O Instytucie

Tytuł: Interplay of Optical Traps and Vibronic Thermalization Governing Mn²⁺ Luminescence in Ca₁₉Ce(PO₄)₁₄: Implications for Temperature Sensing and Thermal Threshold Indicator

Autorzy: Y. Abe, M. Szymczak, J. Zeler, R. Szukiewicz, L. Marciniak*

Czasopismo: Laser & Photonics Reviews

DOI: 10.1002/lpor.71411

Opracowanie zaawansowanych materiałów do termometrii luminescencyjnej wymaga identyfikacji nowych mechanizmów zdolnych do indukowania zależnych od temperatury zmian właściwości spektroskopowych luminoforów. W odpowiedzi na to wyzwanie w niniejszej pracy wykazano występowanie efektu kooperatywnego obejmującego termalizację składowych wibronowych poziomu ⁴T₁(⁴G) jonów Mn²⁺ oraz transfer energii z pułapek do poziomu ⁴T₁ (⁴G) w Ca₁₉Ce(PO₄)¹⁴:Mn²⁺.

Współdziałanie tych procesów prowadzi jednocześnie do wzrostu intensywności pasma emisji ⁴T₁(⁴G) → ⁶A₁(⁶S) oraz do przesunięcia jego położenia spektralnego w kierunku krótszych długości fali wraz ze wzrostem temperatury. Zjawisko to może być skutecznie wykorzystane w zastosowaniach związanych z pomiarem i obrazowaniem temperatury.

Ponadto odmienne odpowiedzi temperaturowe luminescencji jonów Ce³⁺ i Mn²⁺ umożliwiają nie tylko wyznaczanie stosunku intensywności luminescencji o maksymalnej względnej czułości S_R = 4,5% K^-1, lecz także opracowanie luminescencyjnego wskaźnika przekroczenia temperatury progowej wykorzystującego kanały RGB standardowej kamery cyfrowej. Co istotne, temperatura aktywacji sygnału w kanale G, kontrolowana stężeniem jonów Mn²⁺, umożliwia dostrajanie temperatury progowej sensora. Pozwala to na precyzyjne dopasowanie parametrów pracy sensora do wymagań konkretnej aplikacji.

Badania te były finansowane w ramach projektu Fundacji na rzecz Nauki Polskiej First Team FENG.02.02-IP.05-0018/23 w ramach programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki 2021-2027 (FENG).