Luminoivat lasit
Oksa, Jaakko (2018-05-23)
Luminoivat lasit
Oksa, Jaakko
(23.05.2018)
Tätä artikkelia/julkaisua ei ole tallennettu UTUPubiin. Julkaisun tiedoissa voi kuitenkin olla linkki toisaalle tallennettuun artikkeliin / julkaisuun.
Turun yliopisto
Tiivistelmä
Luminoivat lasit perustuvat lasien monipuolisten ominaisuuksien ja luminesenssi-ilmiön yhdistämiseen. Esimerkiksi epäorgaanisilla yhdisteillä seostetut lasit saadaan luminoimaan koherenttia valoa. Tämä ilmiö mahdollistaa laserlasin ja optisen kommunikaation lasikuitujen käytön. Luminesenssissa jokin ulkoinen energianlähde virittää yhdisteen atomien huoneenlämpötilassa olevat perustilat yleensä lyhytaikaisiin korkeampiin energiatiloihin. Nämä energiatilat palautuvat perustilaan, jolloin virittyneen ja perustilan energiaero muuttuu näkyväksi valoksi. Yleensä lyhytaikaiset viritystilat kestävät luokkaa nanosekunti, mutta harvinaisemmat pitkäikäisemmät viritystilat saattavat kestää useita tunteja. Riippuen ulkoisen energianlähteen (valo, kemiallinen reaktio, paine, lämpö jne.) luonteesta luminesenssi-ilmiö voidaan erotella fotoluminesenssiin, kemiluminesenssiin, triboluminesenssiin, bioluminesenssiin, termoluminesenssiin jne.
Tässä työssä keskitytään kiinteän aineen luminesenssiominaisuuksiin, jossa isäntä- tai päällystematriisina toimii lasi. Työssä havaittiin, että lasien valmistuksessa kuumennuslämpötila sekä siihen käytetty aika ja lasien jauhaminen vaikuttavat ratkaisevasti luminesenssiin. Toisaalta tutkitaan harvinaisilla maametalleilla seostetun up-konvertoivan NaYF4:Yb3+,Er3+-nanopartikkelin luminesenssiominaisuuksia, kun se päällystetään SiO2-päällysteellä. SiO2-päällyste suojaa NaYF4:Yb3+,Er3+-nanopartikkelia kemialliselta ympäristöltä, nostaa up-konversiointensiteettiä ja parantaa huomattavasti termoluminesenssiominaisuuksia mahdollistaen vaikkapa lämpötilanmittaamissovellukset laajemmalla lämpötila-alueella kuin ilman SiO2-lasipäällystettä. NaYF4:Yb3+,Er3+-nanopartikkelit valmistettiin kerasaostussynteesillä, ja ne hehkutettiin 500 ℃:ssa heksagoniseen muotoon, jotta up-konversiotehokkuus olisi maksimaalinen. SiO2-päällyste valmistettiin sooli-geelimenetelmällä, ja lisäksi karakterisointeja tehtiin jauheröntgendiffraktiolla, termoanalyysillä sekä luminesenssimittauksilla.
Tässä työssä keskitytään kiinteän aineen luminesenssiominaisuuksiin, jossa isäntä- tai päällystematriisina toimii lasi. Työssä havaittiin, että lasien valmistuksessa kuumennuslämpötila sekä siihen käytetty aika ja lasien jauhaminen vaikuttavat ratkaisevasti luminesenssiin. Toisaalta tutkitaan harvinaisilla maametalleilla seostetun up-konvertoivan NaYF4:Yb3+,Er3+-nanopartikkelin luminesenssiominaisuuksia, kun se päällystetään SiO2-päällysteellä. SiO2-päällyste suojaa NaYF4:Yb3+,Er3+-nanopartikkelia kemialliselta ympäristöltä, nostaa up-konversiointensiteettiä ja parantaa huomattavasti termoluminesenssiominaisuuksia mahdollistaen vaikkapa lämpötilanmittaamissovellukset laajemmalla lämpötila-alueella kuin ilman SiO2-lasipäällystettä. NaYF4:Yb3+,Er3+-nanopartikkelit valmistettiin kerasaostussynteesillä, ja ne hehkutettiin 500 ℃:ssa heksagoniseen muotoon, jotta up-konversiotehokkuus olisi maksimaalinen. SiO2-päällyste valmistettiin sooli-geelimenetelmällä, ja lisäksi karakterisointeja tehtiin jauheröntgendiffraktiolla, termoanalyysillä sekä luminesenssimittauksilla.