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Jul 27, 2023

Um material, muitas possibilidades via enriquecimento de luminescência em nanofósforos La2Zr2O7:Tb3+ para aplicações auxiliadas por estímulos forenses

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 8898 (2022) Citar este artigo 1362 Acessos 12 Citações Detalhes das métricas Projetar um único material com aplicações multidirecionais é crucial para

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 8898 (2022) Citar este artigo

1362 acessos

12 citações

Detalhes das métricas

Projetar um único material com aplicações multidirecionais é crucial para melhorar a produtividade, baixo custo, flexibilidade, menor consumo de energia, etc. Para atingir esses requisitos, novas estruturas de design e materiais de alto desempenho são urgentemente necessários. Os nanofósforos dopados com lantanídeos têm os maiores pontos fortes e capacidade para ajustar suas aplicações em várias dimensões. No entanto, as aplicações do nanofósforo na visualização de impressões digitais latentes, no combate à falsificação e em géis/filmes luminescentes ainda estão em sua infância. Este estudo demonstrou uma estratégia simples para aumentar a luminescência de nanofósforos de La2Zr2O7 dopados com Tb3 + (1-11% em mol), conjugando vários fluxos através de uma rota simples de combustão de solução. Os espectros de emissão de fotoluminescência revelam picos intensos em ~ 491, 546, 587 e 622 nm, que surgem das transições 5D4 → 7FJ (J = 6, 5, 4, 3) dos íons Tb3+, respectivamente. A maior intensidade de emissão foi alcançada no nanofósforo assistido por fluxo de NH4Cl em comparação com amostras assistidas por NaBr e NH4F. As imagens colorimétricas de impressões digitais visualizadas usando o nanofósforo otimizado em superfícies forenses exibem detalhes de cristas de nível –III, incluindo poros de suor, a largura das cristas, o ângulo de bifurcação e a distância sucessiva entre os poros de suor, etc. apoiam claramente a afirmação “nunca foram encontradas duas pessoas com as mesmas impressões digitais”. A tinta de segurança antifalsificação foi formulada usando nanofósforo otimizado e vários padrões foram projetados por meio de serigrafia simples e tecnologias de caneta de imersão. A informação codificada foi descriptografada apenas sob luz ultravioleta de 254 nm. Todos os padrões projetados exibem não apenas sua aparência e como funciona melhor. Como contribuição sinérgica de luminescência aprimorada do nanofósforo preparado, foram fabricados os filmes emissivos verdes, que apresentam excelente flexibilidade, uniformidade e transparência na iluminação de luz normal e ultravioleta de 254 nm. Os resultados acima mencionados revelaram que os NPs La2Zr2O7: Tb3+ (7 mol%) assistidos por fluxo de NH4Cl preparados são considerados os melhores candidatos para aplicações multidimensionais.

Nas últimas décadas, a procura global de energia expandiu-se dramaticamente desde a revolução industrial e, portanto, houve necessidade de desenvolver tecnologias inovadoras para satisfazer essas procuras1,2. Para mitigar este problema, a produção de luz artificial foi uma das áreas onde os cientistas demonstraram um grande interesse em explorar os materiais e métodos para projetar e desenvolver dispositivos de menor consumo de energia3,4. Nanofosfores (NPs) dopados com íons de terras raras (RE) foram candidatos cruciais que têm sido amplamente utilizados em iluminação de estado sólido, displays eficientes com alto brilho, excelente eficiência de luminescência e competências superiores de economia de energia, devido às suas boas propriedades térmicas e químicas. estabilidade5,6,7,8. Geralmente, 4f parcialmente preenchido. os elétrons dos íons RE são protegidos por orbitais preenchidos com 5 s e 5p, devido aos quais 4f. as transições eletrônicas eram defendidas por campos externos9. Estes 4f.-4f. as transições eletrônicas dos íons RE resultam em emissões estreitas e uma vida útil mais longa, o que o torna incomparável com outros NPs e doravante versátil em usos .

O aumento da intensidade da fotoluminescência (PL) dos NPs foi considerado uma tarefa importante para a comunidade de pesquisa. Nesse aspecto, diversas estratégias foram desenvolvidas até o momento, como compensação de carga, utilização de fluxos, criação de assimetria no campo cristalino, etc.11,12. Entre eles, os fluxos são os mais importantes na síntese do fósforo e, assim, melhoram as características ópticas. Eles servem como meio de incorporação de ativadores, diminuindo a temperatura de queima e melhorando a cristalinidade do fósforo13. Foi demonstrado que fluxos, incluindo NaCl, KF, BaF2, NaF, LiF, BaCl2, etc. têm um efeito favorável na distribuição do tamanho do cristalito e na intensidade de emissão . A seleção de materiais hospedeiros inorgânicos quimicamente e termicamente estáveis, que possam reter os íons dopantes de maneira eficaz, foi altamente necessária. Até o momento, diversos hospedeiros, como sulfetos, silicatos, boratos, tungstato, molibdatos, fosfatos, etc., foram extensivamente estudados18,19,20,21,22,23,24. Entre eles, os pirocloros do tipo A2B2O7, especialmente o La2Zr2O7 (LZO), têm recebido recentemente muita atenção da comunidade científica de materiais devido às suas propriedades intrigantes, como flexibilidade estrutural, capacidade de acomodar um grande número de dopantes, alta estabilidade térmica e química, excelente condutividade de oxigênio, alta constante dielétrica e assim por diante25,26,27. Como resultado, os pirocloros LZO foram considerados uma classe crucial de materiais funcionais, que oferece uma ampla gama de aplicações, como energia renovável, catálise, hospedeiros de resíduos nucleares, cintiladores, fósforos, sensores térmicos, etc.28,29.