Otrzymywanie i modulacja właściwości spektroskopowych układów typu YXZO4, gdzie X i Z - P5+, V5+, As5+, domieszkowanych jonami "typu s2" i współdomieszkowanych jonami ziem rzadkich.
Typ projektu: NCN OPUS 17
Kierownik projektu: prof. dr hab. Rafał Wiglusz
Numer projektu: 2019/33/B/ST5/02247
Opis projektu:
Nanotechnologia jest jedną z prężniej rozwijających się interdyscyplinarnych gałęzi nauki, która łączy w sobie osiągnięcia wielu dziedzin. Nanomateriały cechują się interesującymi właściwościami chemicznymi i fizycznymi, które mogą być zupełnie inne niż te w mikroskali. Na całym świecie naukowcy wciąż poszukują nowych luminoforów przeznaczonych do wyświetlaczy (LCD - Liquid-Crystal Display, FED - Field Emission Display), do oświetlenia jako diody LED i WLED (ang. Light Emitting Diode, White Light Emitting Diode), sensory światła podczerwonego jak również znaczniki czy sensory przeznaczone do bioobrazowania, terapii czy nano(termo)metrii. Oczekuje się, że nowe luminofory będą bardziej wydajne, ich wzbudzanie będzie bardziej efektywne, odwzorowanie kolorów czy temperatury będzie lepsze w porównaniu do obecnie wykorzystywanych luminoforów czy sensorów nanotermometrycznych oraz wykorzystywane źródło wzbudzenia będzie bezpieczne dla środowiska (wycofanie lamp rtęciowych i wolframowych). Luminofory, które cechują się wysoką efektywnością konwersji energii są wciąż materiałami wysoce pożądanym. Jony lantanowców cechują się niezwykłymi właściwościami spektroskopowymi, jednakże są drogie i cechują się niską wydajnością kwantową, co przyczynia się do wysokiej ceny zaawansowanych technologicznie materiałów i urządzeń opartych na tych jonach. W związku z tym coraz większe znaczenie przypisuje się pierwiastkom typu s2 , które są tanie, a ich właściwości spektroskopowe są zależne od rodzaju matrycy, w której się znajdują. Dzięki temu, ich właściwości spektroskopowe mogą być modulowane składem matrycy, szczególnie w związkach mieszanych (wanadano-arseniany, fosforano-arseniany), co umożliwi zaprojektowanie materiału o pożądanych właściwościach fizyko-chemicznych. Szczególnie interesujące mogą być materiały współdomieszkowane jonami ziem rzadkich i jonami typu s2 .
Celem przedstawianego projektu jest otrzymanie metodami mokrej chemii nanorozmiarowych arsenianów, wanadanów, wanadano-arsenianów oraz fosforano-arsenianów (MX1-xZxO4,; gdzie M - jony ziem rzadkich, X, Z = P5+, As5+, V5+; 0 ≤ x ≤ 1) domieszkowanych jonami s 2 - Pb2+, Bi3+ i Sb3+ oraz współdomieszkowanych jonami lantanowców - Ce3+, Eu3+, Pr3+, Tb3+ i zbadanie ich właściwości strukturalnych i spektroskopowych. Materiały będą domieszkowane jonami ziem rzadkich, jonami s,pelektronowymi oraz współdomieszkowane tymi jonami. Ponadto zbadany zostanie wpływ warunków syntezy materiałów na ich strukturę, rozmiar ziarna, a także na efektywność emisji. Zostanie również oceniona efektywność transferu energii pomiędzy jonami domieszki a matrycą i konwersji promieniowania elektromagnetycznego poprzez zbadanie czasów życia emisji w zależności od stężenia jonów optycznie aktywnych i rozmiaru ziarna. Duża uwaga zostanie skupiona na przejściach efektywnie konwertujących promieniowanie ultrafioletowe na promieniowanie widzialne, co może przyczynić się do zwiększenia wydajności kwantowej tych materiałów. Co więcej, projekt skupi się na koncepcji nowych wielofunkcyjnych przyrządów pomiarowych lub czujników do nanotermometrów w celu określenia temperatury badanych układów.
Czystość fazowa materiałów zostanie określona badaniami dyfraktometrii proszkowej XRPD (ang. XRay Powder Diffraction), morfologia materiałów zostanie poznana przy wykorzystaniu transmisyjnej mikroskopii elektronowej TEM (ang. Transmission Electron Microscopy), natomiast pomiary widm absorbcji, emisji, wzbudzenia emisji oraz czasy życia emisji zostaną zmierzone celem zbadania właściwości spektroskopowych. W wyniku projektu zostanie otrzymany szereg substancji o zdefiniowanych właściwościach fizyko-chemicznych, które umożliwią ocenienie ich potencjalnego zastosowania jako luminofory i materiały laserowe.
