SuomeksiEnglanniksi
Annales Universitatis Turkuensis

Lanthanide doped NaYF4 up-conversion luminescence materials

Laihinen Tero

Erilaisia valoa tuottavia loisteaineita on käytetty jo kauan erilaisissa sovelluksissa ja uusia käyttökohteita keksitään koko ajan lisää. Samalla materiaalien laatuvaatimukset kasvavat jatkuvasti. Tero Laihinen tutki työssään infrapunasäteilyä näkyväksi valoksi up-konvertoivia loisteaineita.
 
– Up-konvertoivien loisteaineiden tutkimus on edennyt viime vuosina isoin harppauksin, minkä perusteella on lupa odottaa lopullista läpimurtoa minä hetkenä tahansa. Erityisen hienoa on että turkulaiset tutkijat ja yritykset ovat kehityksen kärkijoukossa. Tällaisia materiaaleja on jo kaupallisessa käytössä ja niiden käyttö tulee varmasti lisääntymään tulevaisuudessa, Laihinen pohtii.
 
Hän tutki materiaalien ominaisuuksia kattavasti useilla erilaisilla tutkimusmenetelmillä ja hyödynsi tuloksia uusien materiaalien valmistuksessa. Nyt muun muassa loisteen väriä voidaan säätää helposti tarpeen mukaan.

Up-konvertoivat loisteaineet muuntavat näkymätöntä infrapunasäteilyä näkyväksi valoksi

Päinvastoin kuin loisteaineet yleensä, up-konvertoivat loisteaineet muuntavat matalaenergistä infrapunasäteilyä korkeaenergisemmäksi näkyväksi valoksi ja jopa UV-säteilyksi. Harvinaisiin maametalleihin kuuluvat lantanidit ovat tähän tarkoitukseen erityisen hyviä.
– Energian kasvaminen prosessin aikana saattaa kuulostaa mahdottomalta, mutta selitys on yksinkertainen. Lantanidien energiatilat ovat tikapuumaiset, mikä mahdollistaa tavallaan pienten energiapakettien, eli fotonien, pinoutumisen ja yhdistymisen yhdeksi suureksi energiapaketiksi. Tämän ihminen voi sitten havaita esimerkiksi vihreänä valona, Laihinen valaisee.

NaYF4 ja lantanidit – loistava yhdistelmä

Lantanidit mahdollistavat up-konversioluminesenssin, mutta ne tarvitsevat avukseen pohja-aineen. Tällainen on esimerkiksi Laihisenkin käyttämä NaYF4, joka on yksi parhaista ja eniten käytetyistä pohja-aineista. Sillä on erinomaiset ominaisuudet, esimerkiksi kidehilan fononien pieni energia, kaksi kationipaikkaa ja kationien sopiva koko, ja sen valmistamiseen on useita helppoja ja nopeita menetelmiä.
– Seostettavan lantanidin pitoisuus täytyy pitää melko alhaisena, jotta luminesenssi eli loiste on mahdollisimman voimakasta. Siksi tarvitaan jokin aine, millä pitoisuutta voidaan laimentaa, ja NaYF4 sopii tähän erittäin hyvin. NaYF4-pohjaisia up-konvertoivia loisteaineita on tutkittu kiivaasti viime vuosina ja nykyään muun muassa niiden kokoa ja muotoa voidaan säätää toiveiden mukaan hyvin tarkasti, Laihinen toteaa.

Laihinen paransi up-konvertoivien loisteaineiden tehokkuutta valmistusmenetelmää muokkaamalla. Lisäksi hän tutki tehostumisen syitä, jotta voitaisiin ymmärtää paremmin kemiallisten ja rakenteellisten ominaisuuksien vaikutusta luminesenssin tehokkuuteen. Vanhalla ja uudella tavalla valmistettujen materiaalien ominaisuuksissa havaittiin useita eroja.
 
Väitöskirja on englanninkielinen

Tuotenumero:9789512966707
Ulkoasu:nid.
Tekijä:Laihinen Tero
Laajuus:118 s.
ISBN:9789512966707
Julkaisuvuosi:2016
Sarja:AI osa 550
15,00 €
(sis. ALV 10%)


13,64 €
(ALV 0%)
Määrä: kpl