Partículas cristalinas submicrométricas de NdₓY1.00-ₓAl₃(BO₃)₄ decoradas com nanopartículas metálicas para melhorar o desempenho de excitação anti-stokes
Partículas cristalinas submicrométricas de NdₓY1.00-ₓAl₃(BO₃)₄ decoradas com nanopartículas metálicas para melhorar o desempenho de excitação anti-stokes
<gabriela.soares@arapiraca.ufal.br>
Ao estudar os fenômenos da luz podemos aprender mais sobre os conceitos de emissão espontânea, emissão estimulada, além dos processos de excitação não convencionais como a excitação Stokes e Anti-Stokes. No processo de excitação anti-Stokes de íons trivalentes de terras raras (Tr3+), a energia dos fótons de excitação é menor do que a de uma determinada transição de absorção, tal que a diferença de energia pode ser compensada pela aniquilação de fônons da rede hospedeira. Sabendo que o número de fônons aumenta com a temperatura, o aquecimento do sistema geralmente aumenta a eficiência da excitação Anti-Stokes. Neste trabalho, exploramos o aquecimento intrínseco associado à conversão de luz em calor, aproveitando o fenômeno da ressonância plasmônica em nanopartículas metálicas (Ag ou Au) alocadas na superfície de partículas cristalinas submicrométricas de NdxY1-xAl3(BO3)4 com concentrações de 10%, 20% e 100%. A interação da luz laser de excitação com essas nanopartículas induz uma oscilação coletiva dos elétrons, convertendo a luz em calor. Esse aquecimento local nas partículas intensifica a população de fônons, potencializando a excitação anti-Stokes a um comprimento de onda de 1064 nm. Observamos um significativo aumento nas emissões de conversão ascendente, com destaque para a emissão em 750 nm, atribuída à transição Nd3+ { 4F7/2, 4S3/2} → 4 I9/2. Essa nova abordagem pode ser aplicada a outros materiais luminescentes e comprimentos de onda de excitação, abrindo novas perspectivas para o desenvolvimento de materiais com propriedades ópticas aprimoradas.
By studying the phenomena of light, we can learn more about the concepts of spontaneous emission, stimulated emission, and unconventional excitation processes such as Stokes and Anti-Stokes excitation. In the anti-Stokes excitation process of trivalent rare earth ions (Tr3+), the energy of the excitation photons is lower than that of a given absorption transition, such that the energy difference can be compensated by the annihilation of phonons from the host lattice. Knowing that the number of phonons increases with temperature, heating the system generally increases the efficiency of the Anti-Stokes excitation. In this work, we explore the intrinsic heating associated with the conversion of light into heat, taking advantage of the phenomenon of plasmonic resonance in metallic nanoparticles (Ag or Au) placed on the surface of submicron crystalline particles of NdxY1-xAl3(BO3)4 with concentrations of 10%, 20% and 100%. The interaction of the excitation laser light with these nanoparticles induces a collective oscillation of the electrons, converting the light into heat. This local heating of the particles intensifies the phonon population, enhancing the anti-Stokes excitation at a wavelength of 1064 nm. We observed a significant increase in the upconversion emissions, with emphasis on the emission at 750 nm, attributed to the Nd3+ {4F7/2, 4S3/2} → 4I9/2 transition. This new approach can be applied to other luminescent materials and excitation wavelengths, opening new perspectives for the development of materials with improved optical properties
Dr. Silva, Willamys Cristiano Soares.
Nanopartículas.
Fotoiluminescência.
Fônons.
Quase-partículas (Física).