧ, определялись значения гидродинамических радиусов. Анализ спектров люминесценции синтезируемых НЧ выявил сильную зависимость интенсивности люминесценции от условий синтеза. В частности, использование более низкого уровня pH, нестехиометрия избытка по анионам до 5, а также более низкая концентрация реагентов приводили к существенному возрастанию УФ-С люминесценции НЧ LaPO4: Pr3+. Эти параметры синтеза могут влиять на механизм роста НЧ, в результате чего изменяются их морфология и степень дефектности. Результатом использования в синтезе компонента винной кислоты оказалось то, что синтезируемые в этом случае кластеры НЧ обладают наименьшим распределением гидродинамических радиусов в среде с pH = 9, в то время как НЧ, полученные без добавления винной кислоты, быстро агрегируют и оседают из раствора.
Авторы выражают благодарность Батыгову С.Х. за измерение спектроврентгенолюминесценции, Уварову О.В. за получение ПЭМмикроизображений полученных НЧ, Исхаковой Л.Д. за проведение РФА, Махову В.Н. за помощь в анализе спектров люминесценции и постоянное внимание к работе.
Исследования были поддержаны Российским научным фондом, грант № 22-22-00998.
