Новости

Ученые УрФУ синтезировали новый люминофор

28 декабря 2017 Рубрика: Исследования и разработки, Новости организаций Ключевые слова: УрФУ, люминофор, физика, химия, новые материалы

Химики и физики из Уральского федерального университета и Института химии твердого тела УрО РАН синтезировали новое соединение и изучили его свойства. Близкие ему соединения можно использовать для преобразования ультрафиолетового излучения в видимый свет и изменения диапазона излучения лазера. О своей работе ученые рассказали в Journal of Luminescence.

Авторы статьи работали с литийсодержащими соединениями со структурой граната. Такие вещества имеют формулу LixLa3M2O12, в которой M может обозначать цирконий, ниобий, олово, теллур, гафний или тантал, а x, соответственно, будет иметь значение от трех до семи. В последние годы появляется немало работ, посвященных таким соединениям, в частности, исследованному в последней работе гафниевому гранату Li7La3Hf2O12, однако их оптические свойства оставались недостаточно изученными.

Из прошлых работ химики знали, что многие соединения гафния обладают фото-, рентгено- и радиолюминесценцией, то есть испускают собственное излучение под действием видимого света, рентгеновского или ионизирующего излучения. Так, допированный церием, то есть с добавлением церия, гафниевый гранат Ca3Hf2SiAlO12 испускает голубое свечение при облучении длиной волны 400 нанометров (на границе видимого и ультрафиолетового излучения). Авторы работы решили синтезировать близкий ему литийсодержащий гафниевый гранат, также допированный церием Li7La3Hf2O12:Ce3+, чтобы получить еще одно соединение с эмиссией (свечением) в видимом диапазоне.

Получив необходимое вещество, химики начали исследовать его свойства. С помощью рентгеновской дифракции они определили структурные характеристики соединения. Микроструктуру изучали путем растровой электронной микроскопии. Чтобы понять, как спектры отражения, возбуждения и люминесценции зависят от концентрации и температуры вещества, химики провели комплексное спектрально-люминесцентное исследование. Им удалось соотнести отдельные эмиссионные полосы, то есть небольшие участки спектра свечения, с конкретными ионами.

«В результате комплексного анализа всех полученных характеристик, а также привлечения спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), — рассказала один из авторов работы Яна Бакланова, старший научный сотрудник Института химии твердого тела УрО РАН, — нам удалось показать, что увеличение концентрации церия приводит к уменьшению интенсивности фотолюминесценции, связанной с собственными центрами люминесценции в Li7La3Hf2O12, которые представляют собой экситоны (квазичастицы — электроны и связанные с ними дырки) на регулярных узлах кристаллической решетки (Hf-O)».

Изученное соединение с другими допантами может найти применение при создании медицинского оборудования, оптических приборов и систем мониторинга.

«Соединение Li7La3Hf2O12, допированное европием и неодимом или гольмием (Eu3+ и Nd3+/Ho3+), может использоваться для преобразования ультрафиолетового излучения в видимый спектральный диапазон, а монохроматическое излучение лазера — в коротковолновый и средний инфракрасный диапазон, — заключил соавтор работы, доцент, старший научный сотрудник Уральского федерального университета Алексей Ищенко. — Инфракрасное излучение активно применяется в медицине, различных оптических системах и, например, для анализа загрязненности воздуха».

Кристаллическая структура полученного соединения. Источник: Яна Бакланова

Кристаллическая структура полученного соединения. Источник: Яна Бакланова

Источник:

  • Пресс-служба Уральского федерального университета

Карточка организации:

Регион:

Добавить комментарий