锂铽共掺杂钼酸锶纳米荧光粉的增强光致发光与量子效率及其在潜指纹检测和体外生物成像中的应用

《Inorganic Chemistry Communications》：Enhanced photoluminescence and quantum efficiency of multifunction Lithium and terbium co-doped strontium molybdate nanophosphors for latent fingerprint detection and in vitro bioimaging

本研究通过共沉淀法成功开发了高效发光的Li+/Tb3+共掺杂SrMoO4纳米荧光粉（SMTL）。材料呈现40纳米的球形结构，Li+共掺杂显著提升了光致发光（PL）性能、量子效率（~43%）和色纯度（85.6%）。该材料在潜指纹检测中可有效增强对比度，并通过荧光显微镜（AFM）验证其在MCF-7细胞中的良好生物相容性和细胞内吞作用，为生物成像提供了新型安全探针。

　　

Highlight

我们通过共沉淀法开发了高效的锂离子（Li⁺）和铽离子（Tb³⁺）共掺杂钼酸锶（SrMoO₄）纳米荧光粉（简称SMTL）。透射电子显微镜（TEM）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）证实了其纳米尺度、球形形态以及平均40纳米的尺寸。能量色散X射线光谱（EDS）验证了元素的均匀分布。锂离子共掺杂显著增强了SMTL纳米荧光粉的光致发光（PL）性能，这一改进归因于能量转移的增强和非辐射损失的减少，从而实现了更高的量子效率（约43%）、更长的发光寿命和色纯度（85.6%）。这些特性使SMTL纳米荧光粉在照明、显示和指纹识别领域具有广阔前景。特别是在法医学中，它们在紫外光下能有效增强多种表面上的指纹对比度和清晰度，并最小化背景干扰。

结论

本研究成功合成并表征了锂离子（Li⁺）和铽离子（Tb³⁺）共掺杂的钼酸锶（SMTL）纳米荧光粉，其球形纳米颗粒平均尺寸为40纳米。结构分析证实了掺杂剂有效融入了SrMoO₄晶格。锂离子共掺杂显著增强了SMTL纳米荧光粉的光致发光（PL）性能，改善了能量转移并减少了非辐射损失。这种增强带来了0.43的高量子效率、更长的发光寿命和高色纯度，使该材料在照明、显示和潜指纹检测方面具有应用潜力。在法医学中，SMTL纳米荧光粉在多种表面上显著增强了指纹对比度。荧光显微镜和原子力显微镜（AFM）证实了MCF-7细胞对纳米颗粒的有效摄取，AFM图像显示了细胞内的积累和聚集，突出了其物理化学性质（表面电荷、尺寸、组成）通过内吞作用对细胞内在化的重要性。体外细胞毒性研究表明，SMTL纳米荧光粉具有良好的生物相容性和成功的细胞摄取，表明其作为安全有效的生物成像剂的潜力。这项工作揭示了锂离子共掺杂在定制下一代技术和生物医学解决方案发光材料性能中的关键作用。