Propiedades de luminiscencia inducida por fuerza del compuesto aniónico híbrido Ba2Gd(BO32Cl∶Ln

HE Wei ,  

PAN Xin ,  

YANG Rujun ,  

ZHUANG Yixi ,  

XIE Rongjun ,  

摘要

Los materiales luminiscentes inducidos por fuerza poseen la propiedad única de convertir la estimulación mecánica en emisión de fotones, por lo que se aplican ampliamente en campos de detección mecánica como diagnóstico de salud estructural, protección anticounterfección, bioingeniería y piel electrónica. Sin embargo, los tipos reportados de materiales luminiscentes inducidos por fuerza son limitados, y la comprensión del proceso de transición de portadores relacionado con la luminiscencia inducida por fuerza no es profunda, lo que limita en gran medida su desarrollo y aplicación. Para abordar estos problemas, este trabajo desarrolló un nuevo material luminiscente inducido por fuerza híbrido aniónico Ba2Gd(BO32Cl∶Ln (Ln = Eu, Tb, Dy, Sm, Nd), y exploró sus propiedades de fotoluminiscencia y los procesos relacionados de transición de portadores. El estudio empleó difracción de rayos X en polvo, microscopía electrónica de barrido y técnicas espectroscópicas estacionarias y transitorias bajo excitación multimodal para investigar la estructura, morfología, fotoluminiscencia y luminiscencia inducida por fuerza de las muestras, proponiendo un posible mecanismo de emisión para el material. Los resultados muestran que bajo excitación lumínica a 280 nm, los picos de emisión de Ba2Gd⁃(BO32Cl∶Eu están ubicados en 536, 594, 613, 625, 654, 695, y 710 nm; el primer pico ancho y los demás picos estrechos corresponden respectivamente a la emisión de Eu2+ y Eu3+, indicando que Eu está en un estado de valencia mixta. Bajo la acción mecánica, Ba2Gd(BO32Cl∶Eu exhibe casi exclusivamente la emisión de luz naranja-roja de Eu3+, lo que probablemente se debe a la excitación preferencial de los electrones de la banda de valencia en la matriz. Además, la concentración óptima de dopaje de Eu para la fotoluminiscencia y la luminiscencia inducida por fuerza es del 2%. A energías de impacto entre 0,23 y 1,55 mJ, la intensidad de la luminiscencia inducida por fuerza es linealmente proporcional a la energía de impacto. Cambiando el tipo de elemento lantánido dopante, se logró extender la luminiscencia inducida por fuerza desde la región visible hasta la región del infrarrojo cercano. Este trabajo ofrece una perspectiva para explicar el mecanismo de luminiscencia inducida por fuerza en materiales con estado de valencia mixto y presenta un valor potencial para aplicaciones en el campo de la detección de esfuerzos.

关键词

luminiscencia inducida por fuerza; materiales luminiscentes dopados con tierras raras; compuestos aniónicos híbridos; transferencia de energía; mecanismo de luminiscencia inducida por fuerza

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