1. Luminescencja, rodzaje luminescencji

2. Elektroluminescencja, diody LED i OLED, kropki kwantowe

3. Fotoluminescencja, diagram Jabłońskiego, fluorescencja, opóźniona fluorescencja

4. Fosforescencja, widma wzbudzenia emisji

5. Średni naturalny czas życia fluorescencji a czas życia fluorescencji mierzony

LUMINESCENCJA – jarzenie, zimne świecenie; emitowanie światła, które powstaje kosztem innych rodzajów energii (innymi czynnikami) niż energia cieplna (podniesienie temperatury źródła promieniowania)

- nadwyżka promieniowania ciała nad jego promieniowaniem temperaturowym w danym zakresie widmowym i temperaturze

- jest to jednocześnie promieniowanie, które nie zanika natychmiast po przerwaniu wzbudzenia, lecz charakteryzuje się skończonym czasem trwania emisji

[Każde ciało emituje promieniowanie temperaturowe, które nie zależy od własności ciała, lecz jest jednakowe dla wszystkich obiektów znajdujących się w takiej samej temperaturze i będących w równowadze cieplnej z otoczeniem , np.: obiekty w temperaturze pokojowej emitują promieniowanie w zakresie podczerwieni]

RODZAJE LUMINESCENCJI:

Podział ze względu na mechanizmy wzbudzenia ( sposób powstawania)

Rentgenoluminescencja – Promienie X (wolframian wapnia CaWO4)

Elektroluminescencja - wywołana przepływem prądu elektrycznego , pole elektrycznym

Chemiluminescencja – zjawisko emisji światła powstające w wyniku procesów chemicznych, utleniania

( np. bioluminescencja – chemiluminescencja organizmów żywych)

Fotoluminescencja – wywołana pochłanianiem przez atomy lub cząsteczki promieniowania elektromagnetycznego (promieniowanie optyczne – ultrafioletowe, widzialne, podczerwone, niejonizujące)

(np. kredki luminescencyjne

Tryboluminescencja – wzbudzona tarciem (świecenie cukru miażdżonego w ciemnym pomieszczeniu)

Krystaloluminescencja – świecenie podczas krystalizacji i narastania kryształów

Fluorescencja rentgenowska – emisja promieniowania rentgenowskiego charakterystycznego dla danego materiału poprzez umieszczenie go w strumieniu promieni rentgenowskich (badanie metali, szkła, ceramiki, materiałów budowlanych)

Termoluminescenja - luminescencja substancji pobudzonej przez światło lub promieniowanie przenikliwe w czasie jej podgrzewania ( fluorek wapnia CaF2, spalanie magnezu)

Radioluminescencja – wywołana przez promieniowanie α, β, γ , kosmiczne, a także fragmenty rozszczepień jąder atomowych

ELEKTROLUMINESCENJA –

- Luminescencja gazów pod wpływem wyładowania elektrycznego

- Luminescencja elektroluminoforów wywołana działaniem zmiennego prądu elektrycznego

Wykorzystywana w lampach jarzeniowych, kondensatorach, przetwornikach obrazów, urządzeniach pamięciowych

LED - dioda elektroluminescencyjna, świecąca, najbardziej rozpowszechniony element optoelektroniczny

LED-y świecące światłem widzialnym znajdują zastosowanie w podawaniu stanów pracy urządzenia np. włączenie, wyłączenie, poziom energii w bateriach, poziom paliwa w zbiorniku samochodowym, w aparaturze pomiarowej, we wskaźnikach (linijkach diodowych), klawiatura zamka szyfrowego

LED może emitować także promieniowanie w zakresie podczerwieni i ultrafioletu

Wykorzystuje zjawisko elektroluminescencji:

Elektroluminescencja – katodoluminescencja – emisja światła powstała w wyniku bombardowania substancji elektronami [jest wynikiem rekombinacji elektronów i dziur w materiałach (półprzewodnikach) , podczas której elektron oddaje energię w postaci fotonu]

OLED - dioda elektroluminescencyjna (LED) wytwarzana ze związków organicznych

Mechanizm emisji światła w diodach OLED: Elektrony przemieszczają się w kierunku anody, dziury w kierunku katody. Wewnątrz warstwy następuje ich rekombinacja i para elektron-dziura powoduje wzbudzenie, które się przemieszcza. Przemieszczające się wzbudzenie prowadzi do emisji fotonów (emisji w diodach) .

KROPKI KWANTOWE – [ niewielki obszar przestrzeni ograniczony w trzech wymiarach barierami potencjału, nazywany tak, gdy wewnątrz uwięziona jest cząstka o długości fali porównywalnej z rozmiarami kropki ]

krystaliczne fluorofory, skorupa rdzenia ZnS (ZnSe) , półprzewodnikowy rdzeń CdSe

Posiadają szczególne właściwości spektroskopowe :

- szerokopasmowa absorpcja (mogą absorbować w całym zakresie od światła niebieskiego poprzez widzialne do podczerwieni)

- emisja w wąskim zakresie spektralnym (charakteryzują się ekstremalnie symetrycznym i wąskim widmem emisji ) [widmo emisji lustrzane odbicie widma absorpcji]

- dł. Fali emisji zależy od rozmiaru kropki (pasma emisji kropek o różnych rozmiarach występują przy różnych długościach)

[Stosowane w biologii, urządzeniach fotowoltaicznych, emitujących światło, komputerach i elektronice;

Jako nadrzędzie do zobrazowania komórek: znaczniki fluorescencyjne, tworzenie modeli 3D, śledzenie na żywo wędrówki molekuł, namierzanie guzów nowotworowych]

KURWA ILE TEGO JEST

FOTOLUMINESCENCJA - świecenie spowodowane promieniowaniem UV lub widzialnym VIS

Diagram Jabłońskiego – PROSTO Z WIKIPEDII

LUB INNY:

Schemat Jabłońskiego. Poziomy energii elektronowej: S₀, S₁ – singletowe, T1 – tripletowe; 0, 1, 2, 3 – poziomy energii oscylacyjnej; a₁, a₂ – absorpcja fotonów; F – fluorescencja, Ph – fosforescencja; IC( internal conversion) – przejścia bezpromieniste, ISC (inter system crossing) – przejścia międzysystemowe

FLUORESCENCJA – rodzaj fotoluminescencji, zjawisko przejścia cząsteczki z poziomu zerowego wzbudzonego stanu singletowego S1 na dowolny poziom oscylacyjno-rotacyjny stanu podstawowego S0.

Widmo fluorescencji jest przesunięte w kierunku fal dłuższych w stosunku do widma absorpcji. Pasma fluorescencji i absorpcji częściowo się nakładają.

Czas życia fluorescencji wynosi ok. 10^-8 [s]

FLUORESCENCJA OPÓŹNIONA – jeżeli zerowy poziom oscylacyjny stanu T1 leży blisko zerowego poziomu oscylacyjnego stanu S1 , to w zderzeniach może łatwo nastąpić aktywacja molekuły znajdującej się w stanie T1 i jej powrót do stanu S1. Stąd molekuła może łatwo przejść do stanu S0 i mamy wtedy do czynienia z fluorescencją opóźnioną.

Pasmo fluorescencji opóźnionej jest identyczne jak normalnej, ale fluorescencja opóźniona zanika wolniej.

FOSFORESCENCJA – zjawisko przejścia cząsteczki z poziomu zerowego stany trypletowego T1 na dowolny poziom oscylacyjno-rotacyjny singletowego stanu podstawowego S0.

Przejście między stanami o różnej multipletowości jest wzbronione a jego stała szybkości ma mała wartość , dzięki czemu czas życia fosforescencji zawiera się w przedziale od ułamka sekundy [10^-2 – 10^-3 [s ]] do lat.

Widmo fosforescencji jest przesunięte w kierunku fal dłuższych w stosunku do widma fluorescencji.

ŚREDNI NATURALNY CZAS ŻYCIA CZĄSTECZEK W STANIE WZBUDZONYM :

$$\tau_{0} = \frac{1}{k_{f}}$$

ŚREDNI CZAS ZANIKU FLUORESCENCJI MIERZONY DOŚWIADCZALNIE: τ

$\Phi_{f} = \frac{\tau}{\tau_{0}}$ - wydajność kwantowa(stosunek liczby kwantów wyemitowanych do liczby kwantów zabsorbowanych

Natężenie fluorescencji wynoszące z chwilą przerwania wzbudzenia I₀, maleje z upływem czasu wykładniczo, zgodnie z równaniem:

k_f—odpowiada współczynnikowi Einsteina emisji samorzutnej

₀= 1/ k_f—naturalny średni czas życia cząstek w stanie wzbudzonym¹

t—czas trwania wzbudzenia.

---