Tytuł: Metal–Organic Framework Optical Thermometer Based on Cr3+ Ion Luminescence

Autorzy: A. Kabański*, M. Ptak, D. Stefańska*

Czasopismo: ACS Applied Materials & Interfaces

DOI: 10.1021/acsami.2c19957

Stefanska TOC

Wyniki badań przedstawione w publikacji pt.: “Metal–Organic Framework Optical Thermometer Based on Cr3+ Ion Luminescence”  związane są z realizacją grantu NCN SONATA-16 (UMO-2020/39/D/ST5/01289), którego kierownikiem jest dr Dagmara Stefańska.

Struktury metaloorganiczne (ang. metal-organic frameworks - MOF) przyciągają ostatnio coraz większą uwagę naukowców ze względu na atrakcyjne właściwości strukturalne, magnetyczne, dielektryczne, optyczne i fononowe. Przedstawicielami tej grupy materiałów są między innymi związki o strukturze typu perowskitu o wzorze ogólnym ABX3, gdzie A oznacza kation organiczny, B kation metalu, natomiast pozycję anionu X zajmuje mały nieorganiczny lub organiczny łącznik.

Niniejsza praca skupia się na badaniach strukturalnych i luminescencji serii sześciu heterometalicznych struktur metaloorganicznych typu perowskitu o wzorze [EA]2NaCrxAl1 – x(HCOO)6, gdzie x = 1; 0,78; 0,57; 0,30; 0,21 lub 0. Przeprowadzone badania pokazały silny wpływ składu próbki na właściwości strukturalne, fononowe oraz spektroskopowe. Okazało się, że siła pola krystalicznego (Dq/B) wokół jonów Cr3+ oraz wielkość przerwy energetycznej (Eg) maleją wraz ze wzrostem zawartości jonów chromu. Stwierdzono, że właściwości emisyjne jonów Cr3+ znacznie zmieniają się w zakresie 80-250 K, a współistnienie emisji spinowo-zabronionej 2E→4A2g oraz spinowo-dozwolonej 4T2g4A2g pozwala na wykorzystanie tego materiału do bezkontaktowego odczytu temperatury.

Jest to pierwsze doniesienie, gdzie pokazano potencjał hybrydowych organiczno-nieorganicznych perowskitów jako termometrów luminescencyjnych opartych wyłącznie na emisji jonów Cr3+. Przedstawiono korelację pomiędzy składem próbki, a czułością otrzymanego termometru. Ponadto zademonstrowano praktyczne zastosowanie otrzymanych związków. Pierwsze testy przeprowadzono na prostym układzie wykorzystującym gradient temperatury występujący na rurce miedzianej, której jeden koniec zanurzony był w ciekłym azocie.