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
8ˆ
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
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