Materiais luminescentes com dupla

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 10773 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Os fósforos de modo duplo baseados em GdVO4 foram sintetizados com sucesso através de uma abordagem hidrotérmica. A análise de difração de raios X determinou a estrutura tetragonal, bem como o grupo espacial de produtos I41/AMD, comparando com um padrão de referência no. ICDD #01-072-0277. A morfologia dos fósforos produzidos foi confirmada por microscopia eletrônica de transmissão e microscopia eletrônica de varredura. A análise de espectroscopia detalhada revelou propriedades de luminescência ajustáveis ​​com um conteúdo crescente de Yb3+ em séries de GdVO4: x% Yb3+, y% Tm3+, 5% Eu3+ (x = 5, 10, 15, 20; y = 0,1, 0,5, 1) fósforos. Para os fósforos codopados com Yb3+, Tm3+ e Eu3+-, observamos bandas relacionadas às transições 1G4 → 3H6 e 1G4 → 3F4 dos íons Tm3+, ocorridas através do mecanismo cooperativo de conversão ascendente, onde dois íons Yb3+ próximos estavam envolvidos na absorção no infravermelho próximo. Além disso, o GdVO4: 20% Yb3+, 0,5% Tm3+, 5% Eu3+ mostrou a sintonia de cor mais notável desde a cor vermelha (x = 0,6338, y = 0,3172) sob UV até a cor azul (x = 0,2640, y = 0,1988) sob NIR excitação, que pode ser aplicada na atividade antifalsificação.

Materiais inorgânicos dopados com íons lantanídeos (Ln3+) desempenham um papel significativo em muitos campos da vida cotidiana, com base em suas inúmeras aplicações como lasers, fósforos de película fina, na administração de medicamentos, bioimagem ou antifalsificação1,2,3,4,5 ,6,7. O último grupo citado é composto por diversos meios nos quais são implementadas etiquetas antifalsificação, como códigos de barras, tintas, hologramas, RFID (Identificação por Radiofrequência). Todas as abordagens de segurança acima mencionadas têm as suas limitações e, portanto, não podem ser aplicadas, por exemplo, em roupas ou marcações de documentos, que podem ser regularmente tratadas com água, agentes de lavagem ou radiação UV. Fibras de celulose recentemente desenvolvidas modificadas com fósforos inorgânicos8,9,10,11,12 são preparadas através de um método NMMO (N-Metilmorfolina-N-Óxido) ecologicamente correto. Como resultado, as chamadas fibras Tencel podem ser utilizadas para modificação de papel ou como parte do tecido. Além disso, durante este rigoroso processo de preparação das fibras, o modificador luminescente utilizado deve se destacar pela sua excelente estabilidade. Em nossa pesquisa, escolhemos fósforos de modo duplo baseados em GdVO4 com base em sua forte absorção de energia, bem como na alta eficiência dos processos de transferência de energia . Outra vantagem dos fósforos à base de vanadato como um tipo alternativo de material em comparação aos fósforos à base de flúor é a sua alta estabilidade térmica, benéfica, por exemplo, na aplicação de diodos emissores de luz, em que a temperatura de operação excede 100 °C16. Em comparação com os materiais de vanadato, comumente usados ​​em aplicações de fósforo, os materiais de flúor não são apenas sensíveis a altas temperaturas, mas também à contaminação da superfície que pode influenciar acidentalmente as propriedades espectroscópicas, como o tempo de vida da luminescência ou a cor da emissão .

Ao contrário da influência acidental, o impacto intencional na intensidade e nas diferentes cores de luminescência sob excitação UV ou NIR é causado pela concentração especificada do dopante Ln3+. Materiais dopados com terras raras que exibem luminescência de modo duplo possuem vasto potencial para diversas aplicações . Quando uma combinação de íons capazes de absorver energia com diversos valores de energia com base em sua estrutura eletrônica é usada, uma sintonia de cor de luminescência única pode ser alcançada. A combinação perfeita para obter luminescência sintonizável é o sistema composto por íons Yb3+, Tm3+ e Eu3+. Aqui, a excitação NIR de 980 nm pode ser absorvida por Yb3+ e após a transferência de dois ou mais fótons para os íons Tm3+ e Eu3+, é observada uma emissão de conversão ascendente visível, que é altamente dependente da relação Tm3+ e Eu3+. Além disso, sob irradiação UV, existe a possibilidade de excitação direta do Eu3+ ou transferência de energia da matriz do ortovanadato para os íons dopantes - em ambos os casos, é observada uma emissão vermelha associada ao Eu3+22,23.