Синтез наноразмерных люминофоров Gd2O3:Nd3+ полимерно-солевым методом и исследование их основных характеристик
Российский научный фонд (РНФ), Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами, 19-19-00596
Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ), Аспиранты, 20-32-90199
Матросова А.С.1,2,3, Кузьменко Н.К.2, Евстропьев C.К.1,2,3,4, Асеев В.А.2, Данилович Д.П.4, Никоноров Н.В.2, Игнатьев А.И.2, Демидов В.В.1,3, Дукельский К.В.1,2,5
1Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова, Санкт-Петербург, Россия
2Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
3Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия
4Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет), Санкт-Петербург, Россия
5Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, Санкт-Петербург, Россия
Email: demidov@goi.ru
Поступила в редакцию: 1 февраля 2021 г.
В окончательной редакции: 1 февраля 2021 г.
Принята к печати: 5 февраля 2021 г.
Выставление онлайн: 24 февраля 2021 г.
Рассмотрены вопросы получения наноразмерных люминофоров Gd2O3:Nd3+ с использованием жидкостного полимерно-солевого метода. В рамках указанного метода установлена двойная роль поливинилпирролидона (ПВП) как органического растворителя в процессе синтеза. С одной стороны, он стабилизирует процесс образования кристаллов Gd2O3, препятствуя их неконтролируемому росту и агломерации, а с другой, выполняет функцию топлива при разложении (горении), способствуя повышению температуры реакции и оказывая тем самым влияние на структурные и эмиссионные свойства люминофоров. Показано, что последовательное высушивание исходного однородного раствора, содержащего соли гадолиния и неодима, а также ПВП, при комнатной температуре в течение 24 h и термическая обработка при температуре 1000oC в течение 2 h делают возможным получение высоколюминесцентных в ближней инфракрасной области спектра люминофоров Gd2O3:Nd3+, кристаллы которых характеризуются преимущественно кубической структурой и средним размером около 40 nm. Экспериментально подтверждено, что разработанный метод подходит для модификации полых антирезонансных световодов из кварцевого стекла тонкопленочными покрытиями на основе синтезированного материала и не приводит к структурной и фазовой трансформации сформированных кристаллов Gd2O3. Обнаружено, что эмиссионные спектры наноразмерных люминофоров Gd2O3:Nd3+, полученных полимерно-солевым методом при температурах 550 и 1000oC, идентичны, а именно: 1) форма пиков люминесценции одинакова для двух указанных режимов термической обработки независимо от интенсивности, 2) основной пик люминесценции располагается вблизи длины волны 1064 nm и соответствует электронному переходу 4F3/2-4I11/2, 3) дополнительные пики люминесценции располагаются вблизи длин волн 900 и 1340 nm и отвечают электронным переходам 4F3/2-4I9/2 и 4F3/2-4I13/2 соответственно. Ключевые слова: люминофор, наночастицы, нанопорошок, полимерно-солевой метод, поливинилпирролидон, сесквиоксид гадолиния, неодим, люминесценция, полый световод, сенсор.
- Gordon W.O., Carter J.A., Tissue B.M. // J. Lumin. 2004. V. 108. N 1-4. P. 339-342
- Das G.K., Heng B.C., Ng S.-C., White T., Loo J.S.C., D'Silva L., Padmanabhan P., Bhakoo K.K., Selvan S.T., Tan T.T.Y. // Langmuir. 2010. V. 26. N 11. P. 8959-8965
- Guo H., Dong N., Yin M., Zhang W., Lou L., Xia S. // J. Phys. Chem. B. 2004. V. 108. N 50. P. 19205-19209
- Xu L., Yu Y., Li X., Somesfalean G., Zhang Y., Gao H., Zhang Z. // Opt. Mater. 2008. V. 30. N 8. P. 1284-1288
- Goldys E.M., Drozdowicz-Tomsia K., Jinjun S., Dosev D., Kennedy I.M., Yatsunenko S., Godlewski M. // J. Am. Chem. Soc. 2006. V. 128. N 45. P. 14498-14505
- Iwako Y., Akimoto Y., Omiya M., Ueda T., Yokomori T. // J. Lumin. 2010. V. 130. N 8. P. 1470-1474
- Haghi A.K., Oluwafemi O.S., Jose J.P., Maria H.J. Advances in Materials Science. V. 4. Composites and Nanocomposites. Apple Academic Press, 2013. 230 p
- Banik B.K., Bandyopadhyay D. Advances in Microwave Chemistry. CRC Press, 2018. 534 p
- Xiao H., Li P., Jia F., Zhang L. // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. N 50. P. 21034-21041
- Garcia-Murillo A., Le Luyer C., Garapon C., Dujardin C., Bernstein E., Pedrini C., Mugnier J. // Opt. Mater. 2002. V. 19. N 1. P. 161-168
- Pang M.L., Lin J., Fu J., Xing B., Luo C.X., Han Y.C. // Opt. Mater. 2003. V. 23. N 3-4. P. 547-558
- Liu G., Hong G., Sun D. // Powder Technol. 2004. V. 145. P. 149-153
- Liu X., Zhou F., Gu M., Huang S., Liu B., Ni C. // Opt. Mater. 2008. V. 31. N 2. P. 126-130
- Ye X., Gao W., Xia L., Nie H., Zhuang W. // J. Rare Earths. 2010. V. 28. N 3. P. 345-350
- Morales Ramirez A. de J., Garcia Murillo A., Carrillo Romo F. de J., Garcia Hernandez M., Jaramillo Vigueras D., Chaderyron G., Boyer D. // Mater. Res. Bulletin. 2010. V. 45. N 1. P. 40-45
- Dhananjaya N., Nagabhushana H., Nagabhushana B.M., Rudraswamy B., Shivakumara C., Chakradhar R.P.S. // Bull. Mater. Sci. 2012. V. 35. N 4. P. 519-527
- Abhilash Kumar R.G., Hata S., Gopchandran K.G. // Ceram. Int. 2013. V. 39. N 8. P. 9125-9136
- Wang Z., Wang P., Zhong J., Liang H., Wang J. // J. Lumin. 2014. V. 52. P. 172-175
- Dhananjaya N., Nagabhushana H., Sharma S.C., Rudraswamy B., Shivakumara C., Nagabhushana B.M. // J. Alloys and Comp. 2014. V. 587. P. 755-762
- Jain A., Hirata G.A. // Ceram. Int. 2016. V. 42. N 5. P. 6428-6435
- Singh S.K., Kumar K., Rai S.B. // Sens. Act. A. 2009. V. 149. N 1. P. 16-20
- Kumar A., Esteves da Silva J.C.G., Kumar K., Swart H.C., Maurya S.K., Kumar P., Tiwari S.P. // Mat. Res. Bull. 2019. V. 112. P. 28-37
- Kolesnikov I.E., Kalinichev A.A., Kurochkin M.A., Mamonova D.V., Kolesnikov E.Yu., Kurochkin A.V., Lahderanta E., Mikhailov M.D. // J. Lumin. 2018. V. 204. P. 506-512
- Kolesnikov I.E., Golyeva E.V., Kalinichev A.A., Kurochkin M.A., Lahderanta E., Mikhailov M.D. // Sens. Act. B: Chemical. 2016. V. 243. P. 338-345
- Skripka A., Benayas A., Marin R., Canton P., Hemmer E., Vetrone F. // Nanoscale. 2017. V. 9. N 9. P. 3079-3085
- Ray R., Biswas S., Das S., Patra M. // AIP Conf. Proc. 2012. V. 1447. P. 319-320
- Zinkevich M. // Prog. Mater. Sci. 2007. V. 52. N 4. P. 597-647
- Guo H., Yang X., Xiao T., Zhang W., Lou L., Mugnier J. // Appl. Surf. Sci. 2004. V. 230. N 14. P. 215-221
- Ou M., Qiao H., Fu R., Hu Y., Yang C., Yin H. // Appl. Opt. 2019. V. 58. N 18. P. 4858-4865
- Atabaev T.S., Vu H.H.T., Piao Z., Hwang Y.-H., Kim H.-K. // J. Alloys and Comp. 2012. V. 541. P. 263-268
- Tamrakar R.K., Bisen D.P., Brahme N. // J. Radiation Research and Appl. Sci. 2014. V. 7. N 4. P. 550-559
- Sun L., Yao J., Liu C., Liao C., Yan C. // J. Lumin. 2000. V. 87-89. P. 447-450
- Zatsepin D.A., Boukhvalov D.W., Zatsepin A.F., Kuznetsova Yu.A., Mashkovtsev M.A., Rychkov V.N., Shur V.Ya., Esin A.A., Kurmaev E.Z. // Appl. Surf. Sci. 2018. V. 436. P. 697-707
- Ferrara M.C., Altamura D., Schioppa M., Tapfer L., Nichelatti E., Pilloni L., Montecchi M. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. N 22. P. 225408
- Koczkur K.M., Mourdikoudis S., Polavarapu L., Skrabalak S.E. // Dalton Trans. 2015. V. 44. N 41. P. 17883-17905
- Evstropiev S.K., Kislyakov I.M., Bagrov I.V., Belousova I.M. // Polym. Adv. Technol. 2016. V. 27. N 9. P. 314-317
- Rabiei M., Palevicius A., Monshi A., Nasiri S., Vilkauskas A., Janusas G. // Nanomaterials. 2020. V. 10. N 9. P. 1627
- Evstropiev S.K., Soshnikov I.P., Kolobkova E.V., Evstropyev K.S., Nikonorov N.V., Khrebtov A.I., Dukelskii K.V., Kotlyar K.P., Oreshkina K.V., Nashekin A.V. // Opt. Mater. 2018. V. 82. P. 81-87
- Jamnezhad H., Jafari M. // J. Magn. Magn. Mater. 2016. V. 408. P. 164-167
- Le Luyer C., Garcia-Murillo A., Bernstein E., Mugnier J. // J. Raman Spectr. 2003. V. 34. N 3. P. 234-239
- Kumar G.A., Lu J., Kaminskii A.A., Ueda K., Yagi H., Yanagitani T., Unnikrishnan N.V. // IEEE J. Quantum Electron. 2006. V. 42. N 7. P. 643-650
- Kumar G.A., Lu J., Kaminskii A.A., Ueda K., Yagi H., Yanagitani T., Unnikrishnan N.V. // IEEE J. Quantum Electron. 2004. V. 40. N 6. P. 747-758
- https://www.americanelements.com/gadolinium-oxide- nanoparticles-nanopowder-12064-62-9
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.
