Люминесцентная термометрия на основе неорганических, металлоорганических и органических соединений: принципы, подходы и приложения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Колесников Илья Евгеньевич

• Колесников Илья Евгеньевич
• доктор наук
• 2023

Оглавление диссертации доктор наук Колесников Илья Евгеньевич

Введение

Глава 1. Термометрия: методы и подходы. Литературный обзор

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1 Синтез люминесцентных температурных сенсоров на основе различных классов химических соединений

2.1.1 Нанокристаллические частицы

2.1.2 Стеклокерамика

2.1.3 Металлоорганические соединения

2.1.4 Органические соединения

2.2 Оборудование для исследования свойств люминесцентных температурных сенсоров

2.3 Способы расчета термометрических параметров

Глава 3. Оптические термометры с одним люминесцентным центром

3.1 Стоксовые люминесцентные термометры, легированные редкоземельными ионами

3.1.1 Нанокристаллические люминесцентные термометры YVO4:Nd3+

3.1.2 Нанокристаллические люминесцентные термометры Y2Oз:Nd3+

3.1.3 Нанокристаллические люминесцентные термометры YVO4:Dy3+

3.1.4 Нанокристаллические люминесцентные термометры YVO4:Sm3+

3.1.5 Нанокристаллические люминесцентные термометры YVO4:Eu3+

3.1.6 Люминесцентная термометрия с использованием полосы переноса заряда

3.1.7 Нанокристаллические люминесцентные термометры YVO4:Er3+

3.2 Антистоксовые люминесцентные термометры, легированные редкоземельными ионами

3.2.1 Стеклокерамика GeO2-PbO-PbF2:Er3+,Yb3+

3.2.2 Стеклокерамика GeO2-PbO-PbF2:Tm3+,Yb3+

3.3 Металлоорганические люминесцентные термометры

3.3.1 Четырехъядерные медные комплексы [Cu4I4]PyP(C4H8)

3.3.2 Биядерный медный комплекс [LзCщ](BF4)2

3.4 Органические люминесцентные термометры

Глава 4. Оптические термометры с двумя люминесцентными центрами

4.1 Люминесцентные термометры, легированные двумя различными редкоземельными

ионами

4.1.1 Нанокристаллические люминесцентные термометры YVO4:Nd3+/Eu3+

4.1.2 Нанокристаллические люминесцентные термометры ЬиУ04:Кё3+/УЬ3+

4.2 Люминесцентные термометры, легированные редкоземельными ионами с разной

валентностью

4.3 Оптические термометры с собственной люминесценцией кристаллической матрицы

4.3.1 Нанокристаллические люминесцентные термометры УУ04:Еи3+

4.3.2 Нанокристаллические люминесцентные термометры УУ04:Ег3+

Глава 5. Способы улучшения термометрических характеристик люминесцентных термометров

5.1 Расчет соотношения интенсивностей с помощью методики «пик-к-провалу»

5.1.1 Нанокристаллический порошок УУ04:Кё3+ 3 ат.%

5.1.2 Водорастворимые порфирины

5.2 Покрытие наночастиц оболочкой БЮ2

Глава 6. Применение люминесцентной термометрии

6.1 Люминесцентная термометрия в биомедицине

6.2 Внутриклеточное измерение температуры

6.3 Люминесцентная термометрия в микроэлектронике

6.4 Многофункциональные наночастицы для тераностики

Глава 7. Ратиометрические люминесцентные термометры на базе ионов Еи3+: эксперимент

и моделирование

Заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Люминесцентная термометрия на основе неорганических, металлоорганических и органических соединений: принципы, подходы и приложения»

Введение

Актуальность темы и степень разработанности. Температура является одним из наиболее часто измеряемых физических параметров во всех природных и инженерных системах от атомного до макроскопического уровней. Точное измерение температуры объектов играет важную роль в климатологии, научных исследованиях, промышленном производстве и повседневной жизни, занимая в настоящее время 75-80% рынка датчиков. Большинство температурных сенсоров основано на принципе теплового расширения металла/жидкости или эффекте Зеебека, например, жидкостные и биметаллические термометры, термисторы и термопары, в которых определение температуры осуществляется посредством теплового контакта объекта и зонда. Однако необходимость непосредственного контакта с объектами делает такие датчики непригодными для проведения измерений в сложных условиях (например, быстро движущиеся объекты, сильные электромагнитные поля, коррозионные среды). Более того, контактные измерения требуют достижения теплового равновесия между датчиком и объектом, что может изменять температуру образца во время измерения, особенно в случае микро/нанометрических систем размером менее 10 мкм. Такие пространственные ограничения делают традиционные контактные термометры неспособными обеспечить удовлетворительные результаты, когда пространственные размеры измеряемой системы достигают уровня субмикрометров.

Быстрое развитие микроэлектроники, интегральной фотоники и биомедицины, а также внутренние ограничения традиционных датчиков значительно ускорили появление бесконтактных и неинвазивных методов термометрии с высоким пространственным и температурным разрешением, таких как инфракрасная тепловая микроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния света и люминесцентная термометрия, которые в последние десятилетия стали актуальными направлениями исследований. ИК тепловизоры являются широко используемой коммерческой техникой, однако они определяют только распределение температуры на поверхности материалов и имеют достаточно большую погрешность измерения (~1 оС при комнатной температуре) и низкое пространственное разрешение. Термометрия, основанная на спектроскопии комбинационного рассеяния света, позволяет определить температуру малых объектов (<1 мкм) без сложной пробоподготовки, но имеет низкий уровень сигнала и достаточно плохое температурное разрешение (1-10 оС).

Люминесцентная термометрия является одним из наиболее перспективных бесконтактных термометрических методов благодаря своей неинвазивности, быстрому отклику, высокому пространственному и тепловому разрешению. Основным принципом

функционирования люминесцентной термометрии является зависимость параметров люминесцентного излучения объекта от его температуры. В качестве температурно-зависимых люминесцентных характеристик может использоваться интенсивность излучения (или соотношение интенсивностей двух полос), спектральное положение линии люминесценции, ширина люминесцентной полосы, время нарастания и затухания люминесценции и поляризация излучения. Люминесцентная термометрия обеспечивает высокое пространственное разрешение (<10 мкм) и температурное разрешение (0.1 К) при коротком времени сбора данных (<10 мкс), что позволяет проводить отслеживание температуры в режиме реального времени. Кроме того, люминесцентные термометры могут быть легко адаптированы для использования в тераностике, поскольку люминесцентные сенсоры по своей природе являются многофункциональными материалами. Помимо термометрии, люминесцентные сенсоры могут одновременно использоваться для люминесцентной биовизуализации, а некоторые также облегчать магнитно-резонансную и компьютерную томографию. Дополнительным преимуществом люминесцентной термометрии является возможность ее применения в широком диапазоне температур - от криогенных до чрезвычайно высоких. Многие инженерные приложения, такие как измерение температуры потока или поверхности двигателя, выиграли от использования этого метода.

Люминесцентные температурные сенсоры могут найти свое применение не только в многочисленных прикладных задачах, но и в понимании фундаментальных вопросов, связанных с температурой. После переопределения кельвина в 2018 году «первичная» термометрия приобрела дополнительное значение при высоких (> 1300 К) и низких температурах (около 1 К), так как она имеет преимущество по сравнению с известными температурными шкалами в этих температурных диапазонах из-за меньшей неопределенности и надежности определения температуры. Так как в настоящее время разработаны методы синтеза люминесцентных частиц размером всего в несколько десятков атомов, их можно использовать для исследования понятия термодинамического равновесия на наноуровне.

Научные основы люминесцентной термометрии базируются на существующих обширных знаниях в области оптики и материаловедения. Однако сложный и междисциплинарный характер многих современных приложений требует дальнейшего накопления научного опыта и знаний. Например, для применения термометрии в биомедицине, необходимо знание о взаимодействии между люминесцентными сенсорами и биологическими тканями. Аналогичные рассуждения применимы ко всем возможным областям использования люминесцентной термометрии, хотя каждая из них может

столкнуться со своими специфическими проблемами. Широкое использование метода станет возможным только тогда, когда эти проблемы будут должным образом решены.

В последнее десятилетие научное сообщество стало свидетелем появления многочисленных материалов для использования в качестве люминесцентных термометров. Направление люминесцентной термометрии находится в процессе становления, поэтому лишь недавно были установлены минимальные характеристики, которым должны соответствовать люминесцентные материалы, чтобы быть принятыми научным сообществом в качестве люминесцентных термометров. В настоящее время активная работа идет в области создания температурных сенсоров с улучшенными характеристиками для определенных приложений, а также разработки новых и систематизации предложенных принципов функционирования существующих люминесцентных термометров.

Цель работы. Основной целью работы являлась разработка концепции люминесцентной термометрии для материалов разной природы с использованием различных температурно-зависимых параметров и подходов к определению температуры, а также установление механизмов функционирования изучаемых термометров.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:

1) Разработка подходов и реализация оптической термометрии на основе материалов различной природы с одним и двумя люминесцентными центрами.

2) Установление механизмов функционирования люминесцентных термометров с использованием различных температурно-зависимых параметров.

3) Разработка способов улучшения термометрических характеристик люминесцентных температурных сенсоров.

4) Демонстрация люминесцентной термометрии для широкого круга прикладных задач.

Научная новизна. В диссертации предложена и реализована концепция оптической термометрии для материалов разной природы: неорганических люминофоров (стоксовых и антистоксовых нано- и микрокристаллических частиц, легированных редкоземельными ионами), металлоорганических комплексов и органических соединений. Разработаны способы использования широкого набора температурно-чувствительных люминесцентных параметров (соотношение интенсивностей люминесцентных полос, спектральное положение люминесцентной линии, ширина полосы люминесценции, время жизни возбужденного уровня) для определения локальной температуры. Предложены подходы к

реализации оптической термометрии с двумя люминесцентными центрами. Проведенное сравнение солегированных и смешанных нанотермометров YVÜ4:Eu3+/Nd3+ и LuVÜ4:Nd3+/Yb3+ показало существенное влияние процесса переноса энергии между редкоземельными ионами в солегированных образцах на люминесцентные и термометрические характеристики. Разработаны и протестированы способы улучшения термометрических характеристик люминесцентных температурных сенсоров. Показаны примеры использования люминесцентных термометров в биомедицине (ex vivo и клеточные эксперименты), микроэлектронике и тераностике. Проведено моделирование термометрических характеристик ратиометрических люминесцентных термометров на базе ионов европия и его результаты сопоставлены с экспериментально полученными значениями.

Практическая значимость. Принимая во внимание высокий интерес к развитию бесконтактной термометрии, полученные результаты будут востребованы научным сообществом, так как они существенно расширяют фундаментальные и прикладные знания об оптических термометрах с одним и двумя люминесцентными центрами. Синтезированные и исследованные люминесцентные термометры позволяют определять локальную температуру с субградусным разрешением в широком диапазоне температур, что может быть использовано в большом количестве прикладных задач, включая биомедицину, электронику, катализ и промышленное производство. Разнообразие разработанных подходов, типов температурных сенсоров и температурно-чувствительных параметров позволит подобрать наиболее подходящий люминесцентный термометр с учетом решаемой практической задачи.

Положения, выносимые на защиту:

1. Высокоэффективные ратиометрические термометры на базе оксидных наночастиц, легированных редкоземельными ионами (Nd3+, Eu3+, Dy3+, Er3+), использующие для зондирования температурно-связанные возбужденные электронные уровни или штарковские подуровни.

2. Использование спектрального положения и ширины полосы переноса заряда в кристаллической матрице YVÜ4 для бесконтактной термометрии.

3. Мультипараметрические люминесцентные термометры для биологического диапазона температур на основе свободного и замещенных порфиринов.

4. Создание двухцентровых оптических нанотермометров с улучшенной тепловой чувствительностью и температурным разрешением путем смешивания двух нанопорошков, легированных разными редкоземельными ионами.

5. Ратиометрическая термометрия «пик-к-провалу», позволяющая улучшить термометрические характеристики по сравнению со стандартной методикой «пик-к пику».

6. Использование оксидных наночастиц, легированных ионами неодима, в качестве люминесцентных термометров и многофункциональных агентов для контролируемой фототермической терапии.

7. Расчет максимально достижимой относительной тепловой чувствительности люминесцентных термометров на основе материалов, легированных ионами европия, с помощью расширенной теории Джадда-Офельта.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов и выводов работы подтверждается использованием широкого набора современных экспериментальных методов, воспроизводимостью полученных данных, а также согласованностью экспериментальных и теоретических результатов. Основные полученные результаты опубликованы в 29 статьях в международных научных журналах, индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях: 20th International Conference Laser Optics (Санкт-Петербург, 2022); Всероссийская конференция «VII Российский день редких земель» (Казань, 2022); Международная студенческая конференция «Science and Progress 2021» (Санкт-Петербург, 2021); The XII International conference on chemistry for young scientists «Mendeleev 2021» (Санкт-Петербург, 2021); XXI Mendeleev Congress on General and Applied Chemistry (Санкт-Петербург, 2019); 18th International Conference Laser Optics 2018 (Санкт-Петербург, 2018); The XVII International Feofilov Symposium on Spectroscopy of Crystals (Екатеринбург, 2018); XI Всероссийский форум «Наука и инновации в технических университетах» (Санкт-Петербург, 2017); X Международная конференция молодых учёных по химии «Менделеев-2017» (Санкт-Петербург, 2017); Нанотехнологии функциональных материалов (Санкт-Петербург, 2016); Молодежная конференция по физике и астрономии ФизикА.СПб (Санкт-Петербург, 2016); Международная научная конференция STRANN (Санкт-Петербург, 2016); 17th International Conference Laser Optics 2016 (Санкт-Петербург, 2016); The XVI International Feofilov Symposium (Санкт-Петербург, 2015).

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского Научного Фонда (проекты 1772-10055 и 21-79-10018); Российского фонда фундаментальных исследований (проект 1632-00091) и Комитета по науке и высшей школе Правительства Санкт-Петербурга. Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и списка литературы. Глава 1 представляет собой обзор литературы, посвященный различным методам бесконтактного определения температуры и анализу преимуществ и недостатков используемых в настоящее время температурно-чувствительных параметров. В главе 2 описаны методы синтеза объектов исследования и основные экспериментальные методы их изучения. Глава 3 посвящена реализации оптической термометрии с использованием материалов различной природы с одним люминесцентным центром: оксидных наночастиц, легированных различными редкоземельными ионами (Nd3+, Dy3+, Sm3+, Eu3+, Er3+), медных комплексов, а также свободных и замещенных порфиринов. Детектирование температуры осуществляется с использованием широкого набора температурно-зависимых люминесцентных параметров, включая соотношение интенсивности люминесценции полос, спектральное положение линии, ширину полосы люминесценции и время жизни люминесценции. В главе 4 предлагаются подходы к созданию оптических термометров с двумя люминесцентными центрами. Исследованы образцы, содержащие два типа редкоземельных ионов, которые получены с помощью солегирования и механической смеси монолегированных порошков. Также двухцентровые ратиометрические термометры реализованы с помощью редкоземельных ионов разной валентности и монолегированных наночастиц с наличием собственной люминесценции кристаллической матрицы. В главе 5 излагаются разработанные методы улучшения термометрических характеристик ратиометрических люминесцентных температурных сенсоров. В главе 6 описаны различные способы использования бесконтактных люминесцентных термометров биологии (ex vivo и клеточные эксперименты) и микроэлектронике. Глава 7 посвящена сравнению экспериментального подхода и моделирования с помощью расширенной теории Джадда-Офельта для определения термометрических характеристик ратиометрических люминесцентных термометров на базе ионов европия.

Общий объём работы составляет 324 страницы машинописного текста, включая 237 рисунков, 31 таблицу. Список литературы содержит 426 наименований. В тексте использованы фрагменты статей, в которых содержатся основные результаты диссертации. Благодарности. Диссертация выполнена при консультации со стороны доктора химических наук Алины Анвяровны Маньшиной, которой автор выражает искреннюю благодарность. Автор признателен за совместную плодотворную работу и интересные дискуссии Дарье Владимировне Мамоновой и Елене Владимировне Афанасьевой, без

которых выполнение данной работы было бы невозможным. Автор благодарен коллегам из ресурсного центра «Оптические и лазерные методы исследования вещества» и кафедры «Лазерная химия и лазерное материаловедение» (СПбГУ) за помощь в проведении исследований и прекрасную атмосферу на работе. Отдельная признательность Алексею Андреевичу Калиничеву и Михаилу Алексеевичу Курочкину за участие в экспериментах, обсуждение и оформление получившихся результатов. Часть данной работы была выполнена при сотрудничестве с коллегами из Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Игорем Дмитриевичем Стрельником, Алией Василевной Шамсиевой и Татьяной Павловной Герасимовой, Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН Иваном Николаевичем Мешковым и Юлией Германовной Горбуновой, а также сотрудником Московского институту стали и сплавов Романом Александровичем Акасовым, которым автор выражает свою искреннюю благодарность.

Автор признателен своему первому научному руководителю Алексею Викторовичу Курочкину, привившему интерес к научным исследованиям и познакомившему с увлекательной тематикой, посвященной изучению материалов, легированных редкоземельными ионами.

Глава 1. Термометрия: методы и подходы. Литературный обзор

Температура является одним из фундаментальных параметров, характеризующих системы, процессы и явления. Понятие температуры четко определено с точки зрения термодинамики и используется для описания различных систем (газ, жидкость, твердые тела, микро- и макрообъекты) в термодинамическом равновесии. Точное измерение температуры необходимо для надежной характеризации и контроля процессов в различных областях от биологии и медицины до промышленного производства.

Прямое измерение температуры невозможно, однако ее можно определить путем измерения различных характеристик, таких как объем, давление, проводимость, которые монотонно зависят от температуры. Все методы измерения температуры можно разделить на три категории в зависимости от характера контакта между датчиком и объектом анализа [1,2]:

- Контактный. Устройство контроля находится в прямом контакте с исследуемой средой (технологии на основе термисторов или термопар).

- Полуконтактный. Интересующая среда обрабатывается каким-либо образом, чтобы сделать возможным удаленное наблюдение (получение изображений с помощью термочувствительных красок).

- Бесконтактный. Наблюдение за интересующей средой осуществляется дистанционно (инфракрасная и люминесцентная термометрия).

Традиционные контактные термометры, такие как жидкостные и биметаллические термометры, термопары, пирометры и термисторы, обычно не подходят для измерения температуры объектов меньше 10 мкм [3-7]. Более того, контактные измерения, как правило, требуют кондуктивной теплопередачи и, следовательно, достижения равновесия между датчиком и объектом. Такое тепловое соединение может изменять температуру образца во время измерения, что особенно выраженно для небольших систем (размер которых мал по сравнению с размером температурного сенсора) [6].

Быстрый технический прогресс и ограничения контактных термометров для небольших систем, в которых пространственное разрешение уменьшается до субмикронного масштаба, требуют разработки новых бесконтактных термометров с микро-и наноразмерным пространственным разрешением [4-6,8].

Следуя идее перехода к наноразмерным технологиям, доступным на макроуровне, первая оптическая стратегия, о которой можно было бы подумать, - это инфракрасная тепловая микроскопия, которая использует тот же принцип, что и стандартные инфракрасные тепловизоры. В этом случае измерение температуры основано на том, что каждый объект излучает электромагнитное поле, характеристики которого зависят от его

температуры. Длина волны обычно находится в ИК-диапазоне (от 2 до 12 мкм), и ее спектральное распределение может быть аппроксимировано с помощью теории излучения черного тела, которая используется для преобразования оптического сигнала в тепловую карту. В принципе, этот метод может быть адаптирован для микроскопии с помощью датчиков того же типа, которые используются в настоящее время в тепловизионных камерах, при условии, что оптика настроена на нужные длины волн. Для этого необходимо изменение конструкции и материала всех линз, чтобы они стали прозрачными в среднем и дальнем ИК-диапазоне (обычно используется оптика на основе германия). Пространственное разрешение подобных термометров существенно ограничивается дифракционным пределом, который для ИК-микроскопии составляет несколько микрометров. Инфракрасная тепловая микроскопия - быстрый метод, позволяющий создавать двумерное картирование и, следовательно, полезный в микроэлектронике. Однако этот метод измерения температуры страдает теми же ограничениями, что и стандартное инфракрасное тепловизионное изображение, то есть он позволяет определить температуру только поверхности образца. Кроме того, поскольку большинство объектов не являются идеальными черными телами, абсолютные температуры могут быть измерены только с учетом коэффициента серости конкретного материала, что приводит к ошибкам выше 1 °С.

Интерферометрия и спектроскопия комбинационного рассеяния света являются двумя бесконтактными методами термометрии с улучшенным пространственным разрешением и 3D-картированием. В простом интерферометре используются два световых луча, один из которых проходит через образец. Интерференционная картина несет информацию об образце. Основной принцип детектирования температуры с помощью интерферометрии - отслеживание изменений показателя преломления жидкости, вызванных температурой. В этой технике используется источник равномерного освещения (освещение Келера) и анализатор волнового фронта, так что становится возможным картирование [9]. Эффективность интерферометрии была продемонстрирована путем измерения распределения тепла, рассеиваемого золотым микропроводом, а также образования пузырьков из плазмонных наноструктур в воде [10,11]. Интерферометрия -простой и быстрый метод исследования образцов, погруженных в жидкости, который ограничен только необходимостью построения модели для определения показателя преломления жидкости.

Спектроскопия комбинационного рассеяния света может быть применена к гораздо более широкому спектру образцов и условий эксперимента, но она требует большого времени интегрирования для регистрации оптического сигнала, который обычно слаб.

Когда свет определенной длины волны освещает молекулу, большая часть упруго рассеивается, меняя направление распространения, но сохраняя ту же длину волны (рэлеевское рассеяние). Однако небольшая часть света взаимодействует с молекулой таким образом, что она либо поглощает, либо излучает небольшую долю энергии, и, таким образом, длина волны результирующего рассеянного света немного смещается (комбинационное рассеяние). Каждое вещество имеет определенный спектр комбинационного рассеяния, поскольку набор колебательных мод является уникальным. Поскольку фононы могут создаваться и поглощаться, в спектре присутствует набор линий с более высокой энергией, чем у возбуждающего света (антистоксовое комбинационное рассеяние), и второй набор с более низкой энергией (стоксовое комбинационное рассеяние). Колебательные моды связаны с положением атомов в кристалле (или молекуле) и их энергией, поэтому они отражают изменения температуры объекта, Определение температуры с помощью комбинационного рассеяния света требует освещения образца лазером, регистрации рассеянного сигнала с помощью спектрометра высокого разрешения, а затем анализа основных мод колебаний с точки зрения спектрального положения, ширины или интенсивности [12]. Температура также может быть получена из соотношения между стоксовой (18) и антистоксовой (1дб) интенсивностями выбранной колебательной моды, поскольку они связаны распределением Больцмана:

^ = еХр(-Щ (1.1)

15 (щ-шу) н V кт) у '

где к - постоянная Больцмана, Т - температура, й - приведенная постоянная Планка, Юу -частота колебательной моды, Ю1 - частота лазера [13].

Основное преимущество этого метода заключается в том, что он не требует сложной пробоподготовки, достаточно небольшого количества материала и может применяться в широком диапазоне сред, даже во время химических реакций или в экстремальных условиях давления и температуры. Спектроскопия комбинационного рассеяния света работает в широком диапазоне температур, но при высоких температурах она ограничена из-за излучения абсолютно черного тела (выше —1000 К), а при низких температурах из-за слабой заселенности колебательных мод, в основном влияющих на интенсивность антистоксового сигнала. Минимально детектируемая температура зависит от экспериментальных аспектов и от частоты фононов конкретного образца. МакГран (McGrane) оценил применимость уравнения (1.1) для термометрии и пришел к выводу, что колебательные моды с частотой <500 см-1 необходимы для измерения температуры около 100 К, в то время как для измерения температуры около 10 К требуется колебание с частотой <50 см-1 [13].

Метод комбинационного рассеяния света использовался для получения изображений микронагревательных устройств (для определения переноса тепла в проволоках или тепловых деформаций), для изучения теплового поведения наноматериалов, таких как нанотрубки или графен (рисунок 1.1), и для анализа эффективности нагрева золотых нанодисков [14-16]. В принципе, любой материал потенциально является тепловым сенсором с точки зрения комбинационного рассеяния света, и, следовательно, этот метод может применяться во многих различных ситуациях. Однако возникают ограничения, связанные с необходимостью прозрачности образца и слабой интенсивностью сигналов комбинационного рассеяния. Частично эти проблемы можно решить, используя длительное время интегрирования или высокую мощность возбуждения, однако многие образцы обладают люминесценцией, которая может перекрываться с сигналом комбинационного рассеяния. Наночастицы некоторых материалов с известными спектрами комбинационного рассеяния света были успешно использованы в качестве температурных сенсоров [17]. Однако достаточно сложно количественно оценить тепловое и пространственное разрешение, поскольку они в значительной степени различаются для каждого эксперимента. Типичный диапазон теплового разрешения составляет от 1 до 10 °С, а пространственное разрешение может достигать сотен нанометров [4,5].

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Колесников Илья Евгеньевич, 2023 год

Список литературы

1. Childs P.R.N., Greenwood J.R., Long C.A. Review of temperature measurement // Rev. Sci. Instrum. AIP, 2000. Vol. 71, № 8. P. 2959-2978.

2. Kolesnikov I., Manshina A. Rare Earth Ion Based Luminescence Thermometry // Progress in Photon Science. Springer, 2021. P. 69-94.

3. Brites C.D.S., Millan A., Carlos L.D. Lanthanides in Luminescent Thermometry // Handb. Phys. Chem. Rare Earths. Elsevier, 2016. Vol. 49. P. 339-427.

4. Brites C.D.S. et al. Thermometry at the nanoscale // Nanoscale. Royal Society of Chemistry, 2012. Vol. 4, № 16. P. 4799-4829.

5. Jaque D., Vetrone F. Luminescence nanothermometry // Nanoscale. Royal Society of Chemistry, 2012. Vol. 4, № 15. P. 4301-4326.

6. Wang X., Wolfbeis O.S., Meier R.J. Luminescent probes and sensors for temperature // Chem. Soc. Rev. Royal Society of Chemistry, 2013. Vol. 42, № 19. P. 7834-7869.

7. Uchiyama S., Prasanna de Silva A., Iwai K. Luminescent molecular thermometers // J. Chem. Educ. ACS Publications, 2006. Vol. 83, № 5. P. 720.

8. Yue Y., Wang X. Nanoscale thermal probing // Nano Rev. Taylor & Francis, 2012. Vol. 3, № 1. P. 11586.

9. Baffou G. et al. Thermal imaging of nanostructures by quantitative optical phase analysis // ACS Nano. ACS Publications, 2012. Vol. 6, № 3. P. 2452-2458.

10. Baffou G. et al. Super-heating and micro-bubble generation around plasmonic nanoparticles under cw illumination // J. Phys. Chem. C. ACS Publications, 2014. Vol. 118, № 9. P. 4890-4898.

11. Bon P. et al. Three-dimensional temperature imaging around a gold microwire // Appl. Phys. Lett. American Institute of Physics, 2013. Vol. 102, № 24. P. 244103.

12. Choi S. et al. Thermometry of AlGaN/GaN HEMTs using multispectral raman features // IEEE Trans. Electron Devices. IEEE, 2013. Vol. 60, № 6. P. 1898-1904.

13. McGrane S.D. et al. Quantitative tradeoffs between spatial, temporal, and thermometric resolution of nonresonant Raman thermometry for dynamic experiments // Appl. Spectrosc. SAGE Publications Sage UK: London, England, 2014. Vol. 68, № 11. P. 1279-1288.

14. Freitag M. et al. Energy dissipation in graphene field-effect transistors // Nano Lett. ACS Publications, 2009. Vol. 9, № 5. P. 1883-1888.

15. Xie X., Cahill D.G. Thermometry of plasmonic nanostructures by anti-stokes electronic raman scattering // Appl. Phys. Lett. AIP Publishing LLC, 2016. Vol. 109, № 18. P. 183104.

16. Kim S.H. et al. Micro-Raman thermometry for measuring the temperature distribution inside the microchannel of a polymerase chain reaction chip // J. Micromechanics Microengineering. IOP Publishing, 2006. Vol. 16, № 3. P. 526-530.

17. Senapati S., Nanda K.K. Wide-range thermometry at micro/nano length scales with In2O3 octahedrons as optical probes // ACS Appl. Mater. Interfaces. ACS Publications, 2015. Vol. 7, № 42. P. 23481-23488.

18. Quintanilla M., Liz-Marzan L.M. Guiding rules for selecting a nanothermometer // Nano Today. Elsevier, 2018. Vol. 19. P. 126-145.

19. Abram C., Fond B., Beyrau F. Temperature measurement techniques for gas and liquid flows using thermographic phosphor tracer particles // Prog. energy Combust. Sci. Elsevier, 2018. Vol. 64. P. 93-156.

20. Suta M. et al. Making Nd3+ a sensitive luminescent thermometer for physiological temperatures—An account of pitfalls in Boltzmann thermometry // Nanomaterials. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2020. Vol. 10, № 3. P. 543.

21. Nakano M. et al. Genetically encoded ratiometric fluorescent thermometer with wide range and rapid response // PLoS One. Public Library of Science San Francisco, CA USA, 2017. Vol. 12, № 2. P. e0172344.

22. Zohar O. et al. Thermal Imaging of Receptor-Activated Heat Production in Single Cells // Biophys. J. 1998. Vol. 74, № 1. P. 82-89.

23. Kneen M. et al. Green fluorescent protein as a noninvasive intracellular pH indicator // Biophys. J. Elsevier, 1998. Vol. 74, № 3. P. 1591-1599.

24. Kalytchuk S. et al. Carbon dot nanothermometry: intracellular photoluminescence lifetime thermal sensing // ACS Nano. ACS Publications, 2017. Vol. 11, № 2. P. 1432-1442.

25. Chambers M.D., Clarke D.R. Doped oxides for high-temperature luminescence and lifetime thermometry // Annu. Rev. Mater. Res. Annual Reviews, 2009. Vol. 39. P. 325359.

26. Marciniak L., Trejgis K. Luminescence lifetime thermometry with Mn 3+-Mn 4+ co-doped nanocrystals // J. Mater. Chem. C. Royal Society of Chemistry, 2018. Vol. 6, № 26. P.7092-7100.

27. Savchuk O.A. et al. Er: Yb: NaY 2 F 5 O up-converting nanoparticles for sub-tissue fluorescence lifetime thermal sensing // Nanoscale. Royal Society of Chemistry, 2014. Vol. 6, № 16. P. 9727-9733.

28. Runowski M. et al. Multifunctional optical sensors for nanomanometry and nanothermometry: high-pressure and high-temperature upconversion luminescence of lanthanide-doped phosphates—LaPO4/YPO4: Yb3+-Tm3+ // ACS Appl. Mater.

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

Interfaces. ACS Publications, 2018. Vol. 10, № 20. P. 17269-17279.

Oliver A.E. et al. Effects of temperature on calcium-sensitive fluorescent probes //

Biophys. J. Elsevier, 2000. Vol. 78, № 4. P. 2116-2126.

Chihara T. et al. Biological deep temperature imaging with fluorescence lifetime of rare-earth-doped ceramics particles in the second NIR biological window // Sci. Rep. Nature Publishing Group, 2019. Vol. 9, № 1. P. 12806.

Bednarkiewicz A. et al. Standardizing luminescence nanothermometry for biomedical applications // Nanoscale. Royal Society of Chemistry, 2020. Vol. 12, № 27. P. 1440514421.

Kolesnikov I.E. et al. New strategy for thermal sensitivity enhancement of Nd 3+ -based ratiometric luminescence thermometers // J. Lumin. Elsevier B.V., 2017. Vol. 192. P. 4046.

Alicki R., Leitner D.M. Size-dependent accuracy of nanoscale thermometers // J. Phys.

Chem. B. ACS Publications, 2015. Vol. 119, № 29. P. 9000-9005.

Toth G., Apellaniz I. Quantum metrology from a quantum information science perspective

// J. Phys. A Math. Theor. IOP Publishing, 2014. Vol. 47, № 42. P. 424006.

Balabhadra S. et al. Boosting the sensitivity of Nd 3+-based luminescent

nanothermometers // Nanoscale. Royal Society of Chemistry, 2015. Vol. 7, № 41. P.

17261-17267.

Alaulamie A.A. Nanoscale Temperature Measurement of Phase Transition in Water Using Novel Optical Thermometry Techniques. Ohio University, 2017. Bartlett J.W., Frost C. Reliability, repeatability and reproducibility: analysis of measurement errors in continuous variables // Ultrasound Obstet. Gynecol. Off. J. Int. Soc. Ultrasound Obstet. Gynecol. Wiley Online Library, 2008. Vol. 31, № 4. P. 466-475. Taylor B.N., Kuyatt C.E. Guidelines for evaluating and expressing the uncertainty of NIST measurement results. US Department of Commerce, Technology Administration, National Institute of ..., 1994.

Xie X. et al. Mechanistic investigation of photon upconversion in Nd3+-sensitized core-shell nanoparticles // J. Am. Chem. Soc. ACS Publications, 2013. Vol. 135, № 34. P. 12608-12611.

He X. et al. Near-infrared fluorescent nanoprobes for cancer molecular imaging: status and challenges // Trends Mol. Med. Elsevier, 2010. Vol. 16, № 12. P. 574-583. Donner J.S. et al. Mapping intracellular temperature using green fluorescent protein // Nano Lett. ACS Publications, 2012. Vol. 12, № 4. P. 2107-2111.

Nazarenko V. V et al. A thermostable flavin-based fluorescent protein from Chloroflexus

aggregans: a framework for ultra-high resolution structural studies // Photochem. Photobiol. Sci. Royal Society of Chemistry, 2019. Vol. 18, № 7. P. 1793-1805.

43. Savchuk O.A. et al. GFP fluorescence peak fraction analysis based nanothermometer for the assessment of exothermal mitochondria activity in live cells // Sci. Rep. Nature Publishing Group, 2019. Vol. 9, № 1. P. 7535.

44. Kiyonaka S. et al. Genetically encoded fluorescent thermosensors visualize subcellular thermoregulation in living cells // Nat. Methods. Nature Publishing Group, 2013. Vol. 10, № 12. P.1232-1238.

45. Gota C. et al. Hydrophilic fluorescent nanogel thermometer for intracellular thermometry // J. Am. Chem. Soc. ACS Publications, 2009. Vol. 131, № 8. P. 2766-2767.

46. Hayashi T. et al. Cationic fluorescent nanogel thermometers based on thermoresponsive poly (N-isopropylacrylamide) and environment-sensitive benzofurazan // Polymers (Basel). Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2019. Vol. 11, № 8. P. 1305-1317.

47. Uchiyama S. et al. A Cell-Targeted Non-Cytotoxic Fluorescent Nanogel Thermometer Created with an Imidazolium-Containing Cationic Radical Initiator // Angew. Chemie. Wiley Online Library, 2018. Vol. 130, № 19. P. 5511-5515.

48. Borisov S.M., Wolfbeis O.S. Temperature-sensitive europium (III) probes and their use for simultaneous luminescent sensing of temperature and oxygen // Anal. Chem. ACS Publications, 2006. Vol. 78, № 14. P. 5094-5101.

49. Tan C., Wang Q. Photophysical studies of novel lanthanide (Eu3+ and Tb3+) luminescent hydrogels // Inorg. Chem. Commun. Elsevier, 2011. Vol. 14, № 4. P. 515-518.

50. Peng H. et al. Luminescent europium (III) nanoparticles for sensing and imaging of temperature in the physiological range // Adv. Mater. Wiley Online Library, 2010. Vol. 22, № 6. P. 716-719.

51. Zhu X. et al. Temperature-feedback upconversion nanocomposite for accurate photothermal therapy at facile temperature // Nat. Commun. Nature Publishing Group, 2016. Vol. 7, № 1. P. 10437-10447.

52. Dong B. et al. Temperature sensing and in vivo imaging by molybdenum sensitized visible upconversion luminescence of rare-earth oxides // Adv. Mater. Wiley Online Library, 2012. Vol. 24, № 15. P. 1987-1993.

53. Takei Y. et al. A nanoparticle-based ratiometric and self-calibrated fluorescent thermometer for single living cells // ACS Nano. ACS Publications, 2014. Vol. 8, № 1. P. 198-206.

54. Cerón E.N. et al. Hybrid Nanostructures for High-Sensitivity Luminescence Nanothermometry in the Second Biological Window // Adv. Mater. 2015. Vol. 27, № 32.

P.4781-4787.

55. Brites C.D.S. et al. A Luminescent Molecular Thermometer for Long-Term Absolute Temperature Measurements at the Nanoscale // Adv. Mater. Wiley Online Library, 2010. Vol. 22, № 40. P. 4499-4504.

56. Sekiguchi T., Sotoma S., Harada Y. Fluorescent nanodiamonds as a robust temperature sensor inside a single cell // Biophys. physicobiology. The Biophysical Society of Japan, 2018. Vol. 15. P. 229-234.

57. Tzeng Y.-K. et al. Time-resolved luminescence nanothermometry with nitrogen-vacancy centers in nanodiamonds // Nano Lett. ACS Publications, 2015. Vol. 15, № 6. P. 39453952.

58. Kucsko G. et al. Nanometre-scale thermometry in a living cell // Nature. Nature Publishing Group, 2013. Vol. 500, № 7460. P. 54-58.

59. Ananias D. et al. Cryogenic nanothermometer based on the MIL-103 (Tb, Eu) metal-organic framework // Eur. J. Inorg. Chem. 2016. Vol. 2016, № 13-14. P. 1967-1971.

60. Wang Z. et al. Lanthanide-Organic Framework Nanothermometers Prepared by Spray-Drying // Adv. Funct. Mater. Wiley Online Library, 2015. Vol. 25, № 19. P. 2824-2830.

61. Zhao D. et al. Design and synthesis of an MOF thermometer with high sensitivity in the physiological temperature range // Inorg. Chem. ACS Publications, 2015. Vol. 54, № 23. P.11193-11199.

62. Rocha J.J., Brites C.D.S., Carlos L.D. Lanthanide organic framework luminescent thermometers // Chem. Eur. J. Wiley Online Library, 2016. Vol. 22, № 42. P. 1478214795.

63. Cui Y. et al. Metal-organic frameworks for luminescence thermometry // Chem. Commun. The Royal Society of Chemistry, 2015. Vol. 51, № 35. P. 7420-7431.

64. Chandrasekharan N., Kelly L.A. A dual fluorescence temperature sensor based on perylene/exciplex interconversion // J. Am. Chem. Soc. ACS Publications, 2001. Vol. 123, № 40. P. 9898-9899.

65. Feng J. et al. A Triarylboron-Based Fluorescent Thermometer: Sensitive Over a Wide Temperature Range // Angew. Chemie Int. Ed. Wiley Online Library, 2011. Vol. 50, № 35. P. 8072-8076.

66. Victor R., Woisel P., Hoogenboom R. Supramolecular control over thermoresponsive polymers // Mater. Today. Elsevier, 2016. Vol. 19, № 1. P. 44-55.

67. Pietsch C., Schubert U.S., Hoogenboom R. Aqueous polymeric sensors based on temperature-induced polymer phase transitions and solvatochromic dyes // Chem. Commun. Royal Society of Chemistry, 2011. Vol. 47, № 31. P. 8750-8765.

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

Vlaskin V.A. et al. Tunable dual emission in doped semiconductor nanocrystals // Nano Lett. ACS Publications, 2010. Vol. 10, № 9. P. 3670-3674.

Maestro L.M. et al. CdSe quantum dots for two-photon fluorescence thermal imaging // Nano Lett. ACS Publications, 2010. Vol. 10, № 12. P. 5109-5115. Maestro L.M. et al. CdTe quantum dots as nanothermometers: towards highly sensitive thermal imaging // Small. Wiley Online Library, 2011. Vol. 7, № 13. P. 1774-1778. Li S. et al. Single quantum dots as local temperature markers // Nano Lett. ACS Publications, 2007. Vol. 7, № 10. P. 3102-3105.

Haro-Gonzalez P. et al. Quantum Dot-Based Thermal Spectroscopy and Imaging of Optically Trapped Microspheres and Single Cells // Small. Wiley Online Library, 2013. Vol. 9, № 12. P. 2162-2170.

Brites C.D.S., Balabhadra S., Carlos L.D. Lanthanide-Based Thermometers: At the Cutting-Edge of Luminescence Thermometry // Adv. Opt. Mater. John Wiley & Sons, Ltd, 2019. Vol. 7, № 5. P. 1801239.

Wang X. et al. Optical temperature sensing of rare-earth ion doped phosphors // Rsc Adv. Royal Society of Chemistry, 2015. Vol. 5, № 105. P. 86219-86236. Nexha A. et al. Lanthanide doped luminescence nanothermometers in the biological windows: strategies and applications // Nanoscale. Royal Society of Chemistry, 2021. Vol. 13, № 17. P. 7913-7987.

Kiyonaka S. et al. Validating subcellular thermal changes revealed by fluorescent thermosensors // Nat. Methods. Nature Publishing Group, 2015. Vol. 12, № 9. P. 801802.

Baffou G. et al. A critique of methods for temperature imaging in single cells // Nat. Methods. Nature Publishing Group, 2014. Vol. 11, № 9. P. 899-901. Hurme R. et al. DNA Binding Exerted by a Bacterial Gene Regulator with an Extensive Coiled-coil Domain (#) // J. Biol. Chem. ASBMB, 1996. Vol. 271, № 21. P. 1262612631.

Tsien R.Y. The green fluorescent protein // Annu. Rev. Biochem. Annual Reviews 4139 El Camino Way, PO Box 10139, Palo Alto, CA 94303-0139, USA, 1998. Vol. 67, № 1. P. 509-544.

De Angelis D.A. et al. PRIM: proximity imaging of green fluorescent protein-tagged polypeptides // Proc. Natl. Acad. Sci. National Acad Sciences, 1998. Vol. 95, № 21. P. 12312-12316.

Okabe K. et al. Intracellular thermometry with fluorescent sensors for thermal biology // Pflugers Arch. J. Physiol. Springer, 2018. Vol. 470, № 5. P. 717-731.

82. Soni K.S., Desale S.S., Bronich T.K. Nanogels: An overview of properties, biomedical applications and obstacles to clinical translation // J. Control. Release. Elsevier, 2016. Vol. 240. P. 109-126.

83. Uchiyama S. et al. Intracellular temperature measurements with fluorescent polymeric thermometers // Chem. Commun. Royal Society of Chemistry, 2017. Vol. 53, № 80. P. 10976-10992.

84. Hemmer E. et al. Exploiting the biological windows: current perspectives on fluorescent bioprobes emitting above 1000 nm // Nanoscale Horizons. Royal Society of Chemistry, 2016. Vol. 1, № 3. P. 168-184.

85. Rassamesard A. et al. Environmental effect on the fluorescence lifetime and quantum yield of single extended luminescent conjugated polymers // J. Phys. Chem. C. ACS Publications, 2009. Vol. 113, № 43. P. 18681-18688.

86. Vancoillie G., Zhang Q., Hoogenboom R. Polymeric temperature sensors // Thermometry at the Nanoscale. 2015. P. 190-236.

87. Pietsch C., Hoogenboom R., Schubert U.S. PMMA based soluble polymeric temperature sensors based on UCST transition and solvatochromic dyes // Polym. Chem. Royal Society of Chemistry, 2010. Vol. 1, № 7. P. 1005-1008.

88. Okabe K. et al. Intracellular temperature mapping with a fluorescent polymeric thermometer and fluorescence lifetime imaging microscopy // Nat. Commun. Nature Publishing Group, 2012. Vol. 3. P. 705.

89. Bohara R.A., Thorat N.D. Hybrid Nanostructures for Cancer Theranostics. Elsevier, 2018.

90. Jaque D. et al. Fluorescent nanothermometers for intracellular thermal sensing // Nanomedicine (Lond). Future Medicine, 2014. Vol. 9, № 7. P. 1047-1062.

91. del Rosal B. et al. In Vivo Luminescence Nanothermometry: from Materials to Applications // Adv. Opt. Mater. Wiley Online Library, 2017. Vol. 5, № 1. P. 16005081600522.

92. Alkahtani M.H. et al. Fluorescent nanodiamonds: past, present, and future // Nanophotonics. De Gruyter, 2018. Vol. 7, № 8. P. 1423-1453.

93. Bradac C. et al. Optical nanoscale thermometry: from fundamental mechanisms to emerging practical applications // Adv. Opt. Mater. Wiley Online Library, 2020. Vol. 8, № 15. P. 2000183.

94. D'Vries R.F. et al. Multimetal rare earth MOFs for lighting and thermometry: tailoring color and optimal temperature range through enhanced disulfobenzoic triplet phosphorescence // J. Mater. Chem. C. Royal Society of Chemistry, 2013. Vol. 1, № 39. P. 6316-6324.

95. Fan X. et al. A Family of Lanthanide-Based Coordination Polymers with Boronic Acid as Ligand // Inorg. Chem. ACS Publications, 2015. Vol. 54, № 11. P. 5534-5546.

96. Zhou Y., Yan B. Ratiometric detection of temperature using responsive dual-emissive MOF hybrids // J. Mater. Chem. C. Royal Society of Chemistry, 2015. Vol. 3, № 36. P. 9353-9358.

97. Ross D., Gaitan M., Locascio L.E. Temperature measurement in microfluidic systems using a temperature-dependent fluorescent dye // Anal. Chem. 2001. Vol. 73, № 17. P. 4117-4123.

98. Abed W.M. et al. Heat transfer enhancement in a cross-slot micro-geometry // Int. J. Therm. Sci. Elsevier, 2017. Vol. 121. P. 249-265.

99. Li Y.-W., Bian F.-G., Wang J. A novel heating area design of temperature-jump microfluidic chip for synchrotron radiation solution X-ray scattering // Nucl. Sci. Tech. Springer, 2016. Vol. 27, № 4. P. 1-5.

100. Marschewski J. et al. Significant heat transfer enhancement in microchannels with herringbone-inspired microstructures // Int. J. Heat Mass Transf. Elsevier, 2016. Vol. 95. P. 755-764.

101. Feng J. et al. Fluorescent Temperature Sensing Using Triarylboron Compounds and Microcapsules for Detection of a Wide Temperature Range on the Micro-and Macroscale // Adv. Funct. Mater. Wiley Online Library, 2013. Vol. 23, № 3. P. 340-345.

102. Liu X. et al. A triarylboron-based fluorescent temperature indicator: sensitive both in solid polymers and in liquid solvents // Chem. Commun. Royal Society of Chemistry, 2014. Vol. 50, № 21. P. 2778-2780.

103. Zhao H., Vomiero A., Rosei F. Tailoring the heterostructure of colloidal quantum dots for ratiometric optical nanothermometry // Small. Wiley Online Library, 2020. Vol. 16, № 28. P. 2000804-2000822.

104. Tsoi K.M. et al. Are quantum dots toxic? Exploring the discrepancy between cell culture and animal studies // Acc. Chem. Res. ACS Publications, 2013. Vol. 46, № 3. P. 662-671.

105. Qiu X. et al. Near-Infrared Upconversion Luminescence and Bioimaging In Vivo Based on Quantum Dots // Adv. Sci. Wiley Online Library, 2019. Vol. 6, № 5. P. 18018341801842.

106. Teitelboim A., Oron D. Broadband near-infrared to visible upconversion in quantum dot-quantum well heterostructures // ACS Nano. ACS Publications, 2016. Vol. 10, № 1. P. 446-452.

107. Carlos L.D., Palacio F. Thermometry at the nanoscale: Techniques and selected applications. Royal Society of Chemistry, 2015.

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

Zhao Y. et al. High-temperature luminescence quenching of colloidal quantum dots //

ACS Nano. ACS Publications, 2012. Vol. 6, № 10. P. 9058-9067.

Resch-Genger U. et al. Quantum dots versus organic dyes as fluorescent labels // Nat.

Methods. Nature Publishing Group, 2008. Vol. 5, № 9. P. 763-775.

Medintz I.L. et al. Quantum dot bioconjugates for imaging, labelling and sensing // Nat.

Mater. Nature Publishing Group, 2005. Vol. 4, № 6. P. 435-446.

Dabbousi B.O. et al. (CdSe) ZnS core- shell quantum dots: synthesis and characterization of a size series of highly luminescent nanocrystallites // J. Phys. Chem. B. ACS Publications, 1997. Vol. 101, № 46. P. 9463-9475.

Hines M.A., Guyot-Sionnest P. Synthesis and characterization of strongly luminescing ZnS-capped CdSe nanocrystals // J. Phys. Chem. ACS Publications, 1996. Vol. 100, № 2. P. 468-471.

Olkhovets A. et al. Size-dependent temperature variation of the energy gap in lead-salt

quantum dots // Phys. Rev. Lett. APS, 1998. Vol. 81, № 16. P. 3539.

Wise F.W. Lead salt quantum dots: the limit of strong quantum confinement // Acc.

Chem. Res. ACS Publications, 2000. Vol. 33, № 11. P. 773-780.

Micic O.I. et al. Size-dependent spectroscopy of InP quantum dots // J. Phys. Chem. B.

ACS Publications, 1997. Vol. 101, № 25. P. 4904-4912.

Rudin S., Reinecke T.L., Segall B. Temperature-dependent exciton linewidths in semiconductors // Phys. Rev. B. APS, 1990. Vol. 42, № 17. P. 11218. Valerini D. et al. Temperature dependence of the photoluminescence properties of colloidal Cd Se/ Zn S core/shell quantum dots embedded in a polystyrene matrix // Phys. Rev. B. APS, 2005. Vol. 71, № 23. P. 235409.

Walker G.W. et al. Quantum-dot optical temperature probes // Appl. Phys. Lett. American Institute of Physics, 2003. Vol. 83, № 17. P. 3555-3557.

Wang S., Westcott S., Chen W. Nanoparticle luminescence thermometry // J. Phys. Chem.

B. ACS Publications, 2002. Vol. 106, № 43. P. 11203-11209.

Gnach A. et al. Upconverting nanoparticles: assessing the toxicity // Chem. Soc. Rev.

Royal Society of Chemistry, 2015. Vol. 44, № 6. P. 1561-1584.

Smith A.M., Mancini M.C., Nie S. Second window for in vivo imaging // Nat.

Nanotechnol. NIH Public Access, 2009. Vol. 4, № 11. P. 710.

Anderson R.R., Parrish J.A. The optics of human skin // J. Invest. Dermatol. Elsevier,

1981. Vol. 77, № 1. P. 13-19.

Bunzli J.-C.G. Benefiting from the unique properties of lanthanide ions // Acc. Chem. Res. ACS Publications, 2006. Vol. 39, № 1. P. 53-61.

124. Marin R., Jaque D., Benayas A. Switching to the brighter lane: pathways to boost the absorption of lanthanide-doped nanoparticles // Nanoscale Horizons. Royal Society of Chemistry, 2021. Vol. 6, № 3. P. 209-230.

125. Marin R., Jaque D. Doping lanthanide ions in colloidal semiconductor nanocrystals for brighter photoluminescence // Chem. Rev. ACS Publications, 2020. Vol. 121, № 3. P. 1425-1462.

126. Kolesnikov I.E. et al. Nd3+-doped YVO 4 nanoparticles for luminescence nanothermometry in the first and second biological windows // Sensors Actuators B Chem. Elsevier B.V., 2016. Vol. 235. P. 287-293.

127. Rocha U. et al. Neodymium-doped LaF3 nanoparticles for fluorescence bioimaging in the second biological window // Small. 2014. Vol. 10, № 6. P. 1141-1154.

128. Benayas A. et al. Nd: YAG Near-Infrared Luminescent Nanothermometers // Adv. Opt. Mater. Wiley Online Library, 2015. Vol. 3, № 5. P. 687-694.

129. Zheng K. et al. Temperature sensor based on the UV upconversion luminescence of Gd 3+ in Yb 3+-Tm 3+-Gd 3+ codoped NaLuF 4 microcrystals // J. Mater. Chem. C. Royal Society of Chemistry, 2013. Vol. 1, № 35. P. 5502-5507.

130. Boruc Z. et al. Blue emissions in Dy 3+ doped Y 4 Al 2 O 9 crystals for temperature sensing // Opt. Lett. Optical Society of America, 2012. Vol. 37, № 24. P. 5214-5216.

131. Savchuk O.A. et al. Ho,Yb:KLu(WO 4 ) 2 Nanoparticles: A Versatile Material for Multiple Thermal Sensing Purposes by Luminescent Thermometry // J. Phys. Chem. C. ACS Publications, 2015. Vol. 119, № 32. P. 18546-18558.

132. León-Luis S.F. et al. Optical nanothermometer based on the calibration of the Stokes and upconverted green emissions of Er 3+ ions in Y 3 Ga 5 O 12 nano-garnets // RSC Adv. Royal Society of Chemistry, 2014. Vol. 4, № 101. P. 57691-57701.

133. Cao J. et al. Optical thermometry based on up-conversion luminescence behavior of self-crystallized K3YF6: Er3+ glass ceramics // Sensors Actuators B Chem. Elsevier, 2016. Vol. 224. P. 507-513.

134. Pereira A.F. et al. Yb 3+/Tm 3+ co-doped NaNbO 3 nanocrystals as three-photon-excited luminescent nanothermometers // Sensors Actuators B Chem. Elsevier, 2015. Vol. 213. P. 65-71.

135. Zhou S. et al. Strategy for thermometry via Tm 3+-doped NaYF 4 core-shell nanoparticles // Opt. Lett. Optical Society of America, 2014. Vol. 39, № 23. P. 6687-6690.

136. Kolesnikov I.E. et al. Ratiometric thermal sensing based on Eu3+-doped YVO4 nanoparticles // J. Nanoparticle Res. Journal of Nanoparticle Research, 2016. Vol. 18, № 12. P. 354.

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

Zhao L. et al. Optical thermometry based on thermal population of low-lying levels of Eu 3+ in Ca 2.94 Eu 0.04 Sc 2 Si 3 O 12 // RSC Adv. Royal Society of Chemistry, 2017. Vol. 7, № 12. P. 7198-7202.

Benayas A. et al. Nd:YAG Near-Infrared Luminescent Nanothermometers // Adv. Opt. Mater. Wiley Online Library, 2015. Vol. 3, № 5. P. 687-694.

Skripka A. et al. Double Rare-Earth Nanothermometer in Aqueous Media : Opening the Third Optical Transparency Window to Temperature Sensing // Nanoscale. Royal Society of Chemistry, 2017. Vol. 9, № 9. P. 3079-3085.

Pan Y. et al. Inherently Eu2+/Eu3+ Codoped Sc2O3 Nanoparticles as High-Performance Nanothermometers // Adv. Mater. Wiley Online Library, 2018. Vol. 30, № 14. P. 1705256.

Stöber W., Fink A., Bohn E. Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range // J. Colloid Interface Sci. Elsevier, 1968. Vol. 26, № 1. P. 62-69. Savchuk O.A. et al. Benefits of Silica Core-Shell Structures on the Temperature Sensing Properties of Er,Yb:GdVO 4 Up-Conversion Nanoparticles // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016. Vol. 8, № 11. P. 7266-7273.

Ximendes E.C. et al. In Vivo Ischemia Detection by Luminescent Nanothermometers // Adv. Healthc. Mater. Wiley Online Library, 2017. Vol. 6, № 4. P. 1601195. Rocha U. et al. Real-time deep-tissue thermal sensing with sub-degree resolution by thermally improved Nd3+:LaF3 multifunctional nanoparticles // J. Lumin. Elsevier, 2016. Vol. 175. P. 149-157.

Kolesnikov I.E. et al. Concentration effect on structural and luminescent properties of YVO4:Nd3+ nanophosphors // Mater. Res. Bull. Elsevier Ltd, 2015. Vol. 70. P. 799-803. Zhu L. et al. Sonochemical synthesis and photoluminescent property of YVO4:Eu nanocrystals // Nanotechnology. IOP Publishing, 2007. Vol. 18, № 5. P. 055604. Kim M., Kang S. Processing effect on the luminescence and raman spectra of Gd 1- x VO 4: Eu x 3+ phosphors // J. Mater. Res. Cambridge University Press, 2007. Vol. 22, № 8. P. 2288-2296.

Lu G. et al. Raman investigation of lattice vibration modes and thermal conductivity of Nd-doped zircon-type laser crystals // Mater. Sci. Eng. B. Elsevier, 2003. Vol. 98, № 2. P. 156-160.

Born M., Huang K. Dynamical Theory of Crystal Lattices. Clarendon press, oxford, 1954.

Gruber J.B. et al. Comparative study of the crystal-field splitting of trivalent neodymium energy levels in polycrystalline ceramic and nanocrystalline yttrium oxide // J. Appl. Phys.

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

American Institute of Physics, 2007. Vol. 102, № 2. P. 23103.

Kalinichev A.A. et al. Near-infrared emitting YVO4:Nd3+nanoparticles for high sensitive fluorescence thermometry // J. Lumin. Elsevier B.V., 2018. Vol. 195. P. 61-66. Collins S.F. et al. Comparison of fluorescence-based temperature sensor schemes: theoretical analysis and experimental validation // J. Appl. Phys. AIP, 1998. Vol. 84, № 9. P. 4649-4654.

Balda R. et al. Infrared to visible upconversion of Nd 3+ ions in KPb 2 Br 5 low phonon crystal // Opt. Express. Optical Society of America, 2006. Vol. 14, № 9. P. 3993-4004. del Rosal B. et al. Neodymium-doped nanoparticles for infrared fluorescence bioimaging: The role of the host // J. Appl. Phys. 2015. Vol. 118, № 14. P. 143104. Wiglusz R.J. et al. Structural and Spectroscopic Characterization of Nd 3+ -Doped YVO 4 Yttrium Orthovanadate Nanocrystallites // Cryst. Growth Des. 2014. Vol. 14. P. 55125520.

Carrasco E. et al. Intratumoral Thermal Reading During Photo-Thermal Therapy by Multifunctional Fluorescent Nanoparticles // Adv. Funct. Mater. 2015. Vol. 25, № 4. P. 615-626.

Wawrzynczyk D. et al. Neodymium(iii) doped fluoride nanoparticles as non-contact optical temperature sensors // Nanoscale. 2012. Vol. 4, № 22. P. 6959. Kolesnikov I.E. et al. YVO4:Nd3+nanophosphors as NIR-to-NIR thermal sensors in wide temperature range // Sci. Rep. 2017. Vol. 7, № 1. P. 18002.

Johnson S.A. et al. Thermal shifts in the energy levels of LaF 3: Nd 3+ // JOSA. Optical Society of America, 1967. Vol. 57, № 6. P. 734-737.

Kushida T. Linewidths and thermal shifts of spectral lines in neodymium-doped yttrium aluminum garnet and calcium fluorophosphate // Phys. Rev. 1969. Vol. 185, № 2. P. 500508.

Marciniak L. et al. The influence of Nd3+ concentration and alkali ions on the sensitivity of non-contact temperature measurements in ALaP4O12:Nd3+ (A = Li, K, Na, Rb) nanocrystalline luminescent thermometers // J. Mater. Chem. C. Royal Society of Chemistry, 2016. Vol. 4, № 47. P. 11284-11290.

Chen X., Di Bartolo B. Phonon effects on sharp luminescence lines of Nd3+ in Gd3Sc2Ga3O12 garnet (GSGG) // J. Lumin. Elsevier, 1993. Vol. 54, № 5. P. 309-318. Kiel A. Temperature-dependent linewidth of excited states in crystals. I. Line broadening due to adiabatic variation of the local fields // Phys. Rev. APS, 1962. Vol. 126, № 4. P. 1292.

Sardar D.K., Yow R.M. Inter-Stark Energy Levels and Effects of Temperature on Sharp

Emission Lines of NdA 3A+ in LiYF~ 4 // Phys. STATUS SOLIDI A Appl. Res. ACADEMIC VERLAG GMBH, 1999. Vol. 173. P. 521-534.

165. Sardar D.K., Yow R.M. Optical characterization of inter-Stark energy levels and effects of temperature on sharp emission lines of Nd 3+ in CaZn 2 Y 2 Ge 3 O 12 // Opt. Mater. (Amst). Elsevier, 1998. Vol. 10, № 3. P. 191-199.

166. Sardar D.K., Yow R.M. Stark components of 4 F 3/2, 4 I 9/2 and 4 I 11/2 manifold energy levels and effects of temperature on the laser transition of Nd 3+ In YVO 4 // Opt. Mater. (Amst). Elsevier, 2000. Vol. 14, № 1. P. 5-11.

167. Di Bartolo B., Silsbee R.H. Optical interactions in solids // Am. J. Phys. American Association of Physics Teachers, 1969. Vol. 37, № 7. P. 756-757.

168. Posener D.W. The shape of spectral lines: Tables of the Voigt profile // Aust. J. Phys. CSIRO, 1959. Vol. 12, № 2. P. 184-196.

169. Wade S.A., Collins S.F., Baxter G.W. Fluorescence intensity ratio technique for optical fiber point temperature sensing // J. Appl. Phys. AIP, 2003. Vol. 94, № 8. P. 4743-4756.

170. Kolesnikov I.E. et al. Synthesis and characterization of Y2O3:Nd3+nanocrystalline powders and ceramics // Opt. Mater. (Amst). Elsevier, 2018. Vol. 75. P. 680-685.

171. Patterson A.L. The Scherrer formula for X-ray particle size determination // Phys. Rev. APS, 1939. Vol. 56, № 10. P. 978.

172. Tolstikova D. V, Mikhailov M.D., Smirnov V.M. Features of the synthesis of aluminum-magnesium spinel nanoparticles in the potassium chloride melt // Russ. J. Gen. Chem. Springer, 2014. Vol. 84, № 10. P. 2045-2046.

173. Mamonova D. V. et al. Synthesis and study of Y2O3:Eu3+ nanoparticles // Nanotechnologies Russ. 2015. Vol. 10, № 9-10. P. 701-705.

174. White W.B., Keramidas V.G. Vibrational spectra of oxides with the C-type rare earth oxide structure // Spectrochim. Acta Part A Mol. Spectrosc. Elsevier, 1972. Vol. 28, № 3. P.501-509.

175. Repelin Y. et al. Vibrational Spectroscopy of the C-Form of Yttrium Sesquioxide // Journal of Solid State Chemistry. 1995. Vol. 118. P. 163-169.

176. Ubaldini A., Carnasciali M.M. Raman characterisation of powder of cubic RE2O3 (RE= Nd, Gd, Dy, Tm, and Lu), Sc2O3 and Y2O3 // J. Alloys Compd. 2008. Vol. 454, № 1. P. 374-378.

177. Spanier J.E. et al. Size-dependent properties of CeO 2- y nanoparticles as studied by Raman scattering // Phys. Rev. B. APS, 2001. Vol. 64, № 24. P. 245407.

178. Hang C. et al. Photoluminescence properties and energy transfer in Y2O3: Eu3+ nanophosphors // Chinese Phys. B. IOP Publishing, 2014. Vol. 23, № 5. P. 57801.

179. Fujii T. et al. Photochromic behavior in the fluorescence spectra of 9-anthrol encapsulated in Si-Al glasses prepared by the sol-gel method // J. Phys. Chem. B. ACS Publications, 1997. Vol. 101, № 50. P. 10631-10637.

180. Hreniak D. et al. Luminescence properties of Nd:YAG nanoceramics prepared by low temperature high pressure sintering method // Opt. Mater. (Amst). 2007. Vol. 29. P. 12441251.

181. Kolesnikov I.E. et al. Bifunctional heater-thermometer Nd 3+ -doped nanoparticles with multiple temperature sensing parameters // Nanotechnology. IOP Publishing, 2019. Vol. 30, № 14. P. 145501.

182. Kolesnikov I.E. et al. Y2O3:Nd3+ nanocrystals as ratiometric luminescence thermal sensors operating in the optical windows of biological tissues // J. Lumin. Elsevier B.V., 2018. Vol. 204. P. 506-512.

183. Geitenbeek R.G., de Wijn H.W., Meijerink A. Non-Boltzmann Luminescence in Na Y F 4: Eu 3+: Implications for Luminescence Thermometry // Phys. Rev. Appl. APS, 2018. Vol. 10, № 6. P. 64006.

184. Hernández-Rodríguez M.A. et al. Comparison of the sensitivity as optical temperature sensor of nano-perovskite doped with Nd3+ ions in the first and second biological windows // Sensors Actuators B Chem. Elsevier, 2018. Vol. 255. P. 970-976.

185. Back M. et al. Ratiometric optical thermometer based on dual near-infrared emission in Cr3+-doped bismuth-based gallate host // Chem. Mater. ACS Publications, 2016. Vol. 28, № 22. P. 8347-8356.

186. Kolesnikov I.E. et al. Structural, luminescence and thermometric properties of nanocrystalline YVO 4 :Dy 3+ temperature and concentration series // Sci. Rep. 2019. Vol. 9. P. 2043.

187. Mahia J. et al. Influence of Calcination Temperature on Lattice Parameters and Particle Size of R2CuO 4Compounds (R= Gd, Nd) Prepared by a Sol-Gel Method // J. Solid State Chem. 1996. Vol. 122, № 1. P. 25-30.

188. Sanson A. et al. Vibrational dynamics of single-crystal YVO 4 studied by polarized micro-Raman spectroscopy and ab initio calculations // Phys. Rev. B. APS, 2012. Vol. 86, № 21. P. 214305.

189. Yu M. et al. Sol-gel fabrication, patterning and photoluminescent properties of LaPO4: Ce3+, Tb3+ nanocrystalline thin films // Chem. Phys. Lett. Elsevier, 2003. Vol. 371, № 12. P. 178-183.

190. Hsu C., Powell R.C. Energy transfer in europium doped yttrium vanadate crystals // J. Lumin. Elsevier, 1975. Vol. 10, № 5. P. 273-293.

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

Kuang J., Liu Y., Zhang J. White-light-emitting long-lasting phosphorescence in Dy3+-doped SrSiO3 // J. Solid State Chem. Elsevier, 2006. Vol. 179, № 1. P. 266-269. Babu P. et al. Spectral investigations on Dy 3+-doped transparent oxyfluoride glasses and nanocrystalline glass ceramics // J. Appl. Phys. AIP, 2009. Vol. 105, № 1. P. 13516. Dolinskaya Y.A. et al. Sol-gel synthesis and luminescent properties of YVO4 : Eu nanoparticles // Glas. Phys. Chem. 2013. Vol. 39, № 3. P. 308-310. Kang Y.C. et al. YAG: Ce phosphor particles prepared by ultrasonic spray pyrolysis // Mater. Res. Bull. Elsevier, 2000. Vol. 35, № 5. P. 789-798.

Kumar A. et al. Luminescence properties of europium-doped cerium oxide nanoparticles: role of vacancy and oxidation states // Langmuir. ACS Publications, 2009. Vol. 25, № 18. P.10998-11007.

Zhang H. et al. Low temperature synthesis of nanocrystalline YVO 4: Eu via polyacrylamide gel method // J. Solid State Chem. Elsevier, 2004. Vol. 177, № 8. P. 2649-2654.

Yang E. et al. Kinetic Control over YVO4: Eu3+ Nanoparticles for Tailored Structure and Luminescence Properties // J. Phys. Chem. C. ACS Publications, 2014. Vol. 118, № 7. P. 3820-3827.

Wiglusz R.J., Bednarkiewicz a., Strek W. Role of the sintering temperature and doping

level in the structural and spectral properties of Eu-doped nanocrystalline YVO4 // Inorg.

Chem. ACS Publications, 2011. Vol. 51, № 2. P. 1180-1186.

Kolesnikov I.E. et al. Concentration effect on photoluminescence of Eu3+-doped

nanocrystalline YVO4 // J. Lumin. Elsevier, 2015. Vol. 158. P. 469-474.

Kolesnikov I.E. et al. Asymmetry ratio as a parameter of Eu3+ local environment in

phosphors // J. Rare Earths. Elsevier, 2018. Vol. 36, № 5. P. 474-481.

Oomen E., Van Dongen A.-M.A. Europium (III) in oxide glasses: dependence of the

emission spectrum upon glass composition // J. Non. Cryst. Solids. Elsevier, 1989. Vol.

111, № 2. P. 205-213.

Fawad U. et al. Photoluminescent properties of white-light-emitting Li6Y (BO3) 3: Dy3+

phosphor // Solid State Sci. Elsevier, 2016. Vol. 62. P. 1-5.

Strek W., Zych E., Hreniak D. Size effects on optical properties of Lu2O3:Eu3+

nanocrystallites // J. Alloys Compd. 2002. Vol. 344, № 1-2. P. 332-336.

Zheng Y. et al. Facile hydrothermal synthesis and luminescent properties of large-scale

GdVO4: Eu3+ nanowires // Cryst. Growth Des. ACS Publications, 2009. Vol. 9, № 12. P.

5101-5107.

Sudarsan V. et al. Surface Eu3+ ions are different than "bulk" Eu3+ ions in crystalline

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

219

doped LaF3 nanoparticles // J. Mater. Chem. 2005. Vol. 15. P. 1332. Singh N.S. et al. Luminescence, lifetime and quantum yield studies of YVO 4: Ln 3+(Ln 3+= Dy 3+, Eu 3+) nanoparticles: Concentration and annealing effects // Chem. Phys. Lett. Elsevier, 2009. Vol. 480, № 4. P. 237-242.

Blasse G., Bril A. A NEW PHOSPHOR FOR FLYING-SPOT CATHODE-RAY TUBES FOR COLOR TELEVISION: YELLOW-EMITTING Y3Al5O12-Ce3+ // Appl. Phys. Lett. AIP Publishing, 1967. Vol. 11, № 2. P. 53-55.

Naik R. et al. Low temperature synthesis and photoluminescence properties of red

emitting Mg2SiO4:Eu3+ nanophosphor for near UV light emitting diodes // Sensors

Actuators B Chem. Elsevier B.V., 2014. Vol. 195. P. 140-149.

Blasse G. Energy transfer in oxidic phosphors // Phys. Lett. A. 1968. Vol. 28, № 6. P.

444-445.

Chikte D., Omanwar S.K., Moharil S. V. Luminescence properties of red emitting phosphor NaSrBO 3: Eu 3+ prepared with novel combustion synthesis method // J. Lumin. Elsevier, 2013. Vol. 142. P. 180-183.

Van Uitert L.G. Characterization of Energy Transfer Interactions between Rare Earth Ions // J. Electrochem. Soc. 1967. Vol. 114, № 10. P. 1048.

Ozawa L., Jaffe P.M. Mechanism of Emission Color Shift with Activator Concentration in Eu+3 Activated Phosphors: JOUR // J. Electrochem. Soc. The Electrochemical Society, 1971. Vol. 118, № 10. P. 1678-1979.

Ozawa L. Determination of self-concentration quenching mechanisms of rare earth luminescence from intensity measurements on pwdered phosphor screen // J. Electrochem. Soc. The Electrochemical Society, 1979. Vol. 126, № 1. P. 106-109. Yang F. et al. Sm 3+-doped Ba 3 Bi (PO 4) 3 orange reddish emitting phosphor // Spectrochim. Acta Part A Mol. Biomol. Spectrosc. Elsevier, 2013. Vol. 105. P. 626-631. Cao Z. et al. Temperature dependent luminescence of Dy3+ doped BaYF5 nanoparticles for optical thermometry // Curr. Appl. Phys. Elsevier, 2014. Vol. 14, № 8. P. 1067-1071. Culubrk S. et al. Non-contact thermometry with Dy3+ doped Gd2Ti2O7 nano-powders // J. Lumin. Elsevier, 2016. Vol. 170. P. 395-400.

Chepyga L.M. et al. High-temperature thermographic phosphor mixture YAP/YAG: Dy3+ and its photoluminescence properties // J. Lumin. Elsevier, 2017. Vol. 188. P. 582-588. Anderson B.R., Gunawidjaja R., Eilers H. Dy3+-doped yttrium complex molecular crystals for two-color thermometry in heterogeneous materials // J. Lumin. Elsevier, 2017. Vol. 188. P. 238-245.

Kolesnikov I.E. et al. Concentration series of Sm3+-doped YVO<inf>4</inf>

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

nanoparticles: Structural, luminescence and thermal properties // J. Lumin. 2020. Vol. 219.

Jia G. et al. General and facile method to prepare uniform Y2O3: Eu hollow microspheres // Cryst. Growth Des. ACS Publications, 2008. Vol. 9, № 1. P. 301-307. Dove M.T. Introduction to lattice dynamics. Cambridge university press, 1993. Vol. 4. Morales A.E., Mora E.S., Pal U. Use of diffuse reflectance spectroscopy for optical characterization of un-supported nanostructures // Rev. Mex. física. Sociedad Mexicana de Física AC, 2007. Vol. 53, № 5. P. 18-22.

Tauc J., Menth A. States in the gap // J. Non. Cryst. Solids. Elsevier, 1972. Vol. 8. P. 569585.

Mondal K., Manam J. Optical properties of novel Sm 3+ activated distrontium magnesium disilicate phosphor // J. Mater. Sci. Mater. Electron. Springer, 2017. Vol. 28, № 12. P. 8793-8802.

Yu R. et al. Photoluminescence characteristics of Sm3+ doped Ba3La (PO4) 3 as new orange-red emitting phosphors // J. Lumin. Elsevier, 2014. Vol. 145. P. 717-722. Kindrat I.I., Padlyak B. V, Drzewiecki A. Luminescence properties of the Sm-doped borate glasses // J. Lumin. Elsevier, 2015. Vol. 166. P. 264-275.

Swapna K. et al. Optical studies of Sm3+ ions doped zinc alumino bismuth borate glasses // Spectrochim. Acta Part A Mol. Biomol. Spectrosc. Elsevier, 2014. Vol. 125. P. 53-60. Martinez-Sanchez E. et al. Cathodoluminescent characteristics of Sm-doped ZnAl2O4 nanostructured powders // Phys. status solidi. Wiley Online Library, 2005. Vol. 202, № 1. P.102-107.

Annapurna K. et al. Fluorescence properties of Sm3+: ZnC12D BaC12D LiCl glass // Mater. Res. Bull. Elsevier, 2003. Vol. 38, № 3. P. 429-436.

May P.S. et al. Measurement and analysis of excited-state decay kinetics and chiroptical activity in the 6HJ^ 4G52 transitions of Sm3+ in trigonal Na3 [Sm (C4H4O5) 3]-2NaClO4- 6H2O // J. Lumin. Elsevier, 1992. Vol. 51, № 5. P. 249-268. Tang Z.-B. et al. Improved photoluminescence intensity and thermal stability brought by increasing Eu3+ content in KBaY1- xEuxSi2O7 solid-solution phosphors // J. Alloys Compd. Elsevier, 2017. Vol. 695. P. 2745-2750.

Song H. et al. Optical temperature sensing properties of Sm3+ doped SrWO4 phosphor // Opt. Mater. (Amst). Elsevier, 2018. Vol. 78. P. 402-406.

Li L. et al. Near-ultraviolet and blue light excited Sm3+ doped Lu2MoO6 phosphor for potential solid state lighting and temperature sensing // J. Alloys Compd. Elsevier, 2018. Vol. 738. P. 473-483.

234. Du P., Yu J.S. NUV light-induced-visible emissions and dopant concentration-dependent optical thermometric behaviors in Y2Mo4O15: 2xEr3+ phosphors // J. Alloys Compd. Elsevier, 2018. Vol. 767. P. 724-732.

235. Yang P. et al. Realizing Emission Color Tuning, Ratiometric Optical Thermometry and Temperature-induced Redshift Investigation in Novel Eu3+ Doped Ba3La(VO4)3 Phosphors // Dalt. Trans. Royal Society of Chemistry, 2019. Vol. 48. P. 10824-10833.

236. Ximendes E.C. et al. Thulium doped LaF 3 for nanothermometry operating over 1000 nm // Nanoscale. Royal Society of Chemistry, 2019. Vol. 11, № 18. P. 8864-8869.

237. Kolesnikov I.E. et al. Ratiometric Optical Thermometry Based on Emission and Excitation Spectra of YVO4: Eu3+ Nanophosphors // J. Phys. Chem. C. ACS Publications, 2019. Vol. 123, № 8. P. 5136-5143.

238. Tu D. et al. Breakdown of Crystallographic Site Symmetry in Lanthanide Doped NaYF4 Crystals // Angew. Chemie Int. Ed. Wiley Online Library, 2013. Vol. 52, № 4. P. 11281133.

239. Nikolic M.G., Jovanovic D.J., Dramicanin M.D. Temperature dependence of emission and lifetime in Eu 3+-and Dy 3+-doped GdVO 4 // Appl. Opt. Optical Society of America, 2013. Vol. 52, № 8. P. 1716-1724.

240. Zhou Y.H., Lin J. Morphology control and luminescence properties of YVO4:Eu phosphors prepared by spray pyrolysis // Opt. Mater. (Amst). Elsevier, 2005. Vol. 27, № 8. P. 1426-1432.

241. Huignard A. et al. Emission Processes in YVO4:Eu Nanoparticles // J. Phys. Chem. B. ACS Publications, 2003. Vol. 107, № 28. P. 6754-6759.

242. Kolesnikov I.E. et al. Multimode high-sensitivity optical YVO 4: Ln 3+ nanothermometers (Ln 3+= Eu 3+, Dy 3+, Sm 3+) using charge transfer band features // Phys. Chem. Chem. Phys. Royal Society of Chemistry, 2020. Vol. 22, № 48. P. 2818328190.

243. Zhou S., Duan C., Wang M. Origin of the temperature-induced redshift of the charge transfer band of GdVO 4 // Opt. Lett. Optical Society of America, 2017. Vol. 42, № 22. P. 4703-4706.

244. Rocha U. et al. Subtissue thermal sensing based on neodymium-doped LaF3 nanoparticles // ACS Nano. ACS Publications, 2013. Vol. 7, № 2. P. 1188-1199.

245. Kolesnikov I.E. et al. Multimode luminescence thermometry based on emission and excitation spectra // J. Lumin. Elsevier, 2021. Vol. 231. P. 117828.

246. Capobianco J.A. et al. Optical spectroscopy, fluorescence dynamics and crystal-field analysis of Er3+ in YVO4 // Chem. Phys. Elsevier, 1997. Vol. 214, № 2-3. P. 329-340.

247. Zhou S., Duan C., Han S. A novel strategy for thermometry based on the temperature-induced red shift of the charge transfer band edge // Dalt. Trans. Royal Society of Chemistry, 2018. Vol. 47, № 5. P. 1599-1603.

248. Pu Y. et al. An efficient yellow-emitting vanadate Cs5V3O10 under UV light and X-ray excitation // Mater. Lett. Elsevier, 2015. Vol. 149. P. 89-91.

249. Kalinichev A.A. et al. Yb 3+ /Er 3+- codoped GeO 2 -PbO-PbF 2 glass ceramics for ratiometric upconversion temperature sensing based on thermally and non-thermally coupled levels // Opt. Mater. (Amst). Elsevier, 2019. Vol. 90. P. 200-207.

250. Xia Z. et al. Comparative investigation of green and red upconversion luminescence in Er3+ doped and Yb3+/Er3+ codoped LaOCl // J. Am. Ceram. Soc. Wiley Online Library, 2012. Vol. 95, № 10. P. 3229-3234.

251. Huang F. et al. Yb3+/Er3+ co-doped CaMoO4: a promising green upconversion phosphor for optical temperature sensing // J. Alloys Compd. Elsevier, 2015. Vol. 639. P. 325-329.

252. Cheng X. et al. Optical temperature sensing properties of Yb3+/Er3+ codoped LaF3 upconversion phosphor // Phys. B Condens. Matter. Elsevier, 2017. Vol. 521. P. 270-274.

253. Guo L. et al. Crystal structure and up-and down-conversion properties of Yb 3+, Ho 3+ codoped BaGdF 5 solid-solution with different morphologies // CrystEngComm. Royal Society of Chemistry, 2012. Vol. 14, № 9. P. 3131-3141.

254. Rai V.K. Temperature sensors and optical sensors // Appl. Phys. B Lasers Opt. 2007. Vol. 88, № 2. P. 297-303.

255. Geitenbeek R.G. et al. NaYF4: Er3+, Yb3+/SiO2 core/shell upconverting nanocrystals for luminescence thermometry up to 900 K // J. Phys. Chem. C. ACS Publications, 2017. Vol. 121, № 6. P. 3503-3510.

256. Balabhadra S. et al. Upconverting Nanoparticles Working as Primary Thermometers in Different Media // J. Phys. Chem. C. ACS Publications, 2017. Vol. 121, № 25. P. 1396213968.

257. Manzani D. et al. A portable luminescent thermometer based on green up-conversion emission of Er 3+/Yb 3+ co-doped tellurite glass // Sci. Rep. Nature Publishing Group, 2017. Vol. 7. P. 41596.

258. Li C. et al. Er3+-Yb3+ co-doped silicate glass for optical temperature sensor // Chem. Phys. Lett. Elsevier, 2007. Vol. 443, № 4-6. P. 426-429.

259. Chen Y. et al. Up-conversion luminescence and temperature sensing characteristics of Er3+/Yb3+ co-doped phosphate glasses // J. Mater. Sci. Mater. Electron. Springer, 2017. Vol. 28, № 20. P. 15657-15662.

260. Jiang S. et al. Optical thermometry based on upconverted luminescence in transparent

glass ceramics containing NaYF4: Yb3+/Er3+ nanocrystals // J. Alloys Compd. Elsevier, 2014. Vol. 617. P. 538-541.

261. Chen D. et al. Bulk glass ceramics containing Yb3+/Er3+: ß-NaGdF4 nanocrystals: Phase-separation-controlled crystallization, optical spectroscopy and upconverted temperature sensing behavior // J. Alloys Compd. Elsevier, 2015. Vol. 638. P. 21-28.

262. Marciniak L., Prorok K., Bednarkiewicz A. Size dependent sensitivity of Yb 3+, Er 3+ up-converting luminescent nano-thermometers // J. Mater. Chem. C. Royal Society of Chemistry, 2017. Vol. 5, № 31. P. 7890-7897.

263. Debasu M.L. et al. All-In-One Optical Heater-Thermometer Nanoplatform Operative From 300 to 2000 K Based on Er3+ Emission and Blackbody Radiation // Adv. Mater. Wiley Online Library, 2013. Vol. 25, № 35. P. 4868-4874.

264. Siaï A. et al. Optical temperature sensing of Er 3+/Yb 3+ doped LaGdO 3 based on fluorescence intensity ratio and lifetime thermometry // Opt. Mater. (Amst). Elsevier, 2018. Vol. 76. P. 34-41.

265. Xu W. et al. Optical thermometry through infrared excited green upconversion in monoclinic phase Gd 2 (MoO 4) 3: Yb 3+/Er 3+ phosphor // Opt. Mater. (Amst). Elsevier, 2018. Vol. 78. P. 8-14.

266. Ding M. et al. ß-NaYF 4: Yb 3+/Er 3+ nanocrystals embedded sol-gel glass ceramics for self-calibrated optical thermometry // Ceram. Int. Elsevier, 2018.

267. Lojpur V., Nikolic G., Dramicanin M.D. Luminescence thermometry below room temperature via up-conversion emission of Y2O3: Yb3+, Er3+ nanophosphors // J. Appl. Phys. AIP Publishing, 2014. Vol. 115, № 20. P. 203106.

268. Wang X. et al. Influence of doping and excitation powers on optical thermometry in Yb 3+-Er 3+ doped CaWO 4 // Sci. Rep. Nature Publishing Group, 2017. Vol. 7. P. 43383.

269. Chen Y. et al. Enhanced up-conversion luminescence and optical thermometry characteristics of Er 3+/Yb 3+ co-doped transparent phosphate glass-ceramics // J. Lumin. Elsevier, 2018. Vol. 195. P. 314-320.

270. Kolesnikov I.E. et al. Optical temperature sensing in Tm3+/Yb3+-doped GeO2-PbO-PbF2 glass ceramics based on ratiometric and spectral line position approaches // Sensors Actuators, A Phys. Elsevier B.V., 2018. Vol. 284. P. 251-259.

271. Du S. et al. Emission in Gd 6 O 5 F 8: Yb 3+, Er 3+ micro-particles for multimodal luminescence and temperature sensing upon 980 nm excitation // Phys. Chem. Chem. Phys. Royal Society of Chemistry, 2016. Vol. 18, № 38. P. 26894-26899.

272. Lu H. et al. Optical temperature sensing in ß-NaLuF 4: Yb 3+/Er 3+/Tm 3+ based on thermal, quasi-thermal and non-thermal coupling levels // RSC Adv. Royal Society of

Chemistry, 2016. Vol. 6, № 60. P. 55307-55311.

273. Bouffard M., Jouart J.P., Joubert M.-F. Red-to-blue up-conversion spectroscopy of Tm3+ in SrF2, CaF2, BaF2 and CdF2 // Opt. Mater. (Amst). Elsevier, 2000. Vol. 14, № 1. P. 7379.

274. McLaurin E.J., Bradshaw L.R., Gamelin D.R. Dual-emitting nanoscale temperature sensors // Chem. Mater. ACS Publications, 2013. Vol. 25, № 8. P. 1283-1292.

275. Xing L. et al. Highly sensitive optical thermometry based on upconversion emissions in Tm 3+/Yb 3+ codoped LiNbO 3 single crystal // Opt. Lett. Optical Society of America, 2014. Vol. 39, № 3. P. 454-457.

276. Savchuk O.A. et al. Thermochromic upconversion nanoparticles for visual temperature sensors with high thermal, spatial and temporal resolution // J. Mater. Chem. C. Royal Society of Chemistry, 2016. Vol. 4, № 27. P. 6602-6613.

277. Saleh M.B., Aly M.H., Azzam N. Temperature dependence for cross-relaxation rate of thulium doped fiber amplifiers in different glass hosts // Radio Science Conference, 2005. NRSC 2005. Proceedings of the Twenty-Second National. IEEE, 2005. P. 551-558.