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Dr. Ulises R. Rodríguez Mendoza. Grupo de Espectroscopía Laser y Altas Presiones Universidad de La Laguna VI Escuela de Altas Presiones. Oviedo. 2013

Dr. Ulises R. Rodríguez Mendoza. Grupo de … · - Materiales termo- y piezocroicos ... •Permite variar de forma continua la estructura, el entorno de coordinación y las propiedades

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Dr. Ulises R. Rodríguez Mendoza.Grupo de Espectroscopía Laser y Altas Presiones

Universidad de La Laguna

VI Escuela de Altas Presiones. Oviedo. 2013

OUTLINE

• INTRODUCCIÓN• MATERIALES• ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA• ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA A ALTA PRESIÓN• INSTRUMENTACIÓN• APLICACIONES:

SENSORES ÓPTICOS DE PRESIÓNLUMINISCENCIA INDUCIDA POR PRESIÓNALTA PRESIÓN EN NANCRISTALES

Dr. Victor Lavín della VenturaDr. Ulises R. Rodríguez MendozaDr. Inocencio R. Martín BenenzuelaD. Sergio León LuísDª Virginia Monteseguro Padrón Dª Leopoldo Martín

Grupo de Espectroscopía Láser y Altas PresionesDepartamento de Física Fundamental, Experimental,

Electrónica y Sistemas Universidad de La Laguna

Espectroscopía: Es el estudio de la interacción entre la radiaciónelectromagnética y la materia en función de la longitud de onda ( ).Los métodos espectroscópicos se basan en la absorción o emisión deradiación en determinadas frecuencias, por parte de una muestra, debido atránsitos entre niveles cuantizados.Entra dentro de la categoría de técnicas físicas para la determinaciónestructural, y se pueden clasificar según el tipo de tránsitos cuánticos queproducen.

Métodos

espectroscópicos

Tipo de transiciones Técnicas

Nucleares Mösbauer

Electrónicas Ultravioleta-visible (UV-VIS),

Fotoelectrónica (UPS, XPS, etc)

Vibracionales Infrarrojo (IR), Raman

Rotacionales Microondas

Momentos

magnéticos

RMN, RSE

La información obtenida a partir de una técnica espectroscópica está en relación con las frecuencias que estudia

Reglas de selección: no todas las transiciones entre niveles cuánticos son posibles

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

BandaLongitud de onda

(m)Frecuencia (Hz) Energía (J)

Rayos gamma < 10 pm > 30,0 EHz > 20·10−15 J

Rayos X < 10 nm > 30,0 PHz > 20·10−18 J

Ultravioleta extremo < 200 nm > 1,5 PHz > 993·10−21 J

Ultravioleta cercano < 380 nm > 789 THz > 523·10−21 J

Luz Visible < 780 nm > 384 THz > 255·10−21 J

Infrarrojo cercano < 2,5 µm > 120 THz > 79·10−21 J

Infrarrojo medio < 50 µm > 6,00 THz > 4·10−21 J

Infrarrojo lejano < 1 mm > 300 GHz > 200·10−24 J

Microondas < 30 cm > 1 GHz > 2·10−24 J

Ultra Alta Frecuencia –Radio

< 1 m > 300 MHz > 19.8·10−26 J

Muy Alta Frecuencia -Radio

< 10 m > 30 MHz > 19.8·10−28 J

Onda Corta - Radio < 180 m > 1,7 MHz> 11.22·10−28

J

Onda Media- Radio < 650 m > 650 kHz > 42.9·10−29 J

Onda Larga - Radio < 10 km > 30 kHz > 19.8·10−30 J

Muy Baja Frecuencia -Radio

> 10 km < 30 kHz < 19.8·10−30 J

MATERIALES

MEDIO ACTIVO

LANTANIDOS

ACTINIDOS

METALES DE

TRANSICIÓN

MT: última capa electrónica incompleta d Transiciones electrónicas d-dTR: última capa electrónica incompleta fTransiciones electrónicas f-f

Los metales de transición (MT) y las Tierras Raras (TR) poseen transiciones electrónicas en el intervalo óptico. Éstas son del tipo d-d para los MT y f-f y d-f para las TR.

MATRIZ +

IONES LUMINISCENTES

ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA EN SÓLIDOS

• Caracterización óptica de materiales: origen del color, gap óptico, etc.

• Análisis cualitativos y cuantitativos: composición

• Estructura electrónica: niveles de energía

• Información estructural (distancias de enlace, geometría y número de coordinación)

• Aplicaciones: - Láseres- Materiales fotoluminiscentes y

fosforescentes - Materiales termo- y piezocroicos…

ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA

ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA

Ley de Lambert-Beer

ABSORCIÓN

0

x

I x I e

( )

0

l o g lo g ( ) lo g ( )

2 .3 0 3

lI N

O D A T e l

I

- [cm-1] coeficiente de absorción

- [cm2] sección eficaz de absorción

- N [molec cm-3] concentración de iones

I0

I

ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA

h

2

1 2 2 i n t 1

1( )P H v

h

La probabilidad de transición viene dada por la regla de oro de Fermi:

Interacción radiación-materia Hint

Hint = HDE + HDM + HQE + ….

HDE = e r·E = DE·E Término dipolar eléctrico

HDM = e (L+2S)·B = DM·B Término dipolar magnético

Las probabilidades de transición DE:DM:QE ≈ 1:10-5:10-6

La existencia o no de transiciones entre los estados 1 y 2 depende de

1. El elemento de matriz multipolar.

2. Las restricciones impuestas por la simetría local del sistema.

2

1

22

2 12

9

3

4 . 3 2 1 0 ( )

m c vf

h e

v d v

M-1

cm-1

hv1v 2v1 2

La probabilidad de que un fotón sea absorbido viene dada por la fuerza deoscilador f, que es proporcional al área de la banda del espectro deabsorción:

ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA

ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA

LUMINESCENCIA

Espectroscopía de Emisión: Excitamosla muestra en una región espectral yrecogemos la señal luminiscente enfunción de la longitud de onda em

Espectroscopía de Excitación: Se fija lalongitud de onda de luminiscencia y seregistra la señal luminiscente enfunción de la longitud de onda deexcitación exc

ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA

Eem

ħ

E0

E

Eab

E0

e

E0

g

Qe

Qg

Q

E0 : energía de 0-fonones

S : Parámetro de Huang-Rhys

ħ : Energía promediode los fononesacoplados con el iónluminiescente

2

2kS

f - f, S ~ 0d – d, S ~ 4 - 5

Desplazamiento de Stokes

SStokes 2

MODELO DE COORDENADA CONFIGURACIONAL

ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA

ESPECTROS DE ABSORCIÓN Y DE EMISIÓN

Reglas de selección para las transiciones electrónicas:

Regla de selección de spín: ΔS = 0 (durante una transición electrónica no puede haber un cambio en la multiplicidad de spín)

Regla de selección de Laporte: ΔL = 1 (durante una transición electrónica debehaber un cambio de paridad g-u).

LAS REGLAS DE SELECCIÓN DETERMINAN LA INTENSIDAD DE

LAS TRANSICIONES ELECTRÓNICAS

ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA

TIEMPOS DE VIDA

Tiempo (ms)In

tensi

dad

Tiempo (ms)

Ln I

nte

nsi

dad

MP

RADexp

W11

Tiempo (ms)

Ln I

nte

nsi

dad

Tiempo (ms)

Ln I

nte

nsi

dad

ETMP

RADexp

WW11

ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA + ALTA PRESIÓN

• Cambios de color: - Piezocroismo- Desplazamientos o cruzamientos de niveles

excitados

• Obtención de la ecuación de estado (EOS)

• Correlación entre las propiedades ópticas y las estructurales: - Cambios en la geometría- Número de coordinación- Transiciones de fase - Diagramas de fase

• Transiciones HS-LS (alto espín-bajo espín).

• Sintonización de niveles de energía: láseres.

• Resonancia entre varios niveles: upconversion.

ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA A ALTA PRESIÓN

ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA A ALTA PRESIÓN

La presión como variable experimental

• Proporciona una visión única de la estructura electrónica y de las propiedades ópticas de los sistemas dopados con MT y TR.• Permite variar de forma continua la estructura, el entorno de coordinación y las propiedades luminiscentes • Permite estudiar una determinada composición química en un amplio rango de condiciones estructurales y de enlace•Permite obtener estructuras, fases y estados electrónicos inaccesibles a través de otros medios.•Permite resolver, solapamientos o procesos en estados excitados en competencia

¿Qué ocurre cuando a un material se le somete a una presión?

Bajo una compresión isotérmica, el volumen del material debe disminuir, esto implica que se modifiquen longitudes y ángulos de enlace, número de coordinación, covalencia, y fuerzas intermoleculares.

Como consecuencia, las propiedades químicas, eléctricas, ópticas y magnéticas se verán influenciadas

Una medida de esa influencia viene dada por el coeficiente de compresibilidad isotérmica

K módulo de Bulk1 1

T

V

V P K

0

T

V

P

ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA A ALTA PRESIÓN

Luminiscencia a alta presión

Los tres parámetros que caracterizan el MCC, E0, S y ħ se verán modificados por la presión

• Cambios en E0 implican desplazamientos en la energía electrónica de los estados

• Cambios en S implica cambios en el acoplamiento del ión con la red del estado excitado respecto al fundamental. Experimentalmente se traduce en cambios en la anchura y forma de línea.

• Cambios en la energía de los fonones ħ influyen en la anchura de línea

Parámetro de Grüneisen

Normalmente la frecuencia de los fonones aumenta con la presión

T

V

V

TIEMPOS DE VIDA + PRESIÓNPresión no sólo influye en las energías de los estados electrónicossino que también afecta al tiempo de vida.

Los procesos de decaimiento vienen afectados por la coordinación, la estructura de niveles de energía y el acoplamiento vibracional y estos se ven afectados por la presión.

• Modificación de la simetría de coordinación → altera reglas de selección

• Cambios en las barreras de activación asociadas con procesos de bloqueo de la luminiscencia activados térmicamente

• Cambios en los procesos radiativos activados por mecanismosvibrónicos

• Procesos de mezcla entre estados via interacción espín-órbita o campo ligando, es decir, cambio en la composición de lasfunciones de onda de los estados

• Cambios en los procesos de transferencia de energía y cruzamientos de niveles

ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA A ALTA PRESIÓN

INSTRUMENTACIÓN

DAC: Diamond Anvil Cell 0 < P < 150 GpaSAC: Sapphire Anvil Cell 0 < P < 15 GPa

Junta metálica

Diamante o zafiro

Rubí

Medio transmisorde la presión

Muestra

4 mm 0.1 mm

CÁMARA HIDROSTÁTICA (Volumen << 1 mm3)

“Experimental Techniques in High Pressure Research”W. F. Shermann y A. A. Stadtmuller, Wiley 1986

CELDAS DE YUNQUE

Un diamante tipo IIa, o puro, es TRANSPARENTE

- A radiación E< 5.5 eV ( < 225 nm), ya que comienza la banda fundamental de absorción.

- A temperaturas elevadas y a altas intensidades de radiación

- Para rayos X con E> 10 keV.

- Bandas de absorción de 2.5 a 6.5 µm asociadas a procesos de 2 ó 3 fonones.

- Sólo entre el 1 y 2 % de los diamantes son de tipo IIa.

Zafiro (Al2O3: ¿Fe, Ti?) es MÁS TRANSPARENTE que el diamante

en el UV, hasta E< 8.86 eV ( < 140 nm), pero menos dureza (9 Mohs).

ZAFIROS Y DIAMANTES

INSTRUMENTACIÓN

Clasificación de los tipos de Diamantes

C. Breeding, J. Shigley, Gems & Gemology, 45, (2009) 96

- La presencia de impurezas y defectos en los diamantes hace que seproduzca fluorescencia cuando los diamantes son expuestos a luz UV o aun láser. Además, puede cambiar drásticamente la fluorescencia con la

LASER.- Esta fluorescencia ha de ser muy débil, sobre todo cuando las muestrasemiten con poca eficiencia, ya que las dimensiones del diamante sonmucho más grande que las muestras a estudiar.

P1 (N sust.)

A o B cerca de vacante

N cerca vacante C

Platelets

No existeB (N-N-N-N)

N3 (N-N-N)

InhibidorA (N-N)

FluorescenciaCentros

INSTRUMENTACIÓN

- Los diamantes de baja fluorescencia se pueden encontrar con igual probabilidad entre los Ia y IIa.- Las compañías que venden diamantes evalúan la calidad de los mismos usando medidas de espectroscopía Raman:

Excitación: Láser en 514.5 nm y detección en el intervalo de 542 a 608 nm(desplazamiento Raman entre 1000 y 3000 cm-1)

Detección: Los picos Raman de las vibraciones C-C (1332 cm-1 y 2458 cm-1)y la fluorescencia de fondo de las impurezas y defectos

Diamante Picos Raman IRAMAN/IFONDO Fluorescencia

A, B 1332 cm-1 < 200 Alta

C 1332 cm-1 > 200 Baja

D 2458 cm-1 < 2 Baja

E 2458 cm-1 > 2 Ultra-baja

Zafiro

Diamante

INSTRUMENTACIÓN

APLICACIONES :SENSORES ÓPTICOS DE PRESIÓN

Laser

Luminiscencia del sensor óptico

Rubí

El sensor ideal de presión para una celda de diamante, debe de cumplir los siguientes requisitos:• Línea singlete con una gran intensidad (muestras del orden de micras)• Alto Coeficiente de presión• Bajo Coeficiente de temperatura • Líneas estrechas• Aislado del resto de las bandas de luminiscencia• Susceptibles de ser excitados con láseres comerciales y de ser fácilmente detectados

2Eg

4A2g

2T1g

4T2g

2T2g

4T1g

2A1g

R1 R2

Campo octaédrico

Campo octaédrico+ espín órbita

Láser Kr

B

Dq10

B

E

Láser Ar

RUBI Cr3+:Al2O3 (d3)

APLICACIONES :SENSORES ÓPTICOS DE PRESIÓN

Lineshifts of the R1 and R2 lineswith pressure

R1 = 692.8 + 0.364 P (Å)

R2 = 694.3 + 0.364 P (Å)

RUBY Cr3+:Al2O3

APLICACIONES :SENSORES ÓPTICOS DE PRESIÓN

p :A

B1

0

B

- Parameter

A= 1904 GPa

B= 7.665

0= 694.24 nm Piermarini et al.

Mao et al.

Presion (GPa)

0

40

20(nm

)

0 40 80 1006020

RUBI Cr3+:Al2O3

1 < P < 100-150 GPa-270 < T < 400 ºC

La anchura de las líneas del Rubí son muy sensibles, tanto a la temperatura (pueden usarse como sensores de T para T< 400 ºC), como a la falta de hidrostaticidad. Un excesivo ensanchamiento de ambas líneas puede dar lugar a solapamientos, influyendo en la precisión de la medida de la presión

- 0 =

APLICACIONES :SENSORES ÓPTICOS DE PRESIÓN

SrB4O7:Sm2+

1 atmRubí

28 GPa

60 GPa

104 GPa

Sm2+:SrB4O7

APLICACIONES :SENSORES ÓPTICOS DE PRESIÓN

Nd3+: GRANATES

•Los cristales granates pertenecen al grupo espacial cúbico Ia3d y su fórmula general es del tipo A3B2C3O12

A: dodecaédrico Y3+, Ca2+, Gd3+, Nd3+

B: octaédrico Ga3+, Cr3+, Sc3+

C: tetraédrico Ge4+ , Ga3+

•Los iones Nd3+ se encuentra localizados en el grupo puntual de simetría local D2 (ortorrómbico)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

11.2

11.4

GSGGYAG

E

nerg

y (

x 1

03 c

m-1)

Orthorhombic distortion

Cubic

field

8

8

6 Z5

11550

11435

796

346

232

4F

3/2

4I9/2

R1

R2

Z4

Z3

Z2

Z1

0

172

8

Free

Nd3+

ion

Nd3+

CGGG

11.2

10600 10800 11000 11200 11400 11600

940 920 900 880 860

77 K

2-11-12-22-3

1-2

1-31-42-51-5

Inte

nsity (

a.

u.)

Wavenumber (cm-1)

4F

3/2

4I9/2

Ri Z

j

RT

Wavelength (nm)

CGGG

APLICACIONES :SENSORES ÓPTICOS DE PRESIÓN

10550 10750 11200 11400

950 940 930 900 890 880 870

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

11.3

11.4

11.5

2-4 2-32-5 1-41-3 1-2

2-2 1-1 2-1

10.0

1.0

11.2

Inte

nsity (

a.

u.)

Wavenumber (cm-1)

14.4

12.1

9.3

8.7

7.4

6.1

5.1

4.0

3.1

2.1

0.2

Ri Z

j1-5

4F

3/2

4I9/2

P(GPa)

4I9/2

Wavelength (nm)

4F

3/2

Z3

Z2

Z1

Z4

Z5

R1

R2

Energy (x103 cm

-1)

10500 10750 11000 11250 11500

950 925 900 875

2-51-5

A.P.

3.8

5.1

7.8

10.1

13.1

15.4

17.5

20.1

Inte

nsity (

a. u.)

Wavenumber (cm-1)

P (GPa)

23.0

Ri Z

j

4F

3/2

4I9/2

Wavelength (nm)

GSGG

CGGG

APLICACIONES :SENSORES ÓPTICOS DE PRESIÓN

0 5 10 15 20

10450

10500

10550

10600

10650

10700

10750

0 5 1010550

10600

10650

10700

10750

0 5 10

10500

10550

10600

10650

R2 Z

5

GSGG:Nd3+

YAG:Nd3+

R1 Z

5

CGGG:Nd3+

Tra

nsitio

n e

ne

rgy (

cm

-1)

Pressure (GPa)

Transition Linear fit

(cm-1/GPa)

Quadratic fit

E0 (cm-1)+A P(GPa)+B P2(GPa)2

Composition

4F3/2(R2)→4I9/2(Z5) – 11.3 Nd3+:GSGG

4F3/2(R2)→4I9/2(Z5) – 10.8 10743.3–12.3P–6.0x10-4P2 Nd3+:CGGG

4F3/2(R2)→4I9/2(Z5) – 9.9 Nd3+:YAG

2E(R2)→4A2 –7.56 Cr3+ :Al2O3 Ruby

4F3/2(R1)→4I9/2(Z5) – 8.8 Nd3+:GSGG

4F3/2(R1)→4I9/2(Z5) – 8.8 10641.0–8.4P–3.7x10-4P2 Nd3+:CGGG

4F3/2(R1)→4I9/2(Z5) – 7.5 Nd3+:YAG

2E(R1)→4A2 –7.56 Cr3+ :Al2O3 Ruby

APLICACIONES :SENSORES ÓPTICOS DE PRESIÓN

1.0 1.2 1.4 1.6

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1.0 1.2 1.4 1.6 1.0 1.2 1.4 1.6

800 1000 800 900800 1000 1200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400 c)(b)

Cubic

(a)

Increasing factor

B4

0

B6

0

Total Strength (cm-1)

En

erg

y (

cm

-1)

cubicnon

6

4

6

4

6

4

6

2

6

2

6

2

4

2

4

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

0

2

0

cubic

6

6

6

6

6

0

6

0

4

4

4

4

4

0

4

0NdFREE

CCBCCBCCBCCBCB

CC

2

7CBCC

14

5CBHH 3

APLICACIONES :SENSORES ÓPTICOS DE PRESIÓN

Bajo presión la intensidad de campo cristalinoaumenta, los parámetros B2

q y eldesdoblamiento de las líneas R) disminuyen ylos ratios de los parámetros de campocristalino se hacen más cúbicos, mientras lainfluencia del campo cristalino no cúbico D2

disminuye. Por otra parte, el aumento delparámetro de 4º rango ocasiona undesplazamiento de la líneas Z5 respecto de lasotras líneas Zn, mientras que las variaciones delos parámetros no cúbicos, relacionados conpequeñas distorsiones ortorrómbicas tienenescasa influencia.

En sistemas biológicos y bioquímicosP < 2 GPaT < 100 ºC

- Esferas fluorescente de colorante en poliestireno de 15 micras de diámetro.- Se manipulan igual que el rubí.- Excitación 515 nm- Emisión 534 nm- Se usa el punto de inflexión de la primera curva de emisión.- Ventajas sobre el Rubí:

Son fáciles de manipularSon muy sensibles a pequeños cambios de presiónSon sensibles a presiones muy bajas de 20-30 MPaLos cambios en la fluorescencia son casi instantáneosEl tipo de medio hidrostático no influye en la

fluorescencia.

- Desventaja: son muy sensibles a la temperatura T<50 ºC

Fluoesferas

Wavelength shift (nm)

Pre

ssure

(Gpa)

+9.93 nm/GPa

Oger et al. 2006

APLICACIONES :SENSORES ÓPTICOS DE PRESIÓN

En sistemas biológicos y bioquímicosP < 2 GPaT < 100 ºC

GFPGreen Fluorescent Protein

+5 nm/GPa

Oger et al. 2006

- Proteína que produce fluorescencia espontáneamente, aislada del Aequorea Victoria.- Emisión 510 nm- Se usa el punto de inflexión de la primera curva de emisión.- Ventajas:

· Son muy sensibles a pequeños cambios de presión.· Son sensibles a presiones muy bajas.· Los cambios en la fluorescencia son rápidos (minutos).· El tipo de medio hidrostático no influye en la

fluorescencia ya que pueden producirse intracelularmente.· Pueden alcanzar los 600 MPa

APLICACIONES :SENSORES ÓPTICOS DE PRESIÓN

APLICACIONES: LUMINISCENCIA INDUCIDA POR PRESIÓN

• Scintillator materials• Solid state VIS and near-UV lasers

• 5d - 4f transition (Interconfigurational)• Strong dependence of the luminescence with the matrix• Broad band emission (tunability)

0

5

25

305d

2F

7/2

Ene

rgy (

x 1

00

0 c

m-1)

2F

5/2

2200 cm-1 4f

FREE ION CRYSTAL FIELD OF LOW SYMMETRY

Ce3+

Ce3+: Lu2O3

NO es luminiscente a presión ambiente

APLICACIONES: LUMINISCENCIA INDUCIDA POR PRESIÓN

4f

5d(1)5d(2)

5d(1)

C3i

3.45

2.45

3.75

2.15

4f

VB

CB

E(ev)

C2

5d(2)

75007000650060005500

Wavelength (A)

203

220

244

269

300

P(kbar)

T = 20 K ex= 457.9 nm

C2

No hay emisiónNivel Emisor 5d(1), por encima de la BC

P < 7.1 GPa :

Material LuminiscenteNivel emisor 5d(1), por debajo de la BC

P > 7.1 GPa : Emisión del Ce(C3i)

P > 20.0 GPa: Emisión del Ce(C2)

Emisión debido a los cambios inducidos por presión en los estadoselectrónicos del Ce3+ (red-shift) y en la matriz Lu2O3 (aumento en elgap entre la BV –VC (material de gap directo)

Rel

ativ

e in

tensi

ty (

a.u.)

3002001000

Temperature (K)

71 kbar95 kbar115 kbar 137 kbar

(b)

75007000650060005500

Wavelength (Å)

P = 71 kbar

ex = 488 nm

T(K)

20

77

120

160

180

200

293

(a)

A

B

Fig. 1 Shen et al.

C3i

APLICACIONES: LUMINISCENCIA INDUCIDA POR PRESIÓN

Ce3+: Lu2O3

200 Kbar 71 Kbar

4f

5d(1)5d(2) 5d(1)

C3i

VB

CB

C2

5d(2)

4f

APLICACIONES: LUMINISCENCIA INDUCIDA POR PRESIÓN

Propiedades ópticas del ion Er3+ granatesnanocristalinos basados en Lu3Ga5O12

500 520 540 560 580

4.9 GPa

2.5 GPa

30.2 GPa

20.5 GPa

18.0 GPa

14.8 GPa

12.2 GPa

13.5 GPa

11.5 GPa

10.7 GPa

9.9 GPa

7.6 GPa

Inte

nsi

ty (

a.u

.)

Wavelength (nm)

0.8 GPa

2H

11/2,4S

3/2

4I

15/2 1 mol %

640 650 660 670 680 690

x 2

x 10

x 10In

ten

sity

( a

.u.)

Wavelength (nm)

0.8 GPa

4.9 GPa

30.2 GPa

20.5 GPa

18.0 GPa

14.8 GPa

12.2 GPa

13.5 GPa

11.5 GPa

10.7 GPa

9.9 GPa

7.6 GPa

4F

9/2

4I

15/2 1 mol %

APLICACIONES : ALTA PRESIÓN EN NANOCRISTALES

PRESSURE INDUCED CROSS-RELAXATION PROCESESS(2H11/2,

4I11/2 ) → (4F9/2,4F9/2) CR 1

(4I9/2,4I9/2 ) → (4I11/2,

4F9/2) CR 2(4I9/2,

4I11/2 ) → (4I13/2, 4F9/2) CR 3

0 5 10 15 20 25 30

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

14600

14650

14700

14750

14800

14850 Er3+

:LuGG 1%

Er3+

:LuGG 5%

Inte

gra

ted A

rea (

4F

9/2/ 2

H11/2,

4S

3/2)

Pressure (GPa)

Red e

mis

sio

n p

eak (c

m-1)

0

2500

5000

7500

10000

12500

15000

17500

20000

22500

CR 3CR 2

En

erg

y (

cm

-1)

Er3+

Er3+

Er3+

4I

15/2

4F

5/2,3/24F

7/22H

11/24S

3/2

4F

9/2

4I

9/2

4I

11/2

4I

13/2

4I

15/2

CR 1

APLICACIONES : ALTA PRESIÓN EN NANOCRISTALES

APLICACIONES : ALTA PRESIÓN EN NANOCRISTALES

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

0.00674

0.01832

0.04979

0.13534

0.36788

1

Inte

nsi

ty (

a. u

.)

Time ( s)

2.1 GPa

4.7 GPa

6.3 GPa

8.8 GPa

10.6 GPa

exc = 488.5 nm

0 2 4 6 8 10 1250

60

70

80

90

100

110

Av

erag

e li

feti

mes

(s)

Pressure (GPa)

exc= 488.5 nm

em= 555 nm

tAtI exp

0

0

dttI

dtttI

avg

avg

Decaimiento exponencial

Decaimiento no exponencial

APLICACIONES : ALTA PRESIÓN EN NANOCRISTALES

0 50 100 150 200 250 300 350 400

0.01

0.1

1

Inte

nsity (

a. u.)

Time ( s)

INOKUTI-HIRAYAMA

S=6

ETMP

rad

NR

radexp

WW1

W11

WET P

Otros colaboradores:Juan E. Muñóz Santiuste (Universidad Carlos III) MadridJ. Jayasankar (Sri Venkateshwara University) IndiaV. Venkatramu (Kadapa University) India