В.В. Уточникова Люминесцирующие наноматериалы
TRANSCRIPT
Люминесцирующиенаноматериалы:области применения и
возможности коммерциализации
Уточникова Валентина Владимировна
МГУ имени М.В. Ломоносова
ФИАН имени П.Н. Лебедева
SIA EVOLED
Люминесценция
«Будем называть люминесценцией избыток над температурным излучением тела в том случае, если это избыточное излучение обладает конечной длительностью примерно 10−10 секунд и больше» С. И. Вавилов, 1948 г.
НЕ рассеяние, НЕ отражение, НЕ комбинационное рассеяния и т.д.:длительность меньше колебания световой волны (которая <10−10 c)
НЕ тепловое излучение
=2=
Виды люминесценции
фотолюминесценция – под действием света
=3=
электролюминесценция – при пропускании электрического тока
(био)хемилюминесценция – использует энергию химических реакций;
СВЕТ
Свет
Видимый свет
Солнечный спектр за пределами атмосферы
Солнечный спектр на уровне моря
УФ
ИК
Человеческий глаз
слепое пятно
центральная ямка
ретина
глазной нерв
Колбочки: - 3 типа для 3 цветов (красный, зеленый, синий) - для нормального освещения
Палочки: - 1 тип - для ночного видения
Цветовое зрение: колбочки
Колбочки:
- 3 типа 3 цвета (красный, зеленый, синий) - 5 миллионов штук, в основном в центральной ямке миллионы пикселов - время сбора изображения: 20 мс
Формирование цвета
Субстрактивное:
Вычитание из отраженного света определенных цветов
Формирование цвета
Аддитивное:
Сложение цветов непосредственно излучающих
объектов
Формирование цвета
Аддитивное:
Сложение цветов непосредственно излучающих
объектов
Субстрактивное:
Вычитание из отраженного света определенных цветов
=12=Цветовые координаты
Координаты CIE (International Commission on Illumination)
Первый источник света: тепловое излучение
Цветоваятемпература
E = ћνν = c/λ
частота длина волны
Разные солнца
Цветовая температура800 К — начало видимого темно-красного свечения раскалённых тел;1500—2000 К — свет пламени свечи; 2800 К — лампа накаливания 100 Вт (вакуумная лампа);2800—2854 К — газонаполненные лампы накаливания с вольфрамовой спиралью;3000 К — лампа накаливания 200 Вт, галогенная лампа;3200—3250 К — типичные киносъёмочные лампы;3400 К — солнце у горизонта;4300—4500 K — утреннее солнце и солнце в обеденное время;4500—5000 К — ксеноновая дуговая лампа, электрическая дуга;5000 К — солнце в полдень;5500 К — облака в полдень;5500—5600 К — фотовспышка;5600—7000 К — лампа дневного света;6200 К — близкий к дневному свет;
6500 К — стандартный источник дневного белого света, близкий к полуденному солнечному свету;6500—7500 К — облачность;7500 К — дневной свет, с большой долей рассеянного от чистого голубого неба;7500—8500 К — сумерки;9500 К — синее безоблачное небо на северной стороне перед восходом Солнца;15 000 К — ясное голубое небо в зимнюю пору;20 000 К — синее небо в полярных широтах;
Цветовая температура
Индекс цветопередачи
• CRI = 0монохроматический источник• CRI = 100широкий спектр источника
0 100
Na-низкого давления НакаливанияHg-высокого давления
50
• Индекс цветопередачи - уровень соответствия естественного цвета тела видимому цвету этого тела при освещении его данным источником света
Индекс цветопередачи
Типы источников света
Тепловое излучение
Газоразрядная лампа
Светодиоднаялампа
OLED
ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
Образование молекулярных орбиталей
s (C–O)
s (C–H)
p (C–O)
n (O)
p* (C–O)
s* (C–O)
s* (C–H)
1s (H)
2p (O)
pz (C)
sp3 (C)
C O
C O
C O
Эне
рги
я
Формы молекулярных орбиталей
C O
C O
C O
p (C–O)
n (O)
p* (C–O)
Молекулярная люминесценция
p2n2
p2np*
pn2p*
Эне
ргия
Основное состояние
1 возбужденноесостояние
2 возбужденноесостояние
Пример
НСМО
ВЗМО
Какой цвет?
Как изменить цвет=26
=
Люминесценция лантанидов=27
=
Eu
А что на спектре?
400 500 600 700 800
Длина волны, нм
Соединения тербия
Соединения европия
Применения
Биовизуализациямикроспоп люм. микроскоп наложение
Люминесценция с задержкой
время
инт
енси
внос
ть
Люминесценция с задержкой
время
инт
енси
внос
ть
время
инт
енси
внос
тьавтолюминесценция
биометки
КС лантанидов для биоприменений
=37=
• Длинные времена жизни: отсекаем люминесценцию органических флуорофоров
• Узкие полосы: эффективный сбор излучения узкощелевыми фильтрами
• Большая разница длин волн возбуждения и эмиссии: высокое спектральное разрешение
Наночастицы
Фото Под УФ
SEM
Частица-
лекарс-тво
лю
м и н о фо р
Защитные метки
Eu3+
Eu2+
ЕВРОпий
«Хитрые» метки
+25 С -50 С
Tb3+Eu3+
Люминесцентные метки
300 К 77 К + УФ
Патент
Строение органического светодиода
=44=
Катод
ETL
ЛЮМИНОФОР
HTL
Анод
ETL – электронпроводящий слой
HTL – дыркопроводящий слой
Люминофор для OLEDОрганические соединения, комплексы алюминия, цинка и т.д.:
НЕЭФФЕКТИВНО
Органо-металлические соединения иридия, платины и т.д.:
ДОРОГО
Координационные соединения лантанидов:
НЕ СТАБИЛЬНЫ ИЛИНЕ НАНОСЯТСЯ В ВИДЕ ПЛЕНОК
100-
200
нм
Новый метод нанесения
в Samsung
1 Делайте исследования2 Патентуйте результаты3 Не пренебрегайте результатами4 Интересуйтесь проблемами в других областях
И еще много другихприменений…
Да будет свет!