پ111

كارشناسي ارشد

فيزيك

دانشگاه پيام نور مركز پرند

92-93

93/06/24

77ص

بايندري مقدم، عبدالمجيد

هاشمي زاده عقدا، سيدعلي

نورتابي، نانوكريستال، حالت جامد

دانشگاه پيام نور مركز پرند

امروزه براي فناوري نانو كاربردهاي مختلفي متصور شده است كه جايگاه و اهميت آن را ممتاز مي¬كند و محققان را به تحقيق در مورد كاربردهاي مختلفي مثل محيط زيست، پزشكي، نفت و پتروشيمي، الكترونيك، خودرو، پوشاك، بهداشت و… هدايت مي¬كند. لومينسانس يا نور¬تابي به پديده¬اي اطلاق مي¬شود كه طي آن الكترون¬هاي ماده با جذب انرژي و صعود به ترازهاي انرژي بالاتر به حالت تهييج درآمده و با بازگشت به حالت پايه يك موج الكترومغناطيسي ساطع مي¬كنند. بايد توجه داشت كه نور نشر شده طي فرآيند لومينسانس به دليل برهمكنش الكترون¬هاي ماده با فوتون¬ها بوده و اغلب بازده بالايي دارد، لومينسانس در مواد مختلف و در حالت خالص و يا آلاييده شده¬ (دوپ شده) آن مواد مشاهده مي¬شود. سازوكار¬هاي متفاوتي براي تفسير و توضيح اين پديده در مواد مختلف ارائه شده است. در پاره¬اي از موارد تحقيقات براي پيدا كردن مكانيسم لومينسانس هنوز هم ادامه دارد و به درستي مشخص نيست. با اين وجود لومينسانس تركيبات گوناگون را مي¬توان به طور ساده شامل (الف) انتقال الكترون از سطح انرژي پايه به سطح انرژي بالاتر طي فرايند جذب انرژي، (ب) آسايش غير تابشي در سطح انرژي بالاتر و از دست دادن مقداري از انرژي تابشي و رسيدن به سطح انرژي بين دو سطح پايه و تهييج شده و (ج) تابش نور حين آسايش تابشي و بازگشت الكترون به حالت پايه در نظر گرفت. بسياري از مواد به¬طور معمول در فاز جامد داراي خاصيت لومينسانس هستند. مواد لومينسانس جامد در قالب دو گروه اصلي قابل بررسي هستند. يك گروه شامل كريستال¬ها و نانوكريستال¬هاي دوپ شده با يون¬هاي مختلف (در اين كار يوروپيوم مد نظر است) و گروه ديگر نيمه¬هادي¬هاي داراي خواص لومينسانس هستند. پاره¬اي از نيمه¬هادي¬ها كه گاف انرژي قابل مقايسه با انرژي نور فرابنفش، مرئي و يا مادون قرمز دارند در حالت خالص نيز مي¬توانند داراي خاصيت لومينسانس باشند. لومينسانس در نانوكريستال¬ها ناشي از فعال كننده-هايي است كه به عنوان مراكز لومينسانس عمل مي-كنند. از آنجا كه لومينسانس در اين دسته مواد به يك يا گروهي از يون¬ها مربوط است، بنابراين در توضيح آنها از نظريه نوار استفاده مي¬شود. در اين مواد به بلور ميزبان مقدار بسيار كمي اتم (ناخالصي) به عنوان فعال¬كننده افزوده مي¬شود. فرآيندهاي لومينسانس اين مواد به دو دسته تقسيم مي¬شود. دسته اول مربوط به فرآيندهايي است كه به ميزبان و اتفاقاتي كه در پيرامون فعال¬كننده اتفاق مي¬افتد، بستگي دارد و دسته دوم فرآيندهايي مي-باشد كه با خود فعال¬كننده در ارتباط است. مجموعه فرآيندهايي كه به جذب، انعكاس و عبور نور از بلور ميزبان بستگي دارند از ديد ميكروسكوپي دسته¬بندي مي¬شوند. يون¬هاي دوپ شده اغلب مواد عايق با گاف انرژي بالا (بالاي 3 الكترون¬ولت) هستند. بازدهي اين روش¬ها از نظر سرعت تشخيص و ميزان تفكيك به ويژگي¬هاي سطحي و ساختاري نانوكريستال-هاي لومينسانس وابسته است. بنابراين نانومواد با توجه به ابعاد بسيار ريز و سطح وسيعشان، قابليت-هاي كاربردي زيادي براي افزايش كمي و كيفي پاسخ ادوات در روش¬هاي نورتابي دارند. اساس روش¬هاي مبتني بر نورتابي، برهمكنش (جذب، نشر و پراكندگي) تابش الكترومغناطيس با ماده است. همچنين روش¬هاي نورتابي به دليل حساسيت بالا، قيمت كم و زمان كم امروزه در طراحي ادوات مختلفي همچون انواع حسگرها بسيار كاربرد دارند. در اين پايان ¬نامه با سنتز نانوذرات Y2O3:Eu و بررسي خواص نورتابي آنها به¬صورت پودر جامد و معلق شده در محيط آب مي¬خواهيم نشان دهيم كه نانوذرات Y2O3:Eu در محيط¬هاي محلول نيز داراي فوتولومينسانس نور قرمز هستند و مي¬توان از آنها به¬عنوان آشكارسازهاي زيستي و دارويي استفاده كرد. همچنين با استفاده از طيف فرابنفش انعكاسي گاف انرژي مربوط به اين نانوذرات محاسبه شد كه پارامتر مهمي در توضيح بسياري از خواص نانوذرات است.

60016