MATERIAŁY FOTOLUMINESCENCYJNE
(PHOTOLUMINESCNT MATERIALS)

Materiały fotoluminescencyjne należą do grupy materiałów inteligentnych emitujących światło.

Materiały fotoluminescencyjne

Fotoluminescencja to zdolność do pochłaniania energii świetlnej i następnie emitowanie jej w postaci światła widzialnego w wyniku stopniowego "uwalniania" zmagazynowanej energii. Obserwujemy to jako świecenie materiału - zjawisko to trwa jakiś czas od naświetlenia, a więc nie zanika przy braku promieni świetlnych (w przeciwieństwie do zjawiska fluorescencji).

Substancje fotoluminescencyjne są bezpieczne w użyciu, nietoksyczne i nieradioaktywne. Czas w którym mogą efektywnie pracować, bez straty swoich własności to przeciętnie 30-50 lat. Istnieje szereg materiałów zdolnych do fotoluminescencji: jednym z pierwszych był siarczek cynku z domieszką miedzi i kobaltu ZnS:Cu,Co (nadal szeroko stosowany), nieorganiczne związki aluminium z różnymi domieszkami (np. SrAl2O4 z domieszką Eu2+ i Dy3+) lub tlenek aluminium Al2O3 z domieszkami (głównie pierwiastków ziem rzadkich) lub Gd3Ga5O12/SiO2, Zn2Si0.5Ge0.5O4:Mn i ZrO2:Pr (na zdjęciu poniżej).

Zdjęcie ZrO2:Pr wykonane elektronowym mikroskopem skaningowym

Mechanizm pochłaniania i emisji światła jest analogiczny do tego, jaki zachodzi w materiałach fluoroscencyjnych, z tą różnicą, że w przypadku substancji fotoluminescencyjnych czas przechodzenia pobudzonych elektronów z poziomów energetycznych wyższych na niższe zachodzi znacznie dłużej - dlatego świecenie materiału nie ustępuje natychmiast po przerwaniu naświetlania, ale trwa nadal. Czas takiego świecenia, a więc czas powrotu elektronów na poziom energetyczny zerowy zależy m.in. od związku chemicznego, czasu naświetlania i intensywności naświetlania. Dzisiaj znane są substancje, które raz naświetlone potrafią świecić mocnym światłem nawet przez 16 godzin, chociaż obecnie najpowszechniej stosowane mają maksymalny czas świecenia 10 godzin.

Intensywność świecenia (zwana nasyceniem) jest składową kilku czynników: wewnętrznej energii świetlnej, częstotliwości emitowanego światła, czasu emisji i temperatury otoczenia.

Przy temperaturze poniżej 7 stopni Celsjusza, potrzebny jest znaczny czas naświetlania, a nasycenie jest niewielkie, jednakże sam czas świecenia jest relatywnie dłuższy.

Istnieją trzy kolory materiałów fotoluminescencyjnych: żółto-zielony, niebieski i purpurowy. Materiały które są żółte, mają wysoką początkową intensywność świecenia, natomiast niebieskie charakteryzują się dłuższym okresem świecenia.

W praktyce używany jest podział materiałów fotoluminescencyjnych na trzy klasy, uwzględniający czas świecenia przy określonej intensywności.

Zastosowanie:

Materiały fotoluminescencyjne połączone z innymi substancjami (głównie tworzywami sztucznymi) są szeroko stosowane w życiu codziennym, m.in. jako:

- Znaki i elementy bezpieczeństwa

- Elementy wyposażenia do ratowania życia

- Elementy na tarcze zegarków

- Taśmy

- Farby i atramenty

- Wyświetlacze