Dla studentów

Promotor: dr hab. Dagmara Stefańska, prof. INTiBS PAN

Dane kontaktowe:  

Opis:

Praca doktorska będzie poświęcona projektowaniu, syntezie oraz kompleksowej charakterystyce spektroskopowej nowych nieorganicznych luminoforów domieszkowanych jonami ziem rzadkich i lantanowców. Głównym celem badań będzie opracowanie materiałów wykazujących kontrolowane właściwości luminescencyjne wynikające z obecności dwóch jonów aktywnych optycznie oraz zachodzących pomiędzy nimi procesów transferu energii.

Planowane badania obejmą syntezę wybranych materiałów nieorganicznych, takich jak np. fosforany, wolframiany, molibdeniany lub perowskity, współdomieszkowanych jonami lantanowców (np. Ce³⁺, Eu³⁺, Sm³⁺, Tb³⁺, Dy³⁺, Er³⁺, Yb³⁺ czy Nd³⁺). Szczególna uwaga zostanie poświęcona doborowi układów donor–akceptor umożliwiających efektywny transfer energii pomiędzy matrycą a jonami domieszek oraz pomiędzy samymi jonami aktywnymi.

Otrzymane próbki zostaną poddane charakterystyce strukturalnej za pomocą takich technik badawczych jak dyfraktometria proszkowa XRD oraz spektroskopia Ramana. Morfologia otrzymanych materiałów zostanie sprawdzona za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Charakterystyka spektroskopowa otrzymanych luminoforów będzie obejmowała pomiary widma absorpcji, emisji, wzbudzenia, oraz kinetyki procesów promienistych i bezpromienistych. Istotnym elementem badań będzie zastosowanie układów podwójnego wzbudzenia optycznego, umożliwiających generowanie wielomodowych odpowiedzi luminescencyjnych zależnych od długości fali wzbudzenia. Pozwoli to na uzyskanie materiałów wykazujących przełączalne lub dynamiczne właściwości optyczne. Doktorant zostanie zapoznany z technikami pomiarowymi, a zdobyta wiedza teoretyczna pozwoli na interpretację uzyskanych wyników. Rezultaty badań będą publikowane w dobrych czasopismach naukowych oraz prezentowane na konferencjach naukowych

W ramach pracy prowadzone będą również badania wpływu temperatury na efektywność transferu energii oraz stabilność emisji. Analiza procesów aktywowanych fononowo umożliwi określenie mechanizmów odpowiedzialnych za wzmacnianie lub wygaszanie emisji wybranych jonów aktywnych. Badania kinetyki luminescencji i czasów życia stanów wzbudzonych pozwolą na ilościowy opis procesów relaksacyjnych zachodzących w otrzymanych materiałach.

Opracowane luminofory będą analizowane pod kątem dwóch głównych kierunków aplikacyjnych. Pierwszy obejmuje zastosowania w zrównoważonym rolnictwie, w szczególności jako materiały konwertujące promieniowanie UV lub światło niebieskie do zakresów spektralnych korzystnych dla wzrostu i fotosyntezy roślin. Drugi kierunek dotyczy zaawansowanych technologii zabezpieczania dokumentów, etykiet oraz szyfrowania informacji optycznej. Materiały wykazujące zależną od temperatury i długości fali wzbudzenia zmianę emisji umożliwią tworzenie trudnych do podrobienia sygnatur optycznych, wielopoziomowych zabezpieczeń oraz systemów dynamicznego kodowania informacji.

Uzyskane wyniki pozwolą na lepsze zrozumienie zależności pomiędzy strukturą materiału, mechanizmami transferu energii oraz właściwościami luminescencyjnymi, a także przyczynią się do rozwoju nowoczesnych funkcjonalnych materiałów fotonicznych.