en
Назад
DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-08-111-119
УДК: 535.343.2: 535.372: 666.22
Технология создания композитов на основе полимеров и нанокристаллов перовскитов для применений в качестве преобразователей излучения датчика искры
Полный текст на elibrary.ru
Публикация в Journal of Optical Technology
Плешанов И.М., Марасанов Д.В., Зеленков Л.Е., Белорус А.О. Технология создания композитов на основе полимеров и нанокристаллов перовскитов для применений в качестве преобразователей излучения датчика искры // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 8. С. 111–119. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-08-111-119
Предмет исследования. В работе представлена технология получения нанокомпозитных полимерных структур (плёнок) и их применение в люминесцентных датчиках искры со спектральным преобразователем излучения. В качестве преобразователя излучения искры в видимую область спектра выступают нанокристаллы неорганических перовскитов состава CsPbBr3, внедрённые методом инкапсулирования в полимерную структуру полидиметилсилоксана. Целью работы является разработка технологии получения композитных структур на основе полимера полидиметилсилоксана PDMS и нанокристаллов перовскитов состава CsPbBr3 для защиты нанокристаллов перовскитов от деградации и демонстрация принципиальной возможности использования композитных материалов в качестве преобразователей излучения волоконно-оптического датчика искры. Метод. В качестве методики создания композитной структуры полидиметилсилоксана-CsPbBr3 использовался метод инкапсулирования нанокристаллов в полимерную матрицу. Расчёт эффективности оптической системы производился с помощью численного моделирования. Основные результаты. Проанализированы спектры люминесценции, поглощения и квантовый выход синтезируемых в работе неорганических перовскитов и композитных структур на основе перовскитных нанокристаллов состава CsPbBr3 и полидиметилсилоксана. Исследованы деградационные свойства композитных структур в течение 10 месяцев. По спектрам люминесценции композитных структур на основе нанокристаллов перовскитов CsPbBr3 и полидиметилсилоксана были рассчитаны показатели полной ширины на уровне половины высоты спектра люминесценции. Произведено моделирование оптической системы датчика, рассчитана оптическая эффективность и показана принципиальная возможность использования композитной структуры для применения в качестве преобразователей излучения оптических датчиков искры. Практическая значимость. Исследуемые композитные материалы на основе нанокристаллов перовскитов CsPbBr3 и полидиметилсилоксана, полученные с помощью разрабатываемой технологии, могут применяться в качестве преобразователей излучения в позиционно-чувствительных волоконно-оптических датчиках искры, а также в различных оптических и оптоэлектронных устройствах.
полимеры, композитный материал, полидиметилсилоксан, неорганические перовскиты, люминесценция, искра, волоконно-оптические датчики, преобразователи излучения
Коды OCIS: 060.2380, 230.0230, 160.2540.
Список источников:1. Сидоров А.И., Плешанов И.М. Датчик искрения // Патент РФ № 2715477. 2020. URL:https://new.fips.ru/registers-docview/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2715477&TypeFile=html
2. Сидоров А.И., Лисенкова А.Е., Цепич В.П., Горяинов В.С. Позиционно-чувствительный датчик искры со спектральным преобразованием излучения // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 9. С. 82–87. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-09-82-87
3. Zhao J., Yang Z., Yu C., Qiu J., Song Z. Preparation of ultra-small molecule-like Ag nano-clusters in silicate glass based on ion-exchange process: energy transfer investigation from molecule-like Ag nano-clusters to Eu3+ ions // Chemical Engineering Journal. 2018. V. 341. P. 175–186. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.02.028
4. Marasanov D.V., Mironov L.Yu., Sgibnev Y.M., Nikonorov N.V. Luminescence and energy transfer mechanisms in photo-thermo-refractive glasses co-doped with silver molecular clusters and Eu3+ //Physical Chemistry Chemical Physics. 2020. V. 22. № 40. P. 23342–23350. https://doi.org/10.1039/D0CP02786C
5. Mironov L.Y., Marasanov D.V., Ulshina M.D., Sgibnev Y.M., Kolesnikov I.E., Nikonorov N.V. The role of thermally activated quenching and energy migration in luminescence of silver clusters in glasses // The Journal of Physical Chemistry C. 2022. V. 126(32). P. 13863–13869. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c04521
6. Li L., Yang Y., Zhou D., Yang Z., Xu X., Qiu J. Investigation of the role of silver species on spectroscopic features of Sm3+-activated sodium-aluminosilicate glasses via Ag+-Na+ ion exchange // J. Appl. Phys. 2013. V. 113. P. 1–5. https://doi.org/10.1063/1.4807313
7. Sgibnev Y., Asamoah B., Nikonorov N., Honkanen S. Tunable photoluminescence of silver molecular clusters formed in Na+-Ag+ ion-exchanged antimony-doped photo-thermo-refractive glass matrix // Journal of Luminescence. 2020. V. 226. P. 117411. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2020.117411
8. Бабкина А.Н., Кипрушкина Т.С., Ширшнев П.С., Никоноров Н.В. Люминесцентный термохромизм в стекле с молекулярными кластерами меди // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 7. С. 58–63.
9. Никоноров Н.В., Сидоров А.И. Материалы и технологии волоконной оптики: специальные оптические волокна: учеб. пособ., курс лекций. СПб: СПбГУ ИТМО, 2009. 130 с.
10. Krieg F., Quy K. Ong, Burian M., Rainò G., Naumenko D., Amenitsch H., Süess A., Grotevent M.J., Krumeich F., Bodnarchuk M.I., Shorubalko I., Stellacci F., Kovalenko M.V. Stable ultraconcentrated and ultradilute colloids of CsPbX3 (X = Cl, Br) nanocrystals using natural lecithin as a capping ligand // Journal of the American Chemical Society. 2019. V. 141 (50). P. 19839–19849. https://doi.org/10.1021/jacs.9b09969
11. Belorus A.O., Pleshanov I.M., Doru-Tovt N.V. Influence of technological conditions on photoluminescent properties of halide perovskite nanocrystals // Journal of Physics: Conference Series. 2020. V. 1482. № 1. P. 012011. https://10.1088/1742-6596/1482/1/012011
12. Zhao H., Zhou Y., Benetti D., Ma D., Rosei F. Perovskite quantum dots integrated in large-area luminescent solar concentrators // Nano energy. 2017. V. 37. P. 214–223. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.05.030
13. Dursun I., Shen C., Parida M.R., Pan J., Sarmah S.P., Priante D., Bakr O.M. Perovskite nanocrystals as a color converter for visible light communication // Acs Photonics. 2016. V. 3(7). P. 1150–1156. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.6b00187
14. Yan F., Tan S.T., Li X., Demir H.V. Light generation in lead halide perovskite nanocrystals: LEDs, color converters, lasers, and other applications // Small. 2019. V. 15(47). P. 1902079. https://doi.org/10.1002/smll.201902079
15. Ouyang Y., Li Y., Zhu P., Li Q., Gao Y., Tong J., Wang J. Photo-oxidative degradation of methylammonium lead iodide perovskite: mechanism and protection // Journal of Materials Chemistry A. 2018. V. 7(5). P. 2275–2282. https://doi.org/10.1039/C8TA12193A
16. Zhou Y., Zhao Y. Chemical stability and instability of inorganic halide perovskites // Energy & Environmental Science. 2018. V. 12(5). P. 1495–1511. https://doi.org/10.1039/C8EE03559H
17. Агафонова Д.С., Сидоров А.И. Влияние геометрических факторов на эффективность регистрации электрической искры волоконным датчиком с люминесцентной оболочкой // Оптический журнал. 2020. № 2. P. 76–81. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-02-76-81