Химики смогли направленно улучшить свойства люминесцентных материалов

8 февраля 2024
75

Ученые ФИЦ «Институт катализа СО РАН» оптимизировали методику получения красных нанолюминофоров — люминесцентного материала для различных источников света и биовизуализации. Они применили направленный дизайн и выяснили, что добавка 30% кислорода в процесс синтеза позволяет повысить квантовый выход, отвечающий за яркость, практически до 70%. Исследование опубликовано в Journal of Rare Earths.

Нанолюминофор — наноматериал, преобразующий поглощаемую энергию в световое излучение в какой-либо области видимого спектра. Для источников теплого белого света востребованы красные люминофоры, синтезом которых занимаются ученые ФИЦ «Институт катализа СО РАН». Одна из ключевых характеристик этого вещества — квантовый выход. Он отображает отношение количества испускаемых фотонов к количеству поглощенных фотонов и отвечает за яркость. Ученые применили контролируемый дизайн и рассчитали оптимальное количество кислорода для процесса получения соединения — доля в 30% позволила повысить квантовый выход до рекордных на сегодня 69%.

Для синтеза нанолюминофора используют микропорошки оксида иттрия с добавленными в него ионами европия — делают мишень, а затем испаряют материал в газовой среде аргона под воздействием лазера. В кристаллической структуре исходного соединения есть дефекты — кислородные вакансии. Из-за них увеличивается затрачиваемая на люминесценцию энергия. Кроме того, они излучают синий, а не красный свет.

Решить проблему дефектов помогла добавка в газовую среду кислорода. Ученые определили, что оптимальная доля — 30%, но даже небольшая добавка кислорода позволяет улучшить стехиометрический состав наноматериала.