ランタニド系分子単結晶における光学異方性の研究ツールとしてのハイパースペクトルイメージング

ハイパースペクトルイメージング(HSI)は、各x-y座標があらゆる種類の分光法、すなわち光発光、吸収および散乱分光^1、2、32,3に基づくスペクトル情報を含む空間マップを生成する技術である。¹その結果、3次元データの集合(「ハイパースペクトルキューブ」とも呼ばれる)が得られ、x-y座標は空間軸、z座標は分析されたサンプルからのスペクトル情報である。したがって、ハイパースペクトルキューブには空間情報とスペクトル情報の両方が含まれているため、従来の分光法よりも詳細な分光分析を行う。HSIはリモートセンシングの分野(例えば、地質学、食品産業⁴⁾で長年知られてきましたが^,6,7,、最近ではナノ材料^22、5、5または生体^{医学用アプリケーション}用プローブの特性評価のための革新的な技術として登場^しました。一般的に言うと、UV/可視/近赤外(NIR)ドメインに限定されるものではなく、例えば異なる材料の元素分布を特徴付けるためにX線などの他の放射線源を使用して拡張することもできます^{。 8}また、光発光マッピングは、単層MoS₂¹⁰の光学特性をプローブするラマンマッピングと組み合わされている。しかし、報告された光学^,HSIの用途の中で、ランタニド系材料^,11、12、13、14、15、16、17のHSIに関する例はまだごくわずかです。^{11,12,13,14,151617}例えば、組織⁶における癌の検出、生体組織における光貫通深度^{の解析7、}多重化生物学的イメージング^3、ハイブリッド系¹¹における多成分エネルギー移動の解析、およびナノ粒子¹²の分光特性における凝集誘導変化の調査を挙げられる。明らかに、HSIの魅力は、環境特異的な発光に関する知識を生成し、プローブに関する空間情報とスペクトル情報を同時に提供する適合性から生じます。

この強力な技術を利用して、我々はヘテロ二次核結核^{3+ -Eu3+}単結晶の光学異方性を³⁺調査するためのプロトコルを記述する [TbEu(bpm)(tfaa)₆] (図 1a)¹³.観察された光学異方性は、異なる結晶学的方向(図1b)における^Ln3+イオンの異なる分子パッキングから生じ、結晶面が明るい状態を示すものもあれば、光発光が薄暗くなるものもある。結晶の特定の面での発光強度の増加は、Ln^3+···Ln³⁺イオン距離は最短^{の 13 .}

これらの結果に動機づけられて、我々はHSIを通じた光学異方性を分析するための詳細な方法論の確立を提案し、特定の分子配置^18,19,19に起因するイオンイオンエネルギー伝達プロセスおよび調整可能な発光特性をよりよく理解するための道を開く。これらの構造特性関係は、ナノおよびマイクロスケールでの導波システムおよび光磁気記憶装置を含むが、これに限定されない革新的な光学材料設計のための重要な側面として認識されてきた- より効率的で小型化された光学系²⁰の需要に対処する。