デュアル発光素材

Scientific Reports volume 13、記事番号: 10773 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

GdVO4 ベースのデュアルモード蛍光体は、水熱法により合成に成功しました。 Ｘ線回折分析により、生成物の正方晶構造およびＩ４１／ａｍｄ空間群を基準パターン番号１０と比較することにより決定した。 ICDD #01-072-0277。 得られた蛍光体の形態は、透過型電子顕微鏡法および走査型電子顕微鏡法によって確認した。 詳細な分光分析により、一連の GdVO4: x% Yb3+、y% Tm3+、5% Eu3+ (x = 5、10、15、20; y = 0.1、0.5、1) 蛍光体における Yb3+ 含有量の増加に伴う調整可能な発光特性が明らかになりました。 Yb3+、Tm3+、および Eu3+ を共ドープした蛍光体の場合、Tm3+ イオンの 1G4 → 3H6 および 1G4 → 3F4 遷移に関連するバンドが観察されました。これらのバンドは、近くにある 2 つの Yb3+ イオンが近赤外吸収に関与する協調的なアップコンバージョン機構を通じて発生しました。 さらに、GdVO4: 20% Yb3+、0.5% Tm3+、5% Eu3+ は、UV 下の赤色 (x = 0.6338、y = 0.3172) から NIR 下の青色 (x = 0.2640、y = 0.1988) まで、最も優れた色調整性を示しました。励起は、偽造防止活動に適用できます。

ランタニドイオン（Ln3+）をドープした無機材料は、レーザー、薄膜蛍光体、ドラッグデリバリー、バイオイメージング、または偽造防止などの数多くの用途に基づいて、日常生活の多くの分野で重要な役割を果たしています1、2、3、4、5。 、6、7。 最後に述べたグループは、バーコード、インク、ホログラム、RFID (Radio Frequency Identification) など、偽造防止タグが実装されたいくつかのメディアで構成されます。 前述のセキュリティ手法にはいずれも限界があるため、水、洗剤、または紫外線で定期的に処理される可能性のある衣服や文書のマーキングには適用できません。 最近開発された無機蛍光体で修飾されたセルロース繊維 8、9、10、11、12 は、環境に優しい NMMO (N-メチルモルホリン-N-オキシド) 法によって製造されています。 その結果、いわゆるテンセル繊維が紙の改質や生地の一部として使用される可能性があります。 また、繊維調製のこの厳格​​なプロセス中に、使用される発光改質剤は優れた安定性を備えていなければなりません。 私たちの研究では、強力なエネルギー吸収とエネルギー伝達プロセスの高効率に基づいて、GdVO4 ベースのデュアルモード蛍光体を選択しました 13、14、15。 フッ化物系蛍光体に対する代替材料としてのバナジン酸塩系蛍光体のもう 1 つの利点は、その高い熱安定性であり、動作温度が 100 °C を超える発光ダイオード用途などに有益です16。 蛍光体用途で一般的に使用されるバナジン酸塩材料と比較して、フッ化物材料は高温に弱いだけでなく、ルミネッセンス寿命や発光色などの分光特性に誤って影響を与える可能性のある表面汚染にも敏感です17。

偶然の影響とは対照的に、UV または NIR 励起下での強度および異なる発光色への意図的な影響は、指定された Ln3+ ドーパント濃度によって引き起こされます。 デュアルモード発光を示す希土類ドープ材料は、さまざまな用途に大きな可能性を秘めています18、19、20、21。 電子構造に基づいてさまざまなエネルギー値を持つエネルギーを吸収できるイオンを組み合わせて使用​​すると、独自の発光色調整機能を実現できます。 調整可能な発光を得るための完璧な組み合わせは、Yb3+、Tm3+、および Eu3+ イオンを含むシステムです。 ここで、980 nm の NIR 励起は Yb3+ によって吸収され、2 つ以上の光子が Tm3+ および Eu3+ イオンに向かって移動した後、目に見えるアップコンバージョン発光が観察されます。これは Tm3+ と Eu3+ の比に大きく依存します。 また、UV 照射下では、直接 Eu3+ 励起またはオルトバナジン酸マトリックスからドーパント イオンへのエネルギー移動の可能性があり、どちらの場合も Eu3+ に関連する赤色発光が観察されます 22,23。