Gần đây, Khoa Vật liệu Chức năng Quang điện tử và Laser Tiên tiến của Viện Quang học và Máy chính xác Thượng Hải (SIPM) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) đã nghiên cứu cơ chế thay đổi quang phổ phát quang của Eu2+ trong bari borat thủy tinh thông qua cộng hưởng thuận từ điện tử (EPR) và các kết quả nghiên cứu liên quan được tóm tắt trong bài viết “Tính chất cộng hưởng thuận từ và phát quang điện tử của Eu2+ trong thủy tinh borat bari”. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Ceramics?International với tựa đề "Tính chất cộng hưởng thuận từ và phát quang điện tử của Eu2+ trong thủy tinh borat oxyfluoride bari".
Thủy tinh borat kim loại kiềm thường được sử dụng làm thủy tinh nền phát quang cho các ion đất hiếm vì độ trong suốt cao và khả năng hòa tan đất hiếm tốt. Eu2+ là một ion phát quang đất hiếm phổ biến và nó thường được pha tạp như một ion hoạt hóa trong vật liệu nền như thủy tinh và phốt pho. Mức năng lượng 5d của lớp ngoài của Eu2+ dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài để tạo ra sự phân tách mức năng lượng, dẫn đến sự tạo ra bước sóng phát quang của 5d{ {4}}lần nhảy của Eu2+. bước nhảy của sự thay đổi bước sóng phát quang. Kết quả là Eu2+ có thể phát ra ánh sáng từ tím đến đỏ tùy thuộc vào vật liệu nền, điều này làm cho vật liệu pha tạp Eu2+ rất linh hoạt.
Phổ cộng hưởng thuận từ điện tử (EPR) của Eu2+ được đặc trưng bởi phổ hình chữ "U", do đó EPR có thể được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của Eu2+ và môi trường của trường phối hợp xung quanh Ơ2+. Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của các thành phần thủy tinh đến cường độ trường phối tử xung quanh Eu2+ được phân tích bằng cách nghiên cứu sự thay đổi của các đỉnh tín hiệu EPR đặc trưng của Eu2+ trong các mẫu thủy tinh borat bari.
Thủy tinh borat bari pha tạp Eu2+ được điều chế trong môi trường khí CO và cơ chế biến đổi quang phổ huỳnh quang Eu2+ đã được nghiên cứu. Người ta thấy rằng sự gia tăng hàm lượng bari trong thủy tinh dẫn đến việc tăng cường độ của trường phối trí xung quanh các ion Eu2+ và làm tăng sự phân tách mức năng lượng 5d của Eu2+, điều này gây ra hiện tượng dịch chuyển đỏ của quang phổ phát xạ. Việc đưa flo vào thủy tinh làm giảm cường độ của trường phối trí xung quanh ion Eu2+, ngăn chặn sự dịch chuyển đỏ của phổ phát xạ. Trong khi đó, người ta thấy rằng sự gia tăng nồng độ Eu2+ cũng gây ra sự dịch chuyển đỏ của phổ phát xạ, được cho là do tác động của sự giãn nở của đám mây điện tử ở mức năng lượng 5d, dẫn đến sự dịch chuyển xuống của tâm của mức năng lượng 5d. Nghiên cứu này giải thích một cách có hệ thống hai cơ chế gây ra sự thay đổi bước sóng phát quang Eu2+ và phát hiện ra rằng các ion florua có thể cung cấp cho trung tâm phát quang một môi trường phối hợp lân cận trường thấp, dựa vào đó nghiên cứu có thể hướng dẫn điều chỉnh màu phát quang của thủy tinh pha tạp Eu2+, phốt pho và các vật liệu khác.
Nghiên cứu liên quan được hỗ trợ bởi Quỹ khoa học tự nhiên quốc gia Trung Quốc.
Hình 1 (a) Sơ đồ dịch chuyển đỏ của phổ phát xạ của các mẫu thủy tinh BOxE10 và (b) BFxE10
Hình 2 Sơ đồ dịch chuyển đỏ của phổ phát xạ của mẫu thủy tinh BO20Ey và BF20Ey
