Controle de Rigidez Estrutural em Direção à Luminescência de Infravermelho Próximo de Largura de Banda Baseada em Cr3+ com Estabilidade Térmica Aprimorada

Fontes de luz de infravermelho próximo (NIR) de largura de banda baseadas em diodos emissores de luz convertidos por fósforo (pc-LEDs) são desejáveis para análises bioquímicas e aplicações de diagnóstico médico; no entanto, o desenvolvimento de fósforos NIR alvo ainda é um desafio. Neste estudo, fósforos NIR de largura de banda, CaSc1–xAl1+xSiO6 ativados por Cr3+ (λem = 950 nm), são projetados e otimizados por meio de substituição química visando melhorar a eficiência quântica e a estabilidade térmica. Análises estruturais e espectrais, junto com cálculos de teoria do funcional de densidade, revelam que a substituição de Sc3+/Al3+ contribui para aumentar a rigidez estrutural e a simetria local do octaedro Sc/AlO6, de modo que a relaxação não radiativa dos centros de emissão de Cr3+ é significativamente suprimida. A fonte de luz LED NIR baseada em fósforo em vidro confeccionada demonstra grande potencial na detecção da concentração de álcool. Este estudo fornece um princípio de design de estrutura local para explorar fósforos NIR com estabilidade térmica aprimorada e também estimulará mais estudos sobre descoberta de materiais e análise quantitativa de espectroscopia NIR.