Химики синтезировали новый люминофор

Химики из Уральского федерального университета и Института химии твердого тела УрО РАН синтезировали новое вещество 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 Li_xLa₃M₂O₁₂, 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 радиолюминисценцией, 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, так же 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 зависят спектры отражения, возбуждения и люминесценции от концентрации и температуры вещества, химики провели комплексное спектрально-люминесцентное исследование. Им удалось соотнести отдельные эмиссионные полосы, то есть небольшие участки спектра свечения, с F-центрами — точечными дефектами, как правило, поглощающими излучение в видимой части спектра.

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. Инфракрасное излучение активно применяется в медицине, различных оптических системах и, например, для анализа загрязненности воздуха.

«Несмотря на неожиданные результаты и невозможность получить широкую интенсивную эмиссию в видимой области спектра при УФ возбуждении, данная работа позволила установить природу собственных центров люминесценции в гранате Li₇La₃Hf₂O₁₂», — заключил соавтор работы, доцент, старший научный сотрудник Уральского федерального университета Алексей Ищенко.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.