O Instytucie

Tytuł: Phase transition under control: Toward application-oriented luminescence thermometry and thermally activated emission

Autorzy: M.T. Abbas, M. Szymczak, D. Szymanski, J. Zeler, M. Drozd, L.T.K. Giang, L. Marciniak

Czasopismo: Chemical Engineering Journal

DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.170567

W niniejszej pracy grupa prof. Marciniaka zbadała wpływ morfologii LaGaO₃:Eu³⁺ i stężenia jonów współdomieszkujących na właściwości termometryczne, wykazując jego potencjał w zastosowaniach w termometrii luminescencyjnej i luminescencji aktywowanej termicznie. W szczególności wykazano, że zwiększenie rozmiaru cząstek prowadzi do wzrostu względnej czułości termicznej i znacząco zwęża pętlę histerezy. W wyniku tego podejścia, względna czułość wzrosła do 18,2% K^-1 dla LaGaO₃:Eu³⁺syntezowanego metodą solid state, w porównaniu do 3,0% K^-1 dla odpowiednika przygotowanego metodą Pechiniego. Ponadto wykazano, że celowe wprowadzenie jonów współdomieszkujących Al³⁺ i Sc³⁺ umożliwia regulację temperatury przejścia fazowego struktury od 165 K dla 15% Al³⁺ do 491 K dla 2% Sc³⁺, bez znaczącego wpływu na niskotemperaturowe właściwości spektroskopowe jonów Eu³⁺. Ta możliwość zmiany temperatury przemiany fazowej w LaGaO₃ oferuje praktyczną drogę do modulacji zakresu odpowiedzi termicznej termometru luminescencyjnego, umożliwiając jego dostosowanie do specyficznych wymagań aplikacji. Empiryczna zależność ustalona w niniejszym badaniu między temperaturą przemiany fazowej a parametrem niedopasowania promienia jonowego stanowi narzędzie predykcyjne do racjonalnego projektowania luminoforów opartych na przemianie fazowej o dostosowanej wydajności termometrycznej. Możliwość intencjonalej regulacji temperatury przemiany fazowej poprzez niedopasowanie promienia jonowego, wraz z ulepszoną wydajnością termometryczną wynikającą ze zmniejszonej dyspersji wielkości ziaren, ustanawia spójną strategię racjonalnego projektowania czujników termicznych o wysokiej czułości i niskiej histerezie. Wyniki te stanowią podstawę do opracowania termometrów luminescencyjnych o specyficznych zastosowaniach, z dopasowanymi zakresami pracy i zwiększoną niezawodnością oraz do tworzenia luminoforów o termicznie aktywowanej luminescencji. Szczegóły tych badań opublikowano w czasopiśmie Chemical Engineering Journal.

Przedstawione prace były finansowane w ramach projektu NCN Opus UMO- 2022/45/B/ST5/01629.