Ułatwienia dostępu

Skip to main content

O Instytucie

Modulowanie właściwości luminescencyjnych materiałów NaYF4:Yb3+, Ln3+ (Ln=Ho3+, Er3+, Tm3+) poprzez współdomieszkowanie jonami Ce3+

11 styczeń 2018
Modulowanie właściwości luminescencyjnych materiałów NaYF4:Yb3+, Ln3+ (Ln=Ho3+, Er3+, Tm3+) poprzez współdomieszkowanie jonami Ce3+

Typ projektu: NCN PRELUDIUM 13

Kierownik projektu: mgr Aleksandra Pilch

Numer projektu: 2017/25/N/ST5/01687

 Wartość projektu:  91 320 PLN

Opis projektu:

Głównym celem projektu jest zbadanie wpływu współdomieszkowania jonami Ce3+ na właściwości spektroskopowe i luminescencyjne, tj. kolor i intensywność emisji, czasy życia, wydajność kwantową (QY) materiału β-NaYF4:Yb3+, Ln3+ (Ln= Ho3+, Er3+, Tm3+). βNaYF4 jest jedną z najbardziej wydajnych matryc stosowanych w materiałach wykazujących konwersję energii w górę (upkonwersję). Jest to proces, w którym po wzbudzeniu niskoenergetycznym promieniowaniem otrzymywane jest promieniowanie o energii wyżej. Dzięki specyficznym właściwościom nanomateriały upkonwertujące są intensywnie badane. Szuka się nowych rozwiązań, które pozwolą wzmocnić intensywność emisji, czy modulować jej kolor. Jednym ze sposobów, żeby to osiągnąć jest wprowadzanie do układu pasywnych domieszek, które zaburzają symetrię lokalną wokół jonu aktywatora, lub aktywnych, które uczestniczą w procesie transferu energii. Zastosowanie takiego podejścia ma znaczący wpływ na właściwości luminescencyjne nanomateriałów. Udowodniono, że współdomieszkowanie Ce3+ materiału NaYF4:Yb3+, Ho3+ istotnie zmienia jego właściwości luminescencjne. Z powodu małej przerwy energetycznej (3000cm-1), Ce3+ wpływa tylko na transfery energii z podobną przerwą energetyczną. Dzięki temu w materiałach domieszkowanych Yb3+/Ho3+, w których dominującą jest emisja zielona, możliwe jest uzyskanie emisji czerwonej. Co ciekawe, wprowadzenie Ce3+ nie tylko zmienia kolor emisji, ale także pozwala na jej kontrolowanie i modulowanie poprzez stosowanie odpowiedniej długości impulsu. R. Deng w swojej pracy zsyntezował materiał typu rdzeń otoczka, w którym rdzeń zawierający neodym i iterb przykrył otoczką zawierającą Yb3+, Tm3+, następnie otoczką zawierającą Yb3+, Ho3+ i Ce3+, warstwy oddzielił pasywną otoczką (niedomieszkowany NaYF4). Taka konstrukcja pozwoliła na uzyskanie różnych kolorów emisji, zależnych od długości fali wzbudzającej, a także czasu trwania impulsu. Po wzbudzeniu promieniowaniem 808nm uzyskiwał emisję niebieską pochodzącą od jonów Tm3+, z kolei po wzbudzeniu promieniowaniem 980nm odpowiednio emisja zielona przy długim impulsie (6ms, 100Hz) i czerwona przy krótkim impulsie (200μs,100Hz) związana z jonami Ho3+ była obserwowana. Niestety w literaturze brak informacji odnośnie wpływu Ce3+na inne układy upkonwertujące. W odniesieniu do powyższych wyników, hipoteza badawcza brzmi: współdomieszkowanie układów upkonwertujących Yb3+/Ho3+, Yb3+/Er3+ oraz Yb3+/Tm3+ jonami Ce3+ pozwoli na modulowanie właściwości luminescencyjnych materiału, nie tylko poprzez samo wprowadzenie domieszki, ale również poprzez stosowanie impulsów wzbudzających o różnej intensywności i czasie trwania. W celu sprawdzenia tej tezy zsyntezowana zostanie seria materiałów typu rdzeń-otoczka, zawierających optycznie aktywny rdzeń (NaYF4:Yb3+, Ln3+, Ce3+ (Ln=Ho3+, Er3+, Tm3+)) oraz pasywną niedomieszkowaną otoczkę. Materiały te zostaną podane pełnej analizie strukturalnej (dyfraktometria proszkowa), morfologicznej (transmisyjna mikroskopia elektronowa) oraz spektroskopowej (widma emisji, czasy zaniku). Ponadto w celu lepszego porównania materiałów wykonane zostaną pomiary wydajności kwantowej w funkcji mocy wzbudzenia oraz widma emisji w funkcji czasu trwania impulsu. Warto podkreślić, że nie ma komercyjnie dostępnych sprzętów pozwalających na zmierzenie wydajności kwantowej. Na koniec zostanie również zmierzona zależność temperaturowa właściwości spektroskopowych. W czasie trwania projektu zbadany będzie nie tylko wpływ samego domieszkowania Ce3+ na właściwości luminescencyjne materiału, ale także jego koncentracji, oraz koncentracji jonów aktywatora. Wiedza zdobyta podczas realizacji tego projektu pomoże zrozumieć jaką rolę pełnią jony Ce3+ w transferze energii. Pokaże również jaki wpływ na właściwości luminescencyjne materiału β-NaYF4 domieszkowanego odpowiednio Yb3+/Ho3+, Yb3+/Er3+, Yb3+/Tm3+, będzie miała koncentracja zarówno jonów Ce3+ jak i jonów aktywatora. Otrzymane wyniki znacząco wzbogacą wiedzę na temat procesu upkonwersji oraz ukażą nowe możliwości zwiększania jej wydajności, a nawet modulowania jej właściwości w sposób intencjonalny poprzez zmianę intensywności i czasu trwania impulsu wzbudzającego.

https://projekty.ncn.gov.pl/index.php?projekt_id=371718


unia flaga