Matériaux luminescents à double

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 10773 (2023) Citer cet article

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Des luminophores bimodes à base de GdVO4 ont été synthétisés avec succès via une approche hydrothermale. L'analyse par diffraction des rayons X a déterminé la structure tétragonale ainsi que le groupe spatial I41/amd de produits en comparant avec un motif de référence no. ICDD #01-072-0277. La morphologie des luminophores produits a été confirmée par microscopie électronique à transmission et microscopie électronique à balayage. Une analyse spectroscopique détaillée a révélé des propriétés de luminescence accordables avec une teneur croissante en Yb3+ en série de GdVO4 : x % Yb3+, y % Tm3+, 5 % Eu3+ (x = 5, 10, 15, 20 ; y = 0,1, 0,5, 1) luminophores. Pour les luminophores codopés Yb3+, Tm3+ et Eu3+-, nous avons observé des bandes liées aux transitions 1G4 → 3H6 et 1G4 → 3F4 des ions Tm3+, produites par le mécanisme coopératif de conversion ascendante, où deux ions Yb3+ proches étaient impliqués dans l'absorption dans le proche infrarouge. De plus, le GdVO4 : 20 % Yb3+, 0,5 % Tm3+, 5 % Eu3+ a montré l'accordabilité de couleur la plus remarquable, de la couleur rouge (x = 0,6338, y = 0,3172) sous UV à la couleur bleue (x = 0,2640, y = 0,1988) sous NIR. excitation, qui peut être appliquée dans l’activité anti-contrefaçon.

Les matériaux inorganiques dopés aux ions lanthanides (Ln3+) jouent un rôle important dans de nombreux domaines de la vie quotidienne, en raison de leurs nombreuses applications telles que les lasers, les luminophores en couches minces, l'administration de médicaments, la bioimagerie ou la lutte contre la contrefaçon1,2,3,4,5. ,6,7. Ce dernier groupe est constitué de plusieurs supports dans lesquels sont implantés des tags anti-contrefaçon, tels que les codes-barres, les encres, les hologrammes, la RFID (Radio Frequency Identification). Chaque approche de sécurité mentionnée ci-dessus a ses limites et ne peut donc pas être appliquée au marquage des vêtements ou des documents, qui peuvent être régulièrement traités avec de l'eau, des produits de lavage ou des rayons UV. Des fibres de cellulose récemment développées et modifiées avec des phosphores inorganiques8,9,10,11,12 sont préparées via une méthode NMMO (N-méthylmorpholine-N-oxyde) respectueuse de l'environnement. En conséquence, les fibres dites Tencel peuvent être utilisées pour modifier le papier ou comme partie du tissu. De plus, lors de ce processus rigoureux de préparation des fibres, le modificateur luminescent utilisé doit se démarquer par son excellente stabilité. Dans nos recherches, nous avons choisi des luminophores bimodes à base de GdVO4 en raison de leur forte absorption d'énergie ainsi que de la haute efficacité des processus de transfert d'énergie13,14,15. Un autre avantage des luminophores à base de vanadate comme type de matériau alternatif par rapport aux luminophores à base de fluorure est leur haute stabilité thermique, bénéfique dans les applications de diodes électroluminescentes, dans lesquelles la température de fonctionnement dépasse 100 °C16. Par rapport aux matériaux vanadate, couramment utilisés dans les applications de phosphore, les matériaux fluorés sont non seulement sensibles aux températures élevées mais également à la contamination de surface qui peut accidentellement influencer les propriétés spectroscopiques telles que la durée de vie de la luminescence ou la couleur d'émission17.

Contrairement à l'influence accidentelle, l'impact intentionnel sur l'intensité et les différentes couleurs de luminescence sous excitation UV ou NIR est provoqué par la concentration de dopant Ln3+ spécifiée. Les matériaux dopés aux terres rares présentant une luminescence bimode possèdent un vaste potentiel pour diverses applications18,19,20,21. Lorsqu’une combinaison d’ions capables d’absorber de l’énergie avec diverses valeurs d’énergie basées sur leur structure électronique est utilisée, une accordabilité unique des couleurs de luminescence peut être obtenue. La combinaison parfaite pour obtenir une luminescence accordable est le système comprenant les ions Yb3+, Tm3+ et Eu3+. Ici, l'excitation NIR de 980 nm peut être absorbée par Yb3+ et après avoir transféré deux photons ou plus vers les ions Tm3+ et Eu3+, une émission de conversion ascendante visible est observée, qui dépend fortement du rapport Tm3+ et Eu3+. De plus, sous irradiation UV, il existe une possibilité d'excitation directe de Eu3+ ou de transfert d'énergie de la matrice d'orthovanadate aux ions dopants. Dans les deux cas, une émission rouge associée à Eu3+ est observée22,23.