Люминесцентные материалы с двойным

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 10773 (2023) Цитировать эту статью

356 Доступов

Подробности о метриках

Двухмодовые люминофоры на основе GdVO4 были успешно синтезированы гидротермальным методом. Рентгеноструктурный анализ определил тетрагональную структуру, а также пространственную группу продуктов I41/amd путем сравнения с эталонным образцом №. ИКДД № 01-072-0277. Морфология полученных люминофоров подтверждена методами просвечивающей электронной и сканирующей электронной микроскопии. Детальный спектроскопический анализ выявил перестраиваемые свойства люминесценции с увеличением содержания Yb3+ в ряду люминофоров GdVO4: x% Yb3+, y% Tm3+, 5% Eu3+ (x = 5, 10, 15, 20; y = 0,1, 0,5, 1). Для солегированных люминофоров Yb3+, Tm3+ и Eu3+- мы наблюдали полосы, связанные с переходами 1G4 → 3H6 и 1G4 → 3F4 ионов Tm3+, возникающими по механизму кооперативной ап-конверсии, когда два соседних иона Yb3+ участвуют в поглощении в ближнем инфракрасном диапазоне. Более того, GdVO4: 20% Yb3+, 0,5% Tm3+, 5% Eu3+ продемонстрировал наиболее выдающуюся возможность настройки цвета от красного (x = 0,6338, y = 0,3172) под УФ-излучением до синего цвета (x = 0,2640, y = 0,1988) под NIR. возбуждения, которые могут быть применены в антиконтрафактной деятельности.

Неорганические материалы, легированные ионами лантаноидов (Ln3+), играют значительную роль во многих областях повседневной жизни благодаря их многочисленным применениям в качестве лазеров, тонкопленочных люминофоров, доставки лекарств, биовизуализации или борьбы с подделками1,2,3,4,5. ,6,7. Последняя группа состоит из нескольких носителей, в которых реализованы метки защиты от подделки, таких как штрих-коды, чернила, голограммы, RFID (радиочастотная идентификация). Каждый вышеупомянутый подход к обеспечению безопасности имеет свои ограничения и, следовательно, не может быть применен, например, к маркировке на одежде или документах, которые могут регулярно обрабатываться водой, моющими средствами или УФ-излучением. Недавно разработанные целлюлозные волокна, модифицированные неорганическими люминофорами8,9,10,11,12, получают экологически чистым методом NMMO (N-метилморфолин-N-оксид). В результате так называемые волокна Тенсела могут использоваться для модификации бумаги или в составе ткани. Кроме того, во время этого строгого процесса подготовки волокон используемый люминесцентный модификатор должен отличаться превосходной стабильностью. В нашем исследовании мы выбрали двухмодовые люминофоры на основе GdVO4, основываясь на их сильном поглощении энергии, а также высокой эффективности процессов передачи энергии13,14,15. Еще одним преимуществом люминофоров на основе ванадатов как альтернативного типа материала по сравнению с люминофорами на основе фторидов является их высокая термическая стабильность, полезная, например, для применения в светоизлучающих диодах, в которых рабочая температура превышает 100 °C16. По сравнению с ванадатными материалами, обычно используемыми в люминофорах, фторидные материалы не только чувствительны к высоким температурам, но и к поверхностному загрязнению, которое может случайно повлиять на спектроскопические свойства, такие как время жизни люминесценции или цвет излучения17.

В отличие от случайного влияния, преднамеренное воздействие на интенсивность и различный цвет люминесценции при УФ или БИК возбуждении обусловлено заданной концентрацией легирующей примеси Ln3+. Легированные редкоземельными элементами материалы, демонстрирующие двухмодовую люминесценцию, обладают огромным потенциалом для различных применений18,19,20,21. Когда используется комбинация ионов, способных поглощать энергию с различными значениями энергии в зависимости от их электронной структуры, можно достичь уникальной настройки цвета люминесценции. Идеальной комбинацией для получения перестраиваемой люминесценции является система, состоящая из ионов Yb3+, Tm3+ и Eu3+. Здесь БИК-возбуждение длиной 980 нм может быть поглощено Yb3+, и после передачи двух или более фотонов к ионам Tm3+ и Eu3+ наблюдается видимое излучение с повышением частоты, которое сильно зависит от соотношения Tm3+ и Eu3+. Также при УФ-облучении существует возможность прямого возбуждения Eu3+ или передачи энергии от матрицы ортованадата ионам допанта — в обоих случаях наблюдается красное излучение, связанное с Eu3+22,23.