Production and investigation of single photon source nanocrystals doped with rare earth metals  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
134921
Type PD
Principal investigator Dravecz, Gabriella
Title in Hungarian Egyfoton forrásként alkalmazható ritkaföldfémmel adalékolt nanokristályok előállítása és vizsgálata
Title in English Production and investigation of single photon source nanocrystals doped with rare earth metals
Keywords in Hungarian Egyfoton forrás, nanokristály, ritkaföld fém
Keywords in English Single photon source, nanocrystal, rare earth metal
Discipline
Material Science and Technology (chemistry) (Council of Physical Sciences)100 %
Panel Chemistry 1
Department or equivalent Applied and Nonlinear Optics Department (Wigner Research Centre for Physics)
Starting date 2020-09-01
Closing date 2023-08-31
Funding (in million HUF) 23.396
FTE (full time equivalent) 2.43
state running project





 

Final report

  
Results in Hungarian
5-15 nm részecskeméretű ritkaföldfémekkel (RF) adalékolt lítium-niobát (LN) nanokristályokat állítottam elő sikeresen a RF-oxidok és szinterelt LN por együttőrlésével, valamint RF-mel adalékolt LN egykristály őrlésével golyósmalomban, nagyenergiájú őrlési eljárással. Vizsgáltam a kristályszerkezet mechanikai hatásra történő változását, 0,8t/10 perc függvénnyel írtam le a RF távozását a LN mátrixból, ahol t az őrlési idő. A nano-LN részecske RF ionjainak kidiffundálását és a rendezetlen fázis megjelenését GULP szoftverrel végzett erőtér számítások is igazolták. Optimáltam egy egyszerű és viszonylag alacsony hőmérsékletű szolvotermális eljárást is a LN nanokristályok előállítására keskeny és homogén (~100 nm) részecskeméret-eloszlással. Különálló nanorészecskéket tartalmazó jól meghatározott vastagságú homogén nikkelbevonat előállítására alkalmas forgó katódos módszert dolgoztam ki, ami lehetőséget ad a nanoanyag további vizsgálatainak megkönnyítésére. Megkezdődött a nanorészecskék vizsgálata konfokális mikroszkóppal, melynek során a tömbi mintából zöld sugárzást figyeltünk meg, amelyet az Er3+ ionok kétfotonos gerjesztési folyamata eredményezett. A 2H11/2 és 4S3/2 energiaszintekre kapott fluoreszcencia élettartam 65 µs körül adódott. Az eredményeket több konferencián ismertettem, elsősorban szóbeli előadások formájában. Két cikket publikáltunk lektorált folyóiratokban, egy kézirat elbírálás alatt van.
Results in English
Rare-earth (RE) doped lithium niobate nanocrystals (LN) were successfully prepared by co-milling RE oxides with sintered LN powder or by grinding RE doped LN single crystal by high-energy ball milling method with the size of 5-15 nm. Change of the crystal structure due to the mechanical effect was investigated and the RE loss of the LN matrix could be described by a 0.8t/10 min function where t is the grinding time. The out-diffusion of the RE ions from the nano-LN particle and the appearance of an unordered phase was confirmed by force-field calculations by GULP software. An easy and relatively low-temperature solvothermal process was also optimized for preparing LN nanocrystals. The particle size distribution was narrow and homogeneous (~100 nm). Rotating Disc Electrode method was optimized for producing a homogeneous nickel surface with well-defined thickness containing separated nanoparticles incorporated into the coating giving a possibility for facilitating the further investigations of the nanomaterial. Examination of the nanoparticles by Confocal microscope has been started and green radiation observed from the bulk sample resulted by a two-photon excitation process in the Er3+ ions. Fluorescence lifetime of about 65 µs was obtained for the 2H11/2 and 4S3/2 energy levels. The results were presented at several conferences mainly as oral presentations. Two articles have been published in peer-reviewed journals and one manuscript is submitted.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=134921
Decision
Yes





 

List of publications

  
Dravecz Gabriella, Kolonits Tamás, Péter László: Formation of LiNbO3 Nanocrystals Using the Solvothermal Method, CRYSTALS 13: (1) 77, 2023
G. Dravecz, L. Kocsor, L. Péter, L. Kovács, Zs. Kis: Preparation of rare-earth-doped Lithium niobate nanocrystals by ball milling method, ICDIM 2020 international online conference, Novembre 23-27, 2020, 2020
G, Dravecz, L. Kocsor, L. Péter: Preparation of nanoscaled LiNbO3 doped with different RE ions by high energy ball milling method, ICOOPMA EURODIM international conference, July 3-8, 2022, Ghent, 2022
Krisztián Lengyel, Laura Kocsor, László Kovács, László Péter, Zsolt Kis and Tamás Kolonits: Experimental and theoretical considerations about intrinsic defect structures in nano-LiNbO3 crystals, ICOOPMA EURODIM international conference, July 3-8, 2022, Ghent, 2022
G. Dravecz, T. Kolonits, L. Péter: Preparation of nanoscaled LiNbO3 by solvothermal synthesis, International Workshop on Polar Oxides: Lithium Niobate and Related Compounds, May 11 - 13, 2022, Goslar, 2022
Krisztián Lengyel, Laura Kocsor, László Kovács, László Péter, Zsolt Kis and Tamás Kolonits: Intrinsic Defects in Undoped LiNbO3 from Bulk to Nanocrystals, International Workshop on Polar Oxides: Lithium Niobate and Related Compounds, May 11 - 13, 2022, Goslar, 2022
Gabriella Dravecz, László Péter: Electrodeposition of Ni / lithium niobate nanoparticles composite coatings for quantum optical applications, 14th International Workshop on Electrodeposited Nanostructures, June 9-11, 2022, Krakow, 2022
G. Dravecz, L. Péter: Preparation of nanostructured LiNbO3 containing nickel surface on silicon carrier by rotating disc electrode method” as an oral presentation, Nanotech France 2022, June 15-17, 2022, Paris, 2022
G. Dravecz, L. Péter: Preparation of nanostructured LiNbO3 containing nickel surface on silicon carrier by rotating disc electrode method, Nanotech France 2022, June 15-17, 2022, Paris, France, 2022
G, Dravecz, L. Péter, T. Kolonits, K. Lengyel: Crystal structure variation of rare earth-doped LiNbO3 during milling, ICCGE 20 International Conference, July. 30 - Aug. 4., 2023, Naples, Italy, 2023
G. Dravecz, K. Lengyel, L. Péter, L. Kocsor, Z. Kis: Comparing the solvothermal synthesis and high energy ball milling methods for preparing nanoscaled LiNbO3 doped with different RE ions, EMRS Fall Meeting, Sept. 18-21., 2023, Warshaw, Poland, 2023
K. Lengyel, G. Dravecz, L. Kocsor, Z. Kis, L. Péter: Rare-earth ions in LiNbO3 nanocrystals from the view of spectroscopic and force-field calculation, EMRS Fall Meeting, Sept. 18-21., 2023, Warshaw, Poland, 2023, 2023
Gabriella Dravecz, Laura Kocsor, László Péter, László Temleitner, Dávid Gál, Krisztián Lengyel: Rare-Earth Ion Loss of Er- or Yb-Doped LiNbO3 Crystals Due to Mechanical Destructive Effect of High-Energy Ball Milling, Crystals 2024, 14(3), 223, 2024



Back »