Akadēmiskais centrsNeorganisko nanomateriālu struktūras un elektronisko procesu izpēte optisko sensoru izstrādei
Vadītājs: A. Siliņš
Projektā veikti vairāku veidu nanokristālu luminiscences pētījumi. Noskaidrots, ka nanokristālu luminiscence var būt atkarīga no to tehnoloģijas. Parādīts, ka ZrO2 nanokristālu luminiscencei iespējams praktisks pielietojums. Apgūta metode CaWO4 nanokristālu sintēzei. CaWO4 keramika, kas izgatavota no nanomateriāliem varētu būt efektīvs scintilatoru materiāls.
Atsevišķs pētījumu bloks bija saistīts ar borātu oksifluorīdu stiklu pētījumiem.
Zemāk parādīt daži projekta izpildē iegūtie rezultāti un dots īss to apraksts. 
ZnO nanokristālu attēli, kas iegūti ar skanējošo elektronu mikroskopu. Nanokristālu forma (un arī luminiscentās īpašības) ir atkarīgas no nanokristālu sintēzes procesa. 
4. attēls Ar infrasarkano starojumu ierosinātā luminiscence ar Er aktivētam LiF
Attēla augšējajā rindā nanokristāli sagatavoti luminiscences pētījumiem- pulverveida viela ievietota turētājos. Apakšējā rinda – tādi nanokristāli izskatās ultravioletajā gaismā. Vērojama dažādu krāsu luminiscence.
Cirkonija nanokristālu luminiscences pētījumi parādīja, ka iespējams izveidot materiālu augstas efektivitātes luminiscences detektoriem skābekļa koncentrācijas noteikšanai gāzu maisījumos.
ZnO nanokristālu attēli, kas iegūti ar skanējošo elektronu mikroskopu. Nanokristālu forma (un arī luminiscentās īpašības) ir atkarīgas no nanokristālu sintēzes procesa. Attēlos redzama nanokristālu sintēze ar iztvaicēšanas- kondensēšanas metodi. Materiāla iztvaicēšanai tiek izmantots Saules starojums, kuru ar parabolisku spoguli fokusē uz iztvaicējamo materiālu. Process notiek vakuumā.
ZnO luminiscences spektri ar dažādām metodēm iegūtiem nanokristāliem. PL- plazmā sintezēti ZnO:Al nanokristāli; VC-PL tie paši nanokristāli pēc iztvaicēšanas- kondensēšanas Saules krāsnīs. Šiem nanokristāliem labi izteikta eksitonu luminiscences josla (pie 3,28 eV), kas liecina par nanokristālu augsto kvalitāti.
CaWO4 nanokristālu sintēzē izmantojam Sol-Gel metodi, izejvielas, aprīkojums redzams attēlā. Iegūtie nanokristāli uzrāda labas scintilatora īpašības.
Projekta gaitā CFI tika iegūti oksifluorīdu kompozītmateriālu paraugi uz litija, kālija borāta, lantāna, litija kā arī rubīdija fluorīdu bāzes, kas aktivēti ar Ce vai Er joniem. Litiju un lantānu saturošos stiklveida paraugos ar Ce aktivatoru novērota aktivatoram raksturīgā intensīva fotoluminiscence ar maksimumu ap 340 nm. Iegūtajos kompozītmateriālos (1.attēls) rentgenstaru difrakcijas pētījumi neuzrāda nanokristalītu esamību matricā. Veicot stiklveida paraugu rentgenapstarošanu istabas temperatūrā un zemākās temperatūrās konstatēts, ka radiācijas enerģijas uzkrāšana efektīvi notiek zemākās temperatūrās, un uzkrātās enerģijas atbrīvošana termostimulētās luminiscences veidā novērojama galvenokārt temperatūru intervālā no 100 līdz 200 K.
1. attēls Ce un Er saturošie oksifluorīdu paraugi
Litija borāta stiklos, aktivētos ar Er, apstarojot tos ar infrasarkano gaismu tika novērots t.s. “up-conversion” process: ierosinot mūsu iegūtos paraugus ar infrasarkano lāzera gaismu ap 975 nm, novērojama vāja zaļā luminiscence (2. attēls) spektra apgabalā ap 550 nm. Šī luminiscence ir skaidrojama ar daudzfotonu procesiem, kas norisinās aktivatora jonos. Līdzīga luminiscence ar lielāku efektivitāti tika novērota ar Er aktivētā LiF monokristālā (3. un 4. attēls). Šis fakts ļauj prognozēt efektīvu “up-conversion” luminiscenci nanokristalītus saturošā stiklveida matricā. Ir zināms, ka stiklveida kompozītu paraugu termiskā apstrāde veicina nanoizmēra kristalītu veidošanos matricā. Sākotnējie stiklveida paraugu termiskās apstrādes eksperimenti un rentgenstaru difrakcijas dati liecina par LiF kristalītu veidošanos litija borāta matricā. Turpmākā darbība būtu saistīta ar kristalītu radīšanai nepieciešamās termiskās apstrādes apstākļu optimizēšanu “up-conversion” luminiscences efektivitātes palielināšanai, kas ir svarīgs priekšnoteikums veiksmīgai infrasarkanās gaismas vizualizēšanai, tai skaitā jaunās paaudzes displeju un temperatūras sensoru radīšanai.
2. attēls Ar Er aktivēto oksifluorīda stikla parauga zaļā „up-conversion” luminiscence, ierosināta ar 975 nm lāzera gaismu
3. attēls Ar Er aktivēto LiF monokristāla zaļā „up-conversion” luminiscence, ierosināta ar 975 nm lāzera gaismu
4. attēls Ar infrasarkano starojumu ierosinātā luminiscence ar Er aktivētam LiF