O Instytucie

Tytuł: Unlocking the Potential of Ni²⁺ and Ni²⁺-Cr³⁺ Synergy for Bifunctional Pressure and Temperature Optical Sensing

Autorzy: M. Szymczak*, L. Marciniak*

Czasopismo: Materials Horizons

DOI: 10.1039/D6MH01014H

Jednoczesny i niezależny pomiar ciśnienia oraz temperatury stanowi istotne wyzwanie w rozwoju luminescencyjnych sensorów optycznych ze względu na wzajemny wpływ obu parametrów na właściwości spektroskopowe materiału.

W opublikowanej pracy zaproponowano bifunkcjonalny sensor oparty na ZnGa₂O₄:Ni²⁺,Cr³⁺, umożliwiający niezależny odczyt ciśnienia i temperatury z wykorzystaniem różnych parametrów luminescencyjnych. Do detekcji ciśnienia zastosowano po raz pierwszy w manometrii luminescencyjnej strategię opartą na czasowo rozdzielonej analizie emisji dwóch jonów. Pozwoliło to osiągnąć względną czułość na ciśnienie wynoszącą aż 148.33% GPa^-1, przy minimalnym wpływie temperatury na sygnał manometryczny.

Pomiar temperatury realizowany jest natomiast z wykorzystaniem właściwości luminescencyjnych jonów Ni²⁺, również przy niewielkiej interferencji ze strony ciśnienia. Dodatkową zaletą układu jest emisja w zakresie bliskiej podczerwieni, co zwiększa potencjał jego zastosowania m.in. w kompozytach i powłokach.

Praca pokazuje również po raz pierwszy potencjał luminescencji Ni²⁺ oraz synergii Ni²⁺-Cr³⁺ w wysokoczułej manometrii luminescencyjnej, proponując nową strategię projektowania wielofunkcyjnych sensorów ciśnienia i temperatury.

Badania te były finansowane w ramach projektu NCN Preludium 2023/49/N/ST5/01020.