Tytuł: The mechanisms behind the extreme susceptibility of photon avalanche emission to quenching

Autorzy: Martyna Majak, Małgorzata Misiak, Artur Bednarkiewicz

Czasopismo: Materials Horizons

DOI: 10.1039/D4MH00362D

W swojej kolejnej pracy na temat zjawiska emisji lawinowej fotonów w materiałach domieszkowanych jonami lantanowców grupa prof. A.Bednarkiewcza skupiła się na teoretycznym i eksperymentalnym potwierdzeniu niezwykłej podatności tego zjawiska na wygaszanie. Badane były lawinujące mikrokryształy LiYF₄ domieszkowane jonami tulu i współdomieszkowane jonami neodymu. Intencjonalnie wprowadzone jony neodymu zostały wybrane, by zaburzać procesy prowadzące do emisji lawinowej fotonów poprzez transfer energii z poziomów ”loopingującego” oraz emitującego jonów tulu. Z kolei wybór mikrokryształów, pozwolił wyeliminować niespecyficzne wygaszanie przypowierzchniowe.

W celu lepszego zrozumienia znaczenia rezonansowego transferu energii z poziomu „loopingującego”, emitującego lub z obydwu jednocześnie, przeprowadzono modelowanie pokazujące indywidualnie wpływ każdego z wymienionych rodzajów transferu energii na parametry opisujące emisję lawinową fotonów. Symulacje wykazały, że kiedy zachodzi jedynie transfer energii z poziomu „loopingującego” (k_ET2), wraz ze wzrostem stężenia akceptora dochodzi do przesunięcia progu emisji lawinowej, natomiast ten transfer wpływa w o wiele mniejszym stopniu na intensywność luminescencji jak i stopień nieliniowości (nachylenie krzywej zależności intensywności emisji od gęstości mocy pobudzenia). Z kolei transfer energii z poziomu emitującego (k_ET3) wpływa głównie na obniżenie stopnia nieliniowości, wpływając w znacznie mniejszym stopniu niż k_ET2 na próg emisji lawinowej.

W przypadku eksperymentalnie badanego układu opartego na lawinujących jonach Tm³⁺ oraz niewielkich ilościach wygaszacza jakim są jony Nd³⁺ , występują obydwa rodzaje transferu energii.

Badania eksperymentalne potwierdziły wysoką czułość materiału lawinującego na obecność domieszki akcepora, co wskazuje że materiały wykazujące emisję lawinową fotonów mają potencjał do wykorzystania w ultraczułej detekcji  fizycznych wielkosci, czy też odpowiednich analitów.