التصوير الطيفي كأداة لدراسة الأنيزوتروبيا البصرية في البلورات الجزيئية أحادية الأبعاد القائمة على اللانثانيد

التصوير الطيفي الفائق (HSI) هو تقنية تولد خريطة مكانية حيث يحتوي كل إحداثي x-y على معلومات طيفية يمكن أن تستند إلى أي نوع من¹التحليل الطيفي، وهي الإضاءة الضوئية والامتصاص والنسخ الطيفية 1^،2،3. ونتيجة لذلك، يتم الحصول على مجموعة ثلاثية الأبعاد من البيانات (تسمى أيضاً “المكعب الطيفي”) ، حيث تكون إحداثيات x-y هي المحاور المكانية وإحداث z هو المعلومات الطيفية من العينة التي تم تحليلها. ولذلك، فإن المكعب الطيفي يحتوي على معلومات مكانية وطيفية على حد سواء، مما يوفر فحصاً مطيافياً أكثر تفصيلاً للعينة من التحليل الطيفي التقليدي. في حين أن HSI معروف منذ سنوات في مجال الاستشعار عن بعد (على سبيل المثال، الجيولوجيا ، الصناعات الغذائية⁴⁾، فقد ظهرت مؤخرًا كتقنية مبتكرة لتوصيف المواد النانوية^2أو5 أو المسابير للتطبيقات الطبية الحيوية^3،6،7،8. وبصفة عامة، فإنه لا يقتصر على مجال الأشعة فوق البنفسجية/المرئي/القريب من الأشعة تحت الحمراء (NIR) ، ولكن يمكن تمديده أيضًا باستخدام مصادر إشعاعية أخرى ، مثل الأشعة السينية – على سبيل المثال من أجل توصيف التوزيع الأولي في مواد مختلفة⁹ – أو إشعاع تيراهيرتز ، حيث تم استخدام HSI لإجراء الاستشعار الحراري في الأنسجة البيولوجية⁸. وعلاوة على ذلك، تم الجمع بين رسم خرائط photoluminescence مع رسم خرائط رامان للتحقيق في الخصائص البصرية لوزارة الزراعة أحادية الطبقات₂¹⁰. ومع ذلك ، من بين التطبيقات المبلغ عنها من HSI البصرية ، لا يزال هناك سوى أمثلة قليلة على HSI من المواد القائمة على اللانثانيد^11،12،13^{،14،15،16،17}.¹³ على سبيل المثال ، يمكننا أن نذكر: الكشف عن السرطان في الأنسجة⁶، وتحليل عمق اختراق الضوء في الأنسجة البيولوجية⁷، والتصوير البيولوجي متعدد الأكسات³، وتحليل نقل الطاقة متعددة المكونات في الأنظمة الهجينة¹¹، والتحقيق في التغيرات الناجمة عن التجميع في الخصائص الطيفية للجسيمات النانوية المحولة¹². ومن الواضح أن جاذبية الهيئة تنشأ من ملاءمتها لتوليد المعرفة بشأن الإضاءة الخاصة بالبيئة، وتوفير معلومات مكانية وطيفية متزامنة عن المسبار.

الاستفادة من هذه التقنية القوية ونحن هنا وصف بروتوكول للتحقيق في anisotropy البصرية من السل النووي heterodi3⁺– Eu^{3 +} الكريستال واحد [TbEu (bpm) (tfaa)₆](الشكل 1a)¹³. لوحظ أنيستروبي البصرية الناتجة عن التعبئة الجزيئية المختلفة من الأيونات Ln^{3 +} في الاتجاهات البلورية المختلفة(الشكل 1b)،مما أدى إلى بعض الوجوه البلورية تظهر أكثر إشراقا، والبعض الآخر يظهر photoluminescence باهتة. وأشير إلى أن زيادة كثافة التألواء في وجوه محددة من الكريستال كانت مرتبطة بنقل الطاقة أكثر كفاءة على طول تلك الاتجاهات البلورية حيث Ln^{3 +}··· كانت مسافات³⁺ أيون أقصر¹³.

بدافع من هذه النتائج، نقترح إنشاء منهجية مفصلة لتحليل الأنيزوتروبيا البصرية من خلال HSI، وفتح الطريق لفهم أفضل لعمليات نقل الطاقة أيون أيون والخصائص الإنارة tunable النابعة من ترتيب جزيئي محدد^18،19. وقد تم الاعتراف بهذه العلاقات بين الهيكل والخصائص كجوانب مهمة لتصميم المواد البصرية المبتكرة بما في ذلك، على سبيل المثال لا الحصر، أنظمة الموجات وأجهزة التخزين المغناطيسية البصرية على النانو والميكروscale – معالجة الطلب على أنظمة بصرية أكثر كفاءة وتصغيرًا²⁰.