Fénymoduláló kolloidrészecskék felkonvertáló emissziójának tanulmányozása szuszpenzióban és kompozit bevonatokban

Study of the upconverting emission of light modulating colloid particles in suspensions and composite coatings

Abstract

Upconverting colloid particles are able to convert multiple photons of lower energy into a photon of higher energy, and due to this property they are promising in many applications. The aim of our research work is to synthesize upconverting particles and study the energy transfer processes between the particles, dye molecules and semiconductor materials in thin film model systems, which is relevant in applications such as developing solar cells and photocatalysts which utilize a broad wavelength spectrum of solar light. Upconverting NaYF₄: Yb, Tm/Er and LaF₃: Yb, Tm/Er nanoparticles with different compositions were synthesized and characterized, and their upconverting emission under near infrared excitation was studied in their suspensions and composite coatings made of different matrix materials. Coatings containing upconverting particles and TiO₂ semiconductor material were immersed in aqueous solutions of rhodamine 6G fluorescent dye molecules, and the energy transfer processes between the components were investigated.

Összefoglaló

A felkonvertáló kolloidrészecskék képesek több foton elnyelésével kisebb energiájú fényt nagyobb energiájú fénnyé alakítani, melynek számos ígéretes alkalmazási területe létezik. Kutatómunkánk célja felkonvertáló részecskék előállítása, valamint a részecskék, színezékek és félvezető rendszerek közötti energiaátadási folyamatok tanulmányozása vékony bevonatok modellrendszerében, mely gyakorlati szempontból nagy jelentőséggel bír, például a napfény kiterjesztett hullámhossztartományát hasznosító napelemek és fotokatalizátorok fejlesztésében. Különböző összetételű NaYF₄: Yb, Tm/Er és LaF₃: Yb, Tm/Er nanorészecskéket állítottunk elő és jellemeztünk, továbbá részletesen tanulmányoztuk közeli infravörös gerjesztés hatására mutatott felkonvertáló emissziójukat szuszpenzióikban és különböző mátrixanyagú kompozit bevonataikban. Felkonvertáló részecskéket és TiO₂ félvezető anyagot egyaránt tartalmazó mintákat rodamin 6G fluoreszcens színezék oldatába helyezve tanulmányoztuk az energiaátadási folyamatokat a komponensek között.