بخشی از مقاله
چکیده
نانوذرات سریمفلوراید آلاییده با ناخالصی یورپیوم به روش همرسوبی ساخته شد. ساختار بلوري، اندازه و ویژگیهاي نوري به کمک آنالیزهاي الگوي پراش اشعه X، طیف سنجی تبدیل فوریهي مادون قرمز - - FT-IR، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی - FE-SEM - ، طیف جذب فرابنفش مرئی - - UV-vsi به منظور برآورد گاف نواري انرژي و طیف نشري فلوئورسانس - - PL شناسایی شد. از آنالیزهاي بکار رفته، ساختار نانوذرات سریم فلوراید، ششوجهی با اندازهي تقریبی 20 نانومتر بدست آمد.
از طیف سنجی تبدیل فوریهي مادون قرمز - - FT-IR پیوند تشکیل شده میان Ce+3 و F در طول موج 1381 نانومتر مشاهده گردید. طیف نشري نانوذرات در دو طول موج 412 و 480 نانومتر بدستآمد که ناشی از انتقال انرژي Ce3+ به شبکهي سریم فلوراید و انتقال الکترون در ترازهاي داخلی عنصر یورپیوم میباشد. طیف جذبی با شدت جذب بیشینه در قلهي 212 نانومتر ناشی از نقصهاي موجود در شبکهي کریستالی بدستآمد که از نتایج آن گاف انرژي براي نانوذرات رسم شد، و نسبت به سریم فلوراید خالص مقایسه گردید. که مطابق انتطار، ناخالصی یورپیوم باعث کاهش گاف نواري انرژي این نانوذرات شدهاست.
مقدمه
در دهههاي گذشته مواد فلورسنت معدنی با ابعاد نانو یافت شدهاست که داراي پتانسیل بسیاري براي استفاده در برنامههاي کاربردي مانند دستگاه نشر نور، لیزر با آستانهي کم، تقویتکننده- هاي نوري و برچسب زدن فلورسانس بیولوژیکی میباشند. در مقایسه با مواد فلورسنتی مبتنی با مواد اکسید معمولی، فلوریدها با توجه به انرژي ارتعاشی پایین به عنوان میزبان مواد فلورسنت بهکار برده میشوند .[1] نانو مواد فلورسنت متشکل از ذرات در اندازهي نانو است که حداقل یکی از ابعاد آن در محدودهي 1-100 نانومتر میباشد.
مزیت اصلی دو گروه لومینسانس - نقاط کوانتومی و لانتانیدهاي افزودهشده - که نانومواد جامد نیمه هادي هستند، ترکیبات آلی فلورسنتی میباشد. به همین دلیل لانتانیدها با افزودن مواد معدنی به نظر میرسد تمام نیازهاي مواد درخشان مدرن از جمله، برنامههاي کاربردي مهم صنعتی و پزشکی مانند منابع نوري جدید، ردیاب نوري، امنیت سند عوامل و نشانگرهاي زیستی را تامین میکنند .[2] تک بلور سریم فلوراید در سال 1990 به شدت مورد مطالعه قرارگرفت. که با توجه به برنامهي در نظر گرفتهشده در انرژي بالا پودر سریم فلوراید به صورت فسفر شناخته شدهاي میباشد که به طور گسترده در زمینههاي مختلف مورد مطالعه قرارگرفتهاست.
ویژگی لومینسانس آن از انتقال الکترون تراز 5d به 4f آن آشکار میشود. از ویژگیهاي ترکیب سریم فلوراید سمیت کم و پایداري بالاست که لومینسانس آن را میتوان با عملکرد کوانتومی بالا و انرژي فنون پایین مشخص کرد. تغییرات در طیف لومینسانس CeF3 را میتوان با انتخاب مناسب یک یون به عنوان ناخالصی در شبکه ایجاد کرد. که باعث میشود انتشار در بخش طیفی، به عنوان نتیجه انتقال انرژي موثر از CeF3 به یون موردنظر میباشد.
[3] آزمایشهاي تشدید پارامغناطیسی1 ترکیب خالص CeF3 طیف روشنی را از مراکز F کریستال تحت تابش اشعهي X نشان میدهد که احتمال میرود دو محیط متمایز براي مرکز F به صورت تقسیم چهارگانه و سهگانه فوق ظریف ناشی از ارتباط با ناخالصی میباشد .[4] سریمفلوراید به طور گسترده در زمینهي مادهي نوري، کاتالیزور و روانکنندهي جامد به کار میرود. روند انتقال انرژي به این صورت است که Ce+3 میتواند با ایجاد نقص در شبکه، انرژي را منتقل کند. بنابراین کاهش تعداد نقصها یا رفع نقصهاي ایجاد شده و متوقف کردن انتقال انرژي یکی از عوامل مهم براي تغییر بازده نوري است.[5]
شرح آزمایش
براي تهیهي سریم فلوراید به همراه ناخالصی یورپیوم از پیش مادههاي سریم نیترات Ce - NO3 - 3.6H2O، آمونیوم فلوراید NH4F و یورپیوم نیترات Eu - NO3 - 3 که از شرکت مرك آلمان تهیه شدهاست، استفاده شد. هر سه ماده به طور جداگانه با مقدار مشخصی متانول روي همزن مغناطیسی تا تشکیل محلول یکنواخت، حل گردید. محلول یورپیوم نیترات به آرامی به محلول سریم نیترات افزوده شد. پس از آن محلول آمونیوم فلوراید به محلول مرحلهي قبلی - حاوي سریم نیترات و یوروپیوم نیترات - اضافه گشت. به محض وارد شدن آمونیوم فلوراید، رسوب سفید رنگی تشکیل شد. که ناشی از تشکیل ترکیب مورد نظر - سریم- فلوراید - میباشد. براي خالص سازي رسوب، با متانول چندین بار شستشو داده شده و با سانتریفیوژ کردن در دور 3500 از حلال جداشد. در پایان، نمونه درون آون در دماي 180 °C به مدت 2 ساعت خشک گردید.
دستگاههاي استفادهشده
دراین پژوهش از دستگاههاي طیفسنجی پراش پرتو X با مشخصات X pert Pro MPP ، طیفسنج تبدیل فوریهي مادون قرمز Shimadzu Varian مدل 4300، طیفسنجی فلوئورسانس Perkin Elmer مدل LS – 55، طیفسنجی فرابنفش– مرئی ساخت شرکت پویش تدبیر کرانه - فیزتک - و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی TESCAV-SEM mira3 استفاده شدهاست.
بحث و نتایج
پس از ساخت ذرات سریم فلوراید، براي تعیین اندازهي ذرات از طیف پراش پرتو X استفاده شد. این تکنیک که بر اساس تفرق پراش اشعهي X کار میکند اطلاعاتی در مورد فاز و ساختار مواد بلوري میدهد. در شکل1 مشاهده میشود طیف XRD از قلههایی در زوایاي 25، 27، 44 و 51 درجه که به ترتیب مربوط به صفحات - 1 0 0 - ، - 1 1 1 - ، - 3 0 0 - و - 3 0 2 - میباشند، تشکیل شده است. اندازهي نانوذرات با استفاده از رابطهي دباي شرر حدود 20 نانومتر محاسبه شد.
