Введение. Люминесцентные характеристики смешанной люминесценции Eu2Eu3наночастиц CaF
 Скачать 346.66 Kb.
|
|
Люминесцентные характеристики смешанной люминесценции Eu 2+ /Eu 3+ наночастиц CaF 2 , легированных редкоземельными элементами, и их монолитных эпоксидных нанокомпозитов, зависящие от размера и концентрации Введение Оптические свойства нанокристаллов фтора при их допировании редкоземельными ионами (РЗЭ) поражают воображение. Люминесценция фторидных наноструктур широко исследуется для применения в катализе, фотонике, зондировании и т.д. CaF 2 является одним из основных фторидов, которые в изобилии встречаются в природе, и хорошо известен под названием минерала "флюорит", который является биосовместимым. CaF 2 имеет большое значение ширины запретной зоны, примерно 12 эВ, обладает прозрачностью в широком спектральном диапазоне, а также низким коэффициентом преломления и низкой энергией фотонов, что делает его идеальным кандидатом для линз, спектроскопических объективов, цветных дисплеев, волноводов лазеров, биомедицинских визуализаторов, маркировки клеток, доставки лекарств, фотодинамической терапии и т.д. При допировании элементами РЗЭ фотолюминесцентное (ФЛ) излучение CaF 2 высокоэффективно, и излучение зависит от температуры. CaF 2 , допированный Eu 2+ , является сцинтилляционным материалом с сильной эмиссией, и пригоден для обнаружения рентгеновских лучей и нейтронов. CaF 2 : Eu 2+ также идеально подходит для обнаружения бета-излучения из-за низкой эффективности обратного рассеяния, что, в свою очередь, обусловлено его низким молекулярным весом. Эмиссия ионов Eu 2+ существенно зависит от симметрии участка решетки, и любое изменение симметрии путем включения в решетку допантов, таких как Y 3+ или других двухвалентных катионов, изменяет люминесценцию ионов Eu 2+ . Eu 2+ является потенциальным сенсибилизатором для содопированных люминофоров, поскольку содопирование Eu 2+ другими люминесцирующими ионами приводит к интенсивной характерной эмиссии целевых ионов за счет передачи энергии от Eu 2+ к ионам-активаторам. Последовательная передача энергии наблюдается, когда ионы Eu 2+ содопируются с другими люминесцентными ионами, и один из этих ионов действует как мост для процесса передачи энергии. Например, стекло, легированное ионами Eu 2+ -Tb 3+ -Eu 3+ , демонстрирует переключаемую эмиссию в зависимости от процентного содержания легирующих элементов, где ионы Tb 3+ выступают в качестве мостика для передачи энергии между ионами Eu 2+ и Eu 3+ . Хорошо известно, что легирующие трехвалентные ионы лантанидов, во фторидах щелочноземельных металлов (AE) (CaF 2 , SrF 2 , BaF 2 и т.д.) занимают позицию AE 2+ (AE = Ca, Sr, Ba и т.д.) и сопровождаются интерстициальными ионами F - в качестве компенсаторов заряда, что приводит к образованию множественных люминесцентных центров в решетке носителя. В наномасштабном режиме в неорганических материалах может произойти резкое изменение характера люминесценции по сравнению с их объемными аналогами. Оптические свойства неорганических материалов могут быть значительно изменены путем регулирования их формы, размера и концентрации. Как правило, применение наноструктурированных люминофоров ограничено из-за их структурной нестабильности и падения интенсивности люминесценции. Люминесцентные квантовые точки и наночастицы успешно внедряются в широкий спектр высокопрозрачных термопластичных и термореактивных полимерных матриц для их стабилизации и обеспечения максимальной эмиссии. Поли(виниловый спирт), полиэтиленоксид, полистирол, поликарбонат, полиметилметакрилат, полидиметилсилоксан и т.д. являются перспективными термопластичными матрицами, а эпоксидные смолы и силикон являются широко используемыми термореактивными материалами. Встраивание наночастиц в полимерные матрицы позволяет манипулировать эмиссионными характеристиками люминесцентных частиц, что является важной стратегией для достижения мягкого излучения света. Наночастицы CaF 2 используются в качестве потенциальных усиливающих элементов в полимерных нанокомпозитах для различных целей. Композиты из наночастиц CaF 2 :Er 3+ и CaF 2 :Er 3+ , Yb 3+ , внедренных в перфторполимеры, например, нафион, демонстрируют эмиссию в инфракрасной области при возбуждении лазерным источником с длиной волны 980 нм. Кроме того, наночастицы CaF 2 используются в качестве высвобождающего фтор агента в нанокомпозитах для стоматологии, а присутствие CaF 2 в полукристаллических полимерах ускоряет скорость их кристаллизации. Хотя в литературе сообщалось о люминесценции наночастиц CaF 2 :Er 2+ и CaF 2 :Er 3+ , Yb 3+ , внедренных в перфторполимерную матрицу, люминесцентные свойства наночастиц CaF 2 :Eu 2+ , CaF 2 :Tb 3+ и CaF 2 :Tb 3+ -Eu 3+ , внедренных в широко распространенную эпоксидную матрицу, не были описаны. В целом, необходимо систематическое исследование влияния размера частиц и концентрации ионов RE на люминесценцию наночастиц CaF 2 и соответствующих полимерных композитов. В настоящем исследовании наночастицы CaF 2 различных размеров, допированные люминесцирующими ионами RE, были подготовлены и внедрены в эпоксидную матрицу. Наше исследование показывает, что интенсивность люминесценции зависит как от размера частиц, так и от типа допантов. Совместная эмиссия Eu 2+ /Eu 3+ наблюдается в образцах, легированных Eu 2+ - и Tb 3+ , и показывает зависимость от их концентрации. Также изучена люминесценция композитных монолитов эпоксидной смолы/CaF 2 , и характеристики эмиссии CL демонстрируют возможность их потенциального использования в приложениях высокоэнергетического излучения. |