Proceso de transferencia de energía en el sistema Plata – Terbio – Manganeso, en vidrios de Borato de Bario (BBO)

Abstract

En el presente trabajo se reporta el desarrollo de materiales luminiscentes (vidrios de borato de Bario (BBO y BBOC), sin dopar y dopados con iones Ag, Tb, Mn, Ag/Tb, Ag/Mn, Tb/Mn, Ag/Tb/Mn), así como el estudio de sus propiedades fotoluminiscentes. Se sintetizaron vidrios BBO (utilizando como precursores ácido bórico e hidróxido de Bario) y BBOC (utilizando como precursores carbonato de Bario y Boro vítreo), los cuales fueron preparados básicamente en dos etapas: la primera consistió en la síntesis de polvos de borato de Bario dopados con iones Plata, Terbio y Manganeso, para ello, se utilizó la técnica de evaporación de solventes, debido a que es una técnica económica y escalable; variando los porcentajes de los precursores utilizados como dopantes (Nitrato de Plata [AgNO3], óxido de Terbio [Tb2O3] y óxido de Manganeso [MgO]). La segunda etapa consistió en la preparación de los vidrios, mediante la técnica de fundición, elevando su temperatura hasta 1100°C. Las propiedades ópticas se midieron mediante la técnica de fotoluminiscencia; la longitud de onda utilizada para la excitación de los vidrios BBO:Ag, fue de 370 nm; para BBO:Mn, 350nm; BBO:Tb, 375nm, BBO:Ag,Mn, 230nm; BBO:Ag,Tb, 373nm; BBO:Tb,Mn, 373nm y finalmente para el vidrio tridopado (BBO:Ag,Tb,Mn), la longitud de onda de excitación fue de 370nm. Para el caso de Terbio como dopante en los vidrios BBO, a una concentración de 1.0 y 1.5%, se obtuvo una emisión óptica en color verde con una pureza de emisión de 38 y 39%, respectivamente, mientras que la emisión del vidrio con concentración de Terbio a 0.5%, resultó en una emisión en azul con una pureza de 52%; sin embargo, los vidrios BBOC:xTb [x=0.5, 1.0 y 1.5%], tuvieron una pureza de emisión de 95, 96 y 96.7%. Para los metales de transición como dopantes (Mn2+ y Ag+), resultó la emisión más eficiente en una longitud de onda correspondiente al azul-blanco, con una pureza de 69 y 85% respectivamente; en el caso de los vidrios BBO:Tb,Mn y BBO:Ag,Tb, más eficientes, se obtuvo una emisión de luz verde, con una pureza de emisión de 39 y 22%; sin embargo, el vidrio BBO:Ag,Mn, presentó una emisión en azul-blanco, con una pureza de 53%; por último el vidrio tridopado más eficiente (BBO:0.1Mn,1.0Tb,1.0Ag), presentó una emisión BBO:1.5Tb) tienen una temperatura de cristalización (Tc) muy similar, la cual está entre 795 – 820°C. Se realizó un análisis por ATD de los vidrios tridopados, en los cuales se observó que el vidrio BBO:0.1Mn,1.0Tb,0.5Ag tuvo un Tg de 322°C, siendo esta la menor temperatura en comparación con los otros dos sistemas analizados (BBO:0.1Mn,1.0Tb,1.0Ag y BBO:0.1Mn,1.0Tb,1.5Ag). Comparando las temperaturas Tx (temperatura de semi-cristalización) y Tc (temperatura de crsitalización), de los vidrios tridopados, resultaron ser muy similares, siendo las temperaturas máximas de 660 y 690°C, respectivamente. Finalmente se realizó microscopía de calefacción (MC), a los vidrios tridopados, este análisis indica el cambio en la forma y área del material conforme se aumenta la temperatura, obteniendo que la temperatura de fusión para los tres sistemas, es de 800°C aproximadamente. La temperatura de reblandecimiento de las muestras ronda por los 670°C. A partir de esta temperatura comienza un cambio notable en la forma de la probeta, siendo de esfera, posteriormente de semiesfera, hasta que finalmente el material pierde su forma completamente a los 800°C.