Synthesis, surface modification and physicochemical characteristics of multifunctional, luminescent nanomaterials containing rare earth ions

Wydział Chemii: Zakład Ziem RzadkichCelem naukowym rozprawy doktorskiej było otrzymanie, modyfikacją powierzchni oraz zbadanie właściwości fizykochemicznych wielofunkcyjnych nanomateriałów luminescencyjnych opartych o jony pierwiastków ziem rzadkich. Pierwszym etapem badań była synteza nanokrystalicznych fluorków, fosforanów i wanadanów pierwiastków ziem rzadkich, domieszkowanych odpowiednimi jonami lantanowców. Otrzymane produkty wykazywały intensywną, wielokolorową luminescencję, zależną od użytego jonu aktywatora. Część zsyntetyzowanych produktów poddawano po syntezie obróbce hydrotermalnej lub organicznej modyfikacji powierzchni. W kolejnym etapie wyselekcjonowane nanocząstki poddano modyfikacji powierzchni na drodze hydrolizy i ko-kondensacji odpowiednich pochodnych silanowych. W wyniku tego otrzymano nanostruktury typu rdzeń/powłoka (core/shell), sfunkcjonalizowane powierzchniowo grupami aminowymi lub karboksylowymi. Modyfikacja powierzchni wpłynęła znacząco na zmianę właściwości fizykochemicznych i biologicznych otrzymanych produktów. Wybrane nanoluminofory użyto do dalszej syntezy złożonych nanostruktur luminescencyjno-magnetycznych typu core/shell. Otrzymane wielofunkcyjne nanomateriały wykazywały jednocześnie intensywną zieloną lub czerwoną luminescencję pod wpływem promieniowania UV oraz odpowiedź na przyłożone pole magnetyczne.The scientific aim of the doctoral dissertation was preparation, surface modification and investigation of physicochemical properties of the multifunctional, luminescent nanomaterials, based on the rare earth ions. The first part of the research was the synthesis of nanocrystalline rare earths fluorides, phosphates and vanadates, doped with appropriate lanthanide ions. The products obtained exhibited intense, multicolour luminescence, dependent on the activator ion used. After the synthesis, part of the synthesized products was hydrothermally post-treated or organically surface modified. In the next step of the studies, the selected nanoparticles were surface modified by hydrolysis and co-condensation of appropriate silane derivatives. The performed modifications resulted in the formation of core/shell type nanostructures, whose surface was functionalized with amino or carboxyl groups. The performed surface modification influenced on physicochemical and biological properties of the products obtained. The selected nanoluminophores based on the doped lanthanide fluorides and vanadates, were used further in the synthesis of complex, core/shell type luminescent-magnetic nanostructures. The as-prepared multifunctional nanomaterials, simultaneously exhibited red or green luminescence under UV light irradiation and a response to the applied magnetic field