Luminescência

Com a luminescência , um sistema físico é colocado em um estado excitado por energia fornecida externamente e emite luz (incluindo radiação fora da faixa visível) com a transição para seu estado fundamental com a emissão de fótons . O termo luminescência descreve o processo (o fenômeno) ou a radiação emitida.

Se não há processo de ativação entre a absorção da energia e a emissão, fala-se em fluorescência ; se um estado intermediário excitado pode “congelar” a energia por um certo período de tempo, é a partir da fosforescência .

Diferenciação de acordo com o mecanismo de excitação do sistema

Dependendo do tipo de excitação, é feita uma distinção entre os diferentes tipos de luminescência:

Fluorescência e fosforescência

Os diferentes tipos de luminescência também podem ser classificados de acordo com a duração do brilho após o fim da excitação. Um pós-luminescência muito curto (geralmente <um milionésimo de segundo) como consequência direta e efeito colateral da excitação é referido como fluorescência , enquanto a fosforescência descreve um pós-luminescência mais longo de pelo menos 1/1000 de segundo após a excitação.

Exemplos de ambos os processos no modelo de banda : Quando a substância é excitada, os elétrons se movem da banda de valência para a banda de condução. No caso da fluorescência, esses elétrons de condução se recombinam com a emissão de radiação eletromagnética, novamente diretamente com uma vacância de elétrons na banda de valência. Já na fosforescência, níveis intermediários metaestáveis são gerados na zona proibida, os chamados termos de adesão ou ativador , devido às impurezas introduzidas no material . No estado fundamental, os termos do ativador são ocupados por elétrons, as armadilhas permanecem vazias. Depois que os elétrons foram levantados da banda de valência para a banda de condução pela excitação, os elétrons defeituosos resultantes são preenchidos com elétrons dos termos do ativador. Os elétrons livres tentam se recombinar com os elétrons defeituosos do termo ativador. Eles são presos pelos centros de detenção. Também é possível que os elétrons sejam levantados da banda de valência diretamente para a armadilha (excitação direta). Por meio da exposição renovada à energia, esses elétrons podem ser levados de volta à banda de condução e a partir daí recombinar-se com a emissão de luz da energia com elétrons defeituosos do termo ativador. ${\ displaystyle \ Delta E}$

O exame de luminescência, por exemplo em cristais, é realizado com o fosforoscópio Becquerel .

Caso especial: aquecimento libera energia de outra forma depositada

A chamada termoluminescência foi descoberta por Robert Boyle em 1663 . Ele relatou à Royal Society em 28 de outubro daquele ano que fez um diamante desmaiar no escuro, segurando-o na cama pela parte mais quente de seu corpo nu.

Em algumas substâncias, como B. quartzo ou feldspato , a energia da decomposição de nuclídeos instáveis ​​que ocorrem naturalmente e da radiação cósmica é armazenada na rede cristalina na forma de dano por radiação. Os elétrons são aprisionados em “armadilhas de elétrons” entre as bandas de valência e de condução. Quando aquecido a temperaturas em torno de 300 ° C a 500 ° C, a emissão de luz estimulada termicamente (termoluminescência) se estabelece: elétrons excitados deixam seu estado metaestável e voltam a níveis de energia mais baixos com a emissão de luz. Como todos os elétrons excitados caíram para um nível de energia inferior após um período de tempo relativamente curto, esse efeito, conhecido como termoluminescência, ocorre apenas quando é aquecido pela primeira vez. A energia armazenada pode ser inferida. Isso depende da intensidade e da duração da energia acumulada anterior. Isso dá a possibilidade de datação por termoluminescência ao longo de milhões de anos ( idade de irradiação ). A energia das substâncias fosforescentes é menos durável, mas geralmente liberada com um leve aumento da temperatura.

O armazenamento de energia esgotado pode ser usado para determinar a dose absorvida de radiação ionizante pelo reaquecimento após a exposição e medição da luminescência. Materiais com defeitos que são estáveis ​​à temperatura ambiente, como B. fluoreto de lítio , que também é muito sensível à radiação. O resultado é um dosímetro termoluminescente . Desta forma, a irradiação de alimentos também pode ser detectada.

As medições de termoluminescência também podem fornecer informações importantes na pesquisa da fotossíntese. Aqui, também, após excitação com luz, pares de radicais metaestáveis ​​são formados, que se recombinam através da aplicação de calor. O pico de temperatura e a extensão da luz emitida permitem tirar conclusões sobre a condição do aparelho fotossintético.

literatura

• Hans Kittel: dicionário de tintas e vernizes e plástico. Editora científica Stuttgart 1952

Evidência individual

1. ↑ Apresentação e caracterização de nanocompósitos de sulfeto de cádmio-óxido de alumínio , dissertação de Ingo Heim, p.28 - e outras referências.
2. ^ Newton, HE, 1957. Uma história da luminescência desde os primeiros tempos até 1900. Philadelphia, American Philosophical Society., P. 126
3. ↑ G. Schwedt: Pocket Atlas of Food Chemistry. 2. completamente revisado e exp. Wiley-VCH, Weinheim 2005.

Links da web

Wikcionário: luminescência  - explicações de significados, origens das palavras, sinônimos, traduções

• Tipos de luminescência (Universidade de Jena)
• Corantes luminescentes , banco de dados Fluorophores.org para corantes luminescentes, Graz University of Technology
• Quando os minerais brilham - fosforescência, fluorescência e luminescência explicadas no nível da escola (no servidor educacional do Prof. Blum para química)