O Instytucie

Tytuł: Luminescent Platform for Thermal Sensing and Imaging Based on Structural Phase-Transition

Autorzy: Anam Javaid, Maja Szymczak, Malgorzata Kubicka, Vasyl Kinzhybalo, Marek Drozd, Damian Szymanski, Łukasz Marciniak

Czasopismo: Advanced Science

DOI: 10.1002/advs.202508920   

Wyjątkowa wrażliwość właściwości spektroskopowych jonów Eu³⁺ na zmiany strukturalne matrycy była szeroko badana przez lata. Niemniej jednak wykorzystanie tej właściwości w materiałach przechodzących termicznie indukowane strukturalne przemiany fazowe do termometrii luminescencyjnej jest stosunkowo nowym osiągnięciem. Ze względu na z natury wąski zakres temperatur roboczych takich termometrów, identyfikacja i eksploracja nowych matryc jest niezbędna.

Podejmując to wyzwanie, grupa badawcza kierowana przez prof. Marciniaka zbadałą zależne od temperatury zachowanie spektroskopowe Na₃Sc₂(PO₄)₃:Eu³⁺ dla różnych stężeń jonów domieszek. Ich praca wykazała, że Na₃Sc₂(PO₄)₃:Eu³⁺ ulega strukturalnej transformacji z niskotemperaturowej fazy jednoskośnej do wysokotemperaturowej fazy trygonalnej, wywołując wyraźne modyfikacje zarówno w profilu widma emisji jonów Eu³⁺, jak i dynamice depopulacji stanu wzbudzonego ⁵D₀.

W rezultacie materiał ten okazuje się odpowiedni zarówno do ratiometrycznej termometrii luminescencyjnej, jak i na kinetyce luminescencji, osiągając maksymalną względną czułość odpowiednio 3,4% K^-1 i 1,0% K^-1. Ponadto wykazano, że termiczny zakres pracy takiego termometru można skutecznie dostroić poprzez regulację stężenia Eu³⁺ w celu zwiększenia wydajności termometrycznej.

Co najważniejsze, praca ta przedstawia pierwszą demonstrację termografii ratiometrycznej przy użyciu luminoforu domieszkowanego wyłącznie Eu³⁺, z wykorzystaniem aparatu cyfrowego bez konieczności stosowania dodatkowych filtrów optycznych, podkreślając znaczenie Na₃Sc₂(PO₄)₃:Eu³⁺ jako wysoce obiecującego kandydata do zdalnego odczytu temperatury.

Przedstawione prace były finansowane w ramach projektu NCN Opus UMO-2022/45/B/ST5/01629