Интервальный перенос заряда Cr³⁺

Световой издательский центр, Чанчуньский институт оптики, точной механики и физики, CAS

изображение: а, спектры ФЛ LaMgGa₁₁-xO₁₉:xCr³⁺ (x=0-2) при возбуждении 440 нм. б — интенсивность люминесценции БИК-Ⅰ и БИК-Ⅱ в зависимости от концентрации Cr³⁺; в — спектры ВФЛ LaMgGa₁₁-xO₁₉:0,7Cr³⁺, мониторинг при 890 и 1200 нм. Сигналы возбуждения возникают в результате переходов изолированного иона Cr³⁺. d, Криогенная (80 К) кривая диффузного отражения УФ-Вид-БИК, подтверждающая отсутствие поглощения ионов Cr⁴⁺. д, кривые РФЭС образцов Cr₂O₃, LaMgGa₁₁-xO₁₉:0,2Cr³⁺ и LaMgGa₁₁-xO₁₉:0,7Cr³⁺, подтверждающие отсутствие химического сдвига. е — кривые ЭПР образцов LaMgGa₁₁-xO₁₉:0,2Cr³⁺ и LaMgGa₁₁-xO₁₉:0,7Cr³⁺. На (f) сигнал широкого резонанса с g 1,96 приписан паре Cr³⁺-Cr³⁺, что указывает на сильное взаимодействие между ионами Cr³⁺.посмотреть больше

Авторы и права: Шэнцян Лю, Цзинсюань Ду, Чжэнь Сун, Чунгэн Ма, Цюаньлинь Лю

Спектр ближнего инфракрасного диапазона (NIR) содержит характерные колебательные полосы поглощения многочисленных органических функциональных групп. Светоизлучающие диоды с люминофорным преобразованием NIR (pc-LED) вызывают растущий интерес в таких областях, как неразрушающий контроль и ночное видение. В 2016 году компания Osram сообщила о первом ПК-светодиоде NIR SFH4735 с низкой выходной мощностью (16 мВт при 350 мА) и ограниченной длиной волны. Кроме того, люминесцентные контрастные вещества, работающие во втором окне биологической визуализации (1000-1800 нм), демонстрируют более низкие коэффициенты поглощения и рассеяния тканями в отличие от традиционного первого окна (750-950 нм), тем самым обеспечивая повышенную глубину обнаружения и улучшенное качество изображения. -коэффициент шума. Примечательно, что люминесценция Cr3+ при использовании среды кристаллического поля находится в ближнем ИК-диапазоне, как показано на диаграмме Танабе-Сугано. Присутствие Cr4+ ([Ar]3d2) способно расширить излучение до ближнего ИК-диапазона, но эффективность неудовлетворительна из-за плохого термического тушения люминесценции при комнатной температуре. Напротив, люминофоры, легированные ионами лантаноидов, обычно демонстрируют узкополосное мультиплетное излучение, что делает настройку спектра сложной задачей. Следовательно, становится крайне важным исследовать методы достижения широкополосной БИК-люминесценции посредством ионного легирования и структурного состава.

В новой статье, опубликованной в журнале Light Science & Application, группа исследователей во главе с профессором Цюаньлином Лю из Школы материаловедения и инженерии Университета науки и технологий Пекина, Китай, и его коллегами разработали первый в истории NIR-спектрометр. Ⅱ Широкополосная люминесценция на основе интервального переноса заряда (IVCT) Cr3+-Cr3+ → Cr2+,Cr4+ в магентоплюмбите типа LaMgGa11O19. Из-за большого количества ионов Cr3+ LaMgGa11O19 демонстрирует двойное излучение (NIR-Ⅰ, 890 нм и NIR-Ⅱ, 1200 нм) с полной шириной на полувысоте (FWHM) 626 нм и внешней эффективностью люминесценции 18,9%. Они также наблюдали поведение антитермического тушения люминесценции (432% при 290 К по сравнению с @ 80 К) целевой люминесценции NIR-Ⅱ.

Они наблюдали БИК-Ⅰ-люминесценцию при низкой концентрации ионов Cr3+, тогда как БИК-Ⅱ-люминесценция появляется при увеличении концентрации ионов Cr3+ до 0,5. При высокой концентрации легирования ионами Cr3+ сигналы возбуждения и поглощения ионов Cr4+ проследить невозможно. Кроме того, в отличие от ионов Cr4+, ​​они обнаружили значительно большее время затухания люминесценции (2,3 мс), связанное с этой аномальной люминесценцией NIR-Ⅱ. Потенциальное применение люминофора LaMgGa11O19:Cr3+ в качестве светоизлучающего преобразователя при неразрушающем анализе, проникновении в ткани и ночном видении на большие расстояния продемонстрировано путем изготовления NIR pc-LED.

Световая наука и приложения

10.1038/s41377-023-01219-х

25 июля 2023 г.

Отказ от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за достоверность пресс-релизов, публикуемых на EurekAlert! содействующими учреждениями или за использование любой информации через систему EurekAlert.