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Molecular Upconversion in Water in Heteropolynuclear Supramolecular Tb/Yb Assemblies

Authors :
Franck Camerel
Loïc J. Charbonnière
Carlos Platas-Iglesias
Sylvana Bahamyirou
Frédéric Przybilla
Yves Mély
Alexandre Lecointre
Aline Nonat
Olivier Jeannin
Département Sciences Analytiques et Interactions Ioniques et Biomoléculaires (DSA-IPHC)
Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Bioimagerie et Pathologies (LBP)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Universidade da Coruña
Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Doctor Robert Pansu (Ecole Normal Superieure de Cachan, ́France) is gratefully acknowledged for his advice and fruitful discussions concerning the determination of the luminescence UC QY. C.P.-I. thanks Centro de Supercomputacion de Galicia for providing the computer facilities.
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Source :
Journal of the American Chemical Society, Journal of the American Chemical Society, 2019, 141 (4), pp.1568-1576. ⟨10.1021/jacs.8b10932⟩, Journal of the American Chemical Society, American Chemical Society, 2019, 141 (4), pp.1568-1576. ⟨10.1021/jacs.8b10932⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
American Chemical Society (ACS), 2019.

Abstract

Piling up excited states to reach upconversion (UC) is severely restricted by vibrational quenching mechanisms, especially when one looks at discrete molecular entities in solution. By carefully controlling the supramolecular assembly processes resulting from the strong electrostatic interactions between negatively charged Yb complexes and Tb3+ cations in aqueous solutions, we engineered the formation of heteropolynuclear complexes of [(YbL)2Tb x] compositions ( x = 1 and 2). These edifices display a phenomenon of cooperative photosensitization UC with green emission of the Tb cations upon NIR excitation at 980 nm in the Yb absorption band. The photophysical properties of the complexes were carefully investigated by steady-state and time-resolved luminescence experiments in D2O, allowing one to quantify the impact of the composition and pD of the solution on the emission intensity as well as clarifying the exact cooperative photosensitization upconversion mechanism. Using optimized conditions, the energy transfer UC process could be observed for the first time in nondeuterated water with discrete molecular compounds.

Details

ISSN :
15205126 and 00027863
Volume :
141
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of the American Chemical Society
Accession number :
edsair.doi.dedup.....c7a21bea30c3c7dc6dfc5759a056dca2