Schematische Kombination des neuen Koordinationspolymers (Mitte) aus der lokalen Umgebung der typischen Matrixmaterialien (Oxide (rechts) und Fluoride (links)) für die Dotierung von Lanthanoiden
Quelle: BAM Fachbereich Photonik
Lanthanoidverbindungen sind für verschiedene Anwendungen wie analytische Sensoren und nichtlineare Optik wichtig. Dabei spielt die Materialklasse der Koordinationspolymere wegen ihres modularisierten Aufbausystems eine entscheidende Rolle. Dieser Aufbau ermöglicht es, die Kristallstrukturen schnell und einfach an die gewünschte Anwendung anzupassen und zu optimieren. Jedoch sind Hauptgruppenoxide und -fluoride wegen der niedrigen Phononenenergie und ihrer großen Bandlücke bevorzugte Matrixmaterialien für Ln3+-dotierte Materialien. In jüngerer Zeit traten jedoch immer wieder fluorhaltige Koordinationspolymere in den Mittelpunkt der Forschung. Diese ermöglichen die Kombination der lokalen Umgebung der Hauptgruppenoxide und -fluoride in einem Koordinationspolymer. In diesem Artikel werden zum einen Lanthanoid-dotierte Koordinationspolymere (CPs) mit unterschiedlichen Bindungsmotiven, welche mechanochemisch synthetisiert wurden, besprochen und zum anderen der Einfluss der verschiedenen Fluorpositionen in der Struktur auf die Abklingzeit τ der angeregten Zustände untersucht. Fluor kann über einen fluorierten organischen Linker, hier Bariumtetrafluoroterephthalat Ba(p-BDC-F4)2 oder direkt über eine Metall-Fluor-Bindung (Bariumterephthalatfluorid BaF(p-BDC)0,5) in das Netzwerk integriert werden. Das CP mit einer Metall-Fluor-Bindung zeigt die höchste Lebensdauer der angeregten Zustände der Lanthanoide (Eu3+, Tb3+ oder Eu3+&Tb3+). Die Anregung der Lanthanoide kann direkt über die für Lanthanoide typische Anregungswellenlänge und über die Anregungswellenlänge des Linkers erfolgen. Dies ermöglicht die gleichzeitige Anregung von Eu3+ und Tb3+ in einem CP. In den Emissionsspektren (λem=393 nm) der gemischt dotierten CPs (Eu3+ und Tb3+) sind die Banden beider Lanthanoide zu beobachten. Die Einbindung in das Kristallgitter und die homogene Verteilung der Lanthanoide in den CPs wird durch Röntgenbeugung, TEM, STEM-EDS-Messungen und die langen Zerfallszeiten gezeigt. Damit verbindet dieser Artikel zu einen klassischen Matrixmaterialien mit den neun fluorierten Koordinationspolymere.
Luminescent properties of Eu3+/Tb3+ doped fluorine containing coordination polymers
veröffentlicht in Science Direct, Vol. 117, July 2021, page 106614
BAM, Fachbereich Biophotonik und Fachbereich Strukturanalytik