The precision selection from an ensemble, movement on nanometer scale and angular orientation of nanoparticles based on NaYF4 and YVO4 doped with Yb and Er, showing upconversion luminescent properties. The scanning probe microscopy approach

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We show that a scanning probe microscope allows precision manipulation of an ensemble of upconversion nanoparticles uncontrolledly deposited on the surface of a glass substrate. The possibility of controlled movement of such particles over distances of several tens of micrometers was demonstrated, which made it possible to leave several separateв from each other upconversion nanoparticles (or their small conglomerates) on a surface with an area of about 104 µm2. The system of marks on the substrate made it possible to find and carry out multiple sequential manipulations, including movements over submicron distances and rotation at a given angle of a single upconversion nanoparticle. The adhesion force of an individual upconversion nanoparticle to the substrate surface was estimated.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. P. Chuklanov

Federal Research Center “Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences”

Author for correspondence.
Email: achuklanov@kfti.knc.ru

Zavoisky Physical-Technical Institute

Kazan

A. S. Morozova

Federal Research Center “Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences”

Email: achuklanov@kfti.knc.ru

Zavoisky Physical-Technical Institute

Russian Federation, Kazan

Ye. O. Mityushkin

Federal Research Center “Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences”

Email: achuklanov@kfti.knc.ru

Zavoisky Physical-Technical Institute

Russian Federation, Kazan

V. G. Nikiforov

Federal Research Center “Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences”

Email: achuklanov@kfti.knc.ru

Zavoisky Physical-Technical Institute

Russian Federation, Kazan

N. I. Nurgagizov

Federal Research Center “Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences”

Email: achuklanov@kfti.knc.ru

Zavoisky Physical-Technical Institute

Russian Federation, Kazan

References

  1. Никифоров В.Г. // Изв. РАН. Сер. физ. 2021. T. 85. № 12. C. 1734, Nikiforov V.G. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2021. V. 85. No. 12. P. 1383.
  2. Zaldo C. // In: Lanthanide-based multifunctional materials. Elsevier, 2018). P. 335.
  3. Zharkov D.K., Shmelev A.G., Leontyev A.V. et al. // Laser Phys. Lett. 2020. V. 17. P. 075901.
  4. Митюшкин Е.О., Жарков Д.К., Леонтьев А.В. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 12. С. 1724, Mityushkin E.O., Zharkov D.K., Leontyev A.V. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 12. P. 1806.
  5. Жарков Д.К., Митюшкин Е.О., Леонтьев А.В. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 12. С. 1735, Zharkov D.K., Mityushkin E.O., Leontyev A.V. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 12. P. 1817.
  6. Бухараев А.А., Бизяев Д.А., Нургазизов Н.И., Ханипов Т.Ф. // Микроэлектроника. 2012. Т. 41. № 2. С. 90.
  7. Burger P., Singh G., Johansson C. et al. // ACS Nano. 2022. V. 16. P. 19253.
  8. Шмелев А.Г., Никифоров В.Г., Жарков Д.К. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 12. С. 1744, Shmelev A.G., Nikiforov V.G., Zharkov D.K. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 84. No. 12. P. 1439.
  9. Ren G., Zeng S., Hao J. // J. Phys. Chem. C2011. V. 115. No. 41. P. 20141.
  10. Ziganshin M.A., Efimova I.G., Gorbatchuk V.V. et al. // J. Peptide Sci. 2012. V. 18. No. 4. P. 209.
  11. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии. Н. Новгород: ИФМ РАН, 2004. 114 c.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Images obtained in an optical microscope: a 20 mm long glass substrate with a system of marks applied to it (a), marks on the substrate and an AFM probe beam brought to the surface, the beam width is 30 µm (b).

Download (426KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Power curves: dependence of the mismatch current between the upper and lower sections of the photodiode on the piezo scanner movement, obtained on the test surface of clean glass (a). Part of the curve in the range of –50—90 nm was used to recalculate the photodiode current due to the interaction of the probe with the sample (b). The result of averaging 8 power curves of the removal from the surface of a glass substrate with deposited NaYF4:Yb, Er ANCh (c).

Download (239KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Optical images of a glass substrate with deposited NaYF4:Yb, Er nanoparticles before (a) and after (d) cleaning the surface from excess nanoparticles. The corresponding AFM images of this region before (b) and after (d) cleaning. AFM images of the solution residues (c) and the nanoparticle agglomerate (e). The corresponding scanning areas are shown in a frame.

Download (598KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. AFM images containing the same ANC after initial surface cleaning (a), after RCM measurements and rotation of the ANC by 65° (b) and by 156° (c).

Download (412KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».