For nylig har afdelingen for avancerede lasere og optoelektroniske funktionelle materialer ved Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM) under det kinesiske videnskabsakademi (CAS) undersøgt mekanismen for luminescensspektrale ændringer af Eu2+ i bariumborat glas gennem elektron paramagnetisk resonans (EPR), og de relaterede forskningsresultater er opsummeret i artiklen "Electron paramagnetic resonance and luminescence properties of Eu2+ in barium borate glass". Forskningsresultaterne blev offentliggjort i Ceramics?International under titlen "Electron paramagnetic resonance and luminescence properties of Eu2+ in oxyfluoride barium borate glasses".
Alkalimetalboratglas bruges ofte som selvlysende substratglas til sjældne jordarters ioner på grund af deres høje gennemsigtighed og gode opløselighed af sjældne jordarter. Eu2+ er en almindelig selvlysende ion af sjældne jordarter, og den er normalt dopet som en aktivatorion i substratmaterialer såsom glas og fosfor. 5d energiniveauet i det ydre lag af Eu2+ er modtageligt for påvirkningen fra det ydre miljø for at producere en energiniveauopdeling, hvilket fører til en luminescensbølgelængdegenerering af 5d{ {4}}f spring af Eu2+. spring af luminescensbølgelængdeforskydningen. Som et resultat kan Eu2+ udsende lys, der spænder fra violet til rødt afhængigt af substratmaterialet, hvilket gør Eu2+-doterede materialer meget alsidige.
Det elektron paramagnetiske resonansspektrum (EPR) af Eu2+ er karakteriseret ved et "U"-formet spektrum, så EPR kan bruges til at detektere tilstedeværelsen af Eu2+ og miljøet i koordinationsfeltet omkring Eu2+. I denne undersøgelse blev effekten af glaskomponenter på ligandfeltstyrken omkring Eu2+ analyseret ved at undersøge ændringerne af de karakteristiske EPR-signaltoppe for Eu2+ i prøver af bariumboratglas.
Det Eu2+-doterede bariumboratglas blev fremstillet under CO-atmosfære, og mekanismen for Eu2+-fluorescensspektralændring blev undersøgt. Det har vist sig, at stigningen i bariumindholdet i glasset fører til en forøgelse af intensiteten af koordinationsfeltet omkring Eu2+-ionerne og forøgelsen af 5d-energiniveauopdelingen af Eu2+, hvilket forårsager rødforskydning af emissionsspektrene. Introduktionen af fluor i glasset forårsager et fald i styrken af koordinationsfeltet omkring Eu2+-ionen, hvilket undertrykker det røde skift af emissionsspektret. I mellemtiden har det vist sig, at stigningen i Eu2+-koncentrationen også forårsager rødforskydning af emissionsspektret, som tilskrives effekten af elektronskyens ekspansion i 5d energiniveauet, hvilket fører til nedadgående forskydning af midten af 5d energiniveauet. Denne undersøgelse forklarer systematisk de to mekanismer, der forårsager bølgelængdeændringen af Eu2+-luminescens, og finder ud af, at fluoridioner kan give luminescenscentret et lavfelt-nær-nabo-koordinationsmiljø, baseret på hvilket studiet kan guide justering af luminescensfarven for Eu2+-doteret glas, fosfor og andre materialer.
Den relaterede forskning blev støttet af National Natural Science Foundation of China.
Fig. 1 (a) Skematisk rødforskydning af emissionsspektrene for BOxE10 og (b) BFxE10 glasprøver
Fig. 2 Rødforskudte skematiske diagrammer af emissionsspektrene for BO20Ey- og BF20Ey-glasprøver
