具有光子晶体结构调控的NaYF4:Ce/Tb核壳纳米晶薄膜的制备及发光性能的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11804252
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    28.0万
  • 负责人：
    朱智超
  • 依托单位：
    同济大学
  • 学科分类：
    A2207.光谱学与固体发光
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Scintillation and wavelength-shifting films play an important role in the field of nuclear radiation detection. The luminescence efficiency of the film is vital to the performance of the detection system. Due to the high luminescence efficiency and stable physicochemical properties, NaYF4:Ce/Tb nanocrystals can be used for X-ray detection. In this proposal, with the NaYF4:Ce/Tb nanocrystals as the object of the research, the NaYF4:Ce/Tb nanocrystals scintillation film with the photonic crystal structures is prepared. The main research contents include: research the preparation of NaYF4:Ce/Tb core-shell nanocrystals by oil-phase method, exploring the physical mechanism of controlling the scale of the nanocrystal, research the preparation of luminescent film composited by NaYF4:Ce/Tb core-shell nanocrystals and polymer, research the mechanism of controlling the emission directionality of the luminescent film by photonic crystal structures and the preparation of the luminescent film, exploring the application of this luminescent film in wavelength-shifting and X-ray imaging system. The implementation of the proposal will explore a new type of luminescent film with high luminescence efficiency and directional emission, which can promote the development of scintillation detection system.
闪烁发光/闪烁移波薄膜在核辐射探测领域具有重要用途。薄膜的发光效率是影响系统探测性能的关键。NaYF4:Ce/Tb纳米晶发光材料具备发光效率高、物理化学性质稳定和发光稳定性强等优点，可用于X射线探测。本项目拟以NaYF4:Ce/Tb纳米晶为研究对象，制备具有光子晶体结构调控的NaYF4:Ce/Tb核壳纳米晶薄膜。主要研究内容包括，采用油相法制备NaYF4:Ce/Tb核壳纳米晶，探索纳米晶颗粒尺度调控的物理机制，研究发光效率高的NaYF4:Ce/Tb核壳纳米晶与聚合物复合发光薄膜的制备方法，研究光子晶体调控薄膜发光方向性的机制以及具有光子晶体结构薄膜的制备方法，探索该材料在闪烁移波和X射线成像上的应用。项目的实施将探索出具有高发光效率以及发光方向性可控的新型薄膜发光材料，促进闪烁探测系统的发展。

结项摘要

闪烁发光/闪烁移波薄膜在核辐射探测领域具有重要用途。薄膜的发光效率是影响系统探测性能的关键。NaYF4:Ce/Tb纳米晶发光材料具备发光效率高、物理化学性质稳定和发光稳定性强等优点，可用于X射线探测。本项目以NaYF4:Ce/Tb纳米晶为研究对象，制备具有光子晶体结构调控的NaYF4:Ce/Tb核壳纳米晶薄膜。取得了以下主要成果：.1）采用油相法制备NaYF4:Ce/Tb核壳纳米晶，探索纳米晶颗粒尺度调控的物理机制，研究发光效率高的NaYF4:Ce/Tb核壳纳米晶与聚合物复合发光薄膜的制备方法，优化出最佳的离子掺杂浓度比例。实验结果表明，发现当Ce离子的浓度为0.3%，Tb离子的浓度为3%时，纳米晶发光强度最高。.2）发明了通过引入 buffer层来提高闪烁体的光提取效率的方法。该方法可以避免在制备光子晶体时，闪烁体被污染或破坏。系统地研究了buffer折射率对闪烁体发光效率地影响。结果表明，当buffer层的折射率与闪烁体的折射率接近时，闪烁体的光提取效率最高。.3）利用具有渐变折射率的微锥阵列提高闪烁体的光提取效率。渐变折射率可以部分消除光子晶体的向后反射，从而可以进一步提高光提取效率。首次提出了首次光提取效率的概念，并利用这个概念解释了光提取效率随微锥阵列参数变化的原因。实验结果表明，当闪烁体高宽比大于3时，使用微锥阵列可以使闪烁体光提取效率增强142%。.4）利用具有高折射率衬度的空心球阵列提高闪烁体的光提取效率。首次将闪烁光在闪烁体内的传播纳入到光子晶体的设计中。实验结果表明：当壳层材料为氧化钛，壳层厚度为50nm时，闪烁体的光提取效率最大可增强233%。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Effect of a conformal layer on the photonic crystal for light extraction of scintillator
共形层对闪烁体光提取光子晶体的影响
  • DOI：
    10.1016/j.nima.2019.162953
  • 发表时间：
    2020-01
  • 期刊：
    Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Chuanxiang Chen;Zhichao Zhu;Bo Liu;Chuanwei Cheng;Hong Chen;Mu Gu;Jinliang Liu;Liang Chen;Xiaoping Ouyang
  • 通讯作者：
    Xiaoping Ouyang
Directional Control and Enhancement of Light Output of Scintillators by Using Microlens Arrays
使用微透镜阵列定向控制和增强闪烁体的光输出
  • DOI：
    10.1021/acsami.0c06779
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Di Yuan;Bo Liu;Zhichao Zhu;Yaozhen Guo;Chuanwei Cheng;Hong Chen;Mu Gu;Mengxuan Xu;Liang Chen;Jinliang Liu;Xiaoping Ouyang
  • 通讯作者：
    Xiaoping Ouyang
Hollow nanosphere arrays with a high-index contrast for enhanced scintillating light output from beta-Ga2O3 crystals
具有高折射率对比度的中空纳米球阵列可增强 β-Ga2O3 晶体的闪烁光输出
  • DOI：
    10.1364/oe.418746
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Optics Express
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Zhu Zhichao;Liu Bo;Tang Huili;Cheng Chuanwei;Gu Mu;Xu Jun;Zhang Chi;Ouyang Xiaoping
  • 通讯作者：
    Ouyang Xiaoping
Convenient method for improving the light output of scintillators by using buffer layers coated with photonic crystals
使用涂有光子晶体的缓冲层提高闪烁体光输出的便捷方法
  • DOI：
    10.1364/oe.390677
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Optics Express
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Zhichao Zhu;Bo Liu;Chuanwei Cheng;Hong Chen;Mu Gu;Liang Chen;Jinliang Liu;Xiaoping Ouyang;Jun Xu;Chi Zhang
  • 通讯作者：
    Chi Zhang
Improved light output from thick beta-Ga2O3 scintillation crystals via graded-refractive-index photonic crystals
通过渐变折射率光子晶体改善厚 β-Ga2O3 闪烁晶体的光输出
  • DOI：
    10.1364/oe.428671
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Optics Express
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Zhu Zhichao;Liu Bo;Zhang Fan;Tang Huili;Xu Jun;Gu Mu;Zhang Chi;Chen Liang;Liu Jinliang;Ouyang Xiaoping
  • 通讯作者：
    Ouyang Xiaoping

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
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          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
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