Investigazione della luminescenza persistente negli alogenuri metallici

Abstract

La luminescenza persistente è presente nella nostra vita quotidiana da ormai decenni, impiegata nella segnaletica di sicurezza, giocattoli per bambini e orologi da polso. Eppure, la fisica e i fenomeni scientifici che ne regolano il meccanismo rimangono tuttora incerti anche agli esperti in materia. In questo lavoro viene studiata la luminescenza persistente della perovskite CsCdCl₃ in diverse forme, dal cristallo singolo bulk fino alla scala nanometrica, con l’obiettivo di indagare l’effetto della riduzione dimensionale sulle proprietà emissive. I campioni sono stati sintetizzati con e senza la presenza del drogante Mn, al fine di valutarne gli effetti sulle proprietà ottiche e riscontrando un miglioramento in termini di intensità e tempo di emissione. Dalle analisi emergono i differenti effetti che il drogante ha avuto a seconda della scala del materiale, portando a formulare ipotesi sulle cause delle profonde differenze osservate. Questo progetto presenta lo svolgimento delle sintesi dei cristalli singoli per via idrotermale e delle nanoparticelle mediante sintesi colloidale hot-injection, entrambe condotte presso l’Università di Genova. La caratterizzazione strutturale è stata effettuata tramite diffrazione a raggi X e misure ICP (Genova) e misure XANES svolte alla linea ID26 del sincrotrone europeo di Grenoble. La caratterizzazione delle proprietà ottiche si è svolta interamente presso l’Università di Gent, presentando misure ottiche, tra cui sul tempo di vita, efficienza e termoluminescenza.

Persistent luminescence has been present in our daily life for decades, employed in safety signage, children’s toys, and wristwatches. Yet, the physics and scientific phenomena governing its mechanism remain uncertain even to experts in this subject. In this work, the persistent luminescence of the CsCdCl₃ perovskite is studied in different scales, from bulk single crystals down to the nanoscale, with the aim of investigating the effect of size reduction on emissive properties. Samples were synthesized with and without the presence of Mn as a dopant, in order to evaluate its effects on the optical properties, making possible to highlight the improvement in terms of emission intensity and lifetime. From the analyses, the different effects of the dopant depending on the material scale emerge, leading to hypotheses on the causes of the profound differences observed. This project includes the synthesis of single crystals by hydrothermal methods and nanoparticles by colloidal hot-injection, both carried out at the University of Genoa. Structural characterization was performed through X-ray diffraction and ICP measurements (Genoa), as well as XANES measurements at beamline ID26 of the European Synchrotron in Grenoble. Optical characterization was entirely conducted at Ghent University, including optical analysis such as measurements of lifetime, efficiency, and thermoluminescence.