Pentingnya mempertimbangkan bahwa emisi radiasi dan non radiasi terjadi pada sampel pengujian. Sebagai salah satu bentuk emisi radiasi, fotoluminesensi dapat dipisahkan menjadi dua klasifikasi yaitu fluoresensi dan pendar. Keduanya memiliki jalur transisi energi yang berbeda, karena itu masa hidupnya berbeda (menjadi basis dari photoluminescence spectroscopy).
Perbedaan jalur transmisi energi yang berbeda karena masa hidupnya sangat berbeda. Oleh sebab itu, cara utama untuk mengukur efisiensi photoluminescence adalah dengan mengukur efisiensi kuantum photoluminescent (PLQE) pada suatu sampel.
Apa itu Photoluminescence Spectroscopy?
Photoluminescence spectroscopy mengacu pada bentuk pendaran yang dihasilkan dari fotoeksitasi. Mudahnya, fotoluminesensi terjadi ketika bahan memancarkan cahaya setelah menyerap foton dari sumber cahaya spektroskopi eksternal seperti sumber cahaya pita lebar atau sumber cahaya UV.
Dalam spektroskopi fotoluminesensi, Anda mampu mengukur intensitas cahaya yang dipancarkan sebagai fungsi panjang gelombang menggunakan spektrometer optik. Sumber cahaya berenergi tinggi sangat disarankan untuk merangsang semua elektron ke keadaan energi tereksitasinya.
Manfaat/Aplikasi dari Photoluminescence Spectroscopy
Fotoluminesensi dalam spektroskopi fluoresensi mampu memberikan dua hasil yaitu fluoresensi dan pendar. Hasil kuantum photoluminescence dari suatu molekul atau bahan didefinisikan sebagai jumlah foton yang terpancar, karena sebagian kecil dari jumlah foton diserap merupakan salah satu teknik untuk photoluminescence spectroscopy.
Prinsip Kerja/Fisika Photoluminescence Spectroscopy
Spektroskopi serapan memberi tahu bahwa struktur pita memungkinkan, elektron yang tidak berpasangan dalam keadaan dasar suatu material dapat tereksitasi oleh foton ke tingkat energi yang lebih tinggi. Ini terjadi karena energi foton lebih besar daripada selisih antar tingkat energi.
1. Relaksasi Radiatif dan Non-Radiasi
Elektron yang tereksitasi dalam bahan dapat kehilangan energi melalui emisi radiasi atau non radiasi. Pada emisi radiasi, elektron yang tereksitasi berelaksasi dan melepaskan foton. Namun, dalam relaksasi non-radiasi, energi ini menghilang dengan cara lain.
Fotoluminesensi adalah salah satu contoh emisi radiasi. Contoh emisi non-radiasi mencakup termalisasi elektron yang tereksitasi hingga tingkat energi getaran. Hal ini dapat dikenali sebagai proses pendinginan fluoresensi. Energi ini hilang dalam bentuk panas, melalui interaksi getaran, atau melalui tumbukan atom.
Dalam studi semikonduktor, transisi ini sering disebut sebagai rekombinasi radiasi atau non-radiasi. Artinya sama dengan emisi radiasi atau non-radiasi, yang berfokus pada bagian emisi yang berbeda.
Dari sini, rekombinasi radiasi dipandang sebagai kombinasi ulang pasangan elektron dan lubang yang melepas foton. Perbedaan ini dibuat karena bergantung pada fungsi perangkat elektronik, jumlah rekombinasi radiasi dan non-radiasi yang berbeda.
2. Fluoresensi atau Fosforesensi
Fluoresensi merupakan jenis fotoluminesensi dimana material menyerap foton dan memancarkan foton dengan energi lebih rendah. Secara atmik, proses ini terdiri dari transisi singlet-singlet, maupun transisi yang diperbolehkan seperlunya. Maka dari itu, emisi fluoresensi terjadi dalam waktu singkat.
Bahan fluoresen dapat digunakan untuk berbagai aplikasi teknologi bioluminesensi, mikroskop, dan pengobatan. Label ini efektif sebagai label kimia.
Anda dapat menggunakan bahan berpendar untuk berbagai aplikasi seperti cat hingga mainan karena bahan tersebut akan memancarkan cahaya dalam gelap. Ini berguna untuk perangkat OLED, sementara pendar dan fluoresensi memainkan peran penting dalam fluoresensi tertunda yang diaktifkan secara termal.
3. Thermally Activated Delayed Fluorescence (TADF)
TADF adalah proses menghasilkan fluoresensi dari elektron dalam keadaan triple. Fluoresensi dilarang dalam keadaan triplet, namun elektron dalam penghasil TADF dapat menggunakan energi panas di sekitarnya untuk mentransmisikan elektron dari keadaan triplet tereksitasi ke keadaan singlet tereksitasi.
Ini disebut sebagai ‘penyeberangan antar sistem terbalik’. Sistem ini merupakan sistem lambar yang membuat dapat menunda hasil dari fluoresensi.TADF memiliki implikasi yang signifikan terhadap OLED karena memungkinkan tercapainya hasil kuantum fotoluminesensi yang lebih tinggi.
Kelebihan Photoluminescence Spectroscopy
Photoluminescence spectroscopy punya kelebihan dalam hal sensitivitas metode emisi yang jauh lebih besar. Peningkatan kepekaan ini sangat bergantung pada sifat pengukuran.
Pengukuran serapan dari sampel yang memiliki serapan lemah bergantung pada kemampuan mengukur perbedaan kecil dalam intensitas sinyal besar yang ditransmisikan. Di sisi lain, dalam pengukuran emisi, Anda mencari sinyal kecil dengan latar belakang nol.
Cara Menggunakan Photoluminescence Spectroscopy
Untuk mengukur fotoluminesensi material, Anda membutuhkan spektrometer optik, dan sumber cahaya monokromatik dengan panjang gelombang rendah. Sebagai alternatif, Anda dapat memakai sumber cahaya putih broadband yang dikombinasikan dengan filter untuk memilih energi yang sesuai dengan sampel.
Selama proses ini, foton berenergi tinggi dari sumber ekstasi mengeksitasi elektron dalam sampel kepada energi yang lebih tinggi. Untuk sebagian besar sampel berpendar, cahaya akan dipancarkan kembali dalam bentuk foton berenergi rendah.
Meneruskan cahaya ini lewat filter menghasilkan puncak eksitasi. Spektrometer kemudian mampu mendeteksi foton yang dipancarkan melalui serat optik atau dari sinar langsung.
Ketika mengukur fotoluminesensi, Anda disarankan untuk mengukur spektrum serapan sampel.
Pengukuran ini harus saling melengkapi karena pengukuran absorbansi Anda membutuhkan lebih sedikit optimasi. Yang kemudian akan memberikan Anda gambaran di mana puncak fotoluminesensi terjadi.
1. Pengaturan Peralatan
Hal penting yang perlu diingat tentang fotoluminesensi adalah foton dipancarkan ke segala arah. Artinya, tidak seperti spektroskopi serapan dan transmitansi, tidak tempat ideal untuk meletakkan spektrometer.
Jika Anda ingin mengoptimalkan pengaturan sistem agar dapat bekerja paling baik untuk sampel Anda. Pengaturan optimal akan bergantung pada faktor-faktor yang meliputi jumlah fotoluminesensi yang terpancar, ketebalan film atau konsentrasi sampel, serta jumlah cahaya latar belakang pada laboratorium Anda.
2. Steady-State vs. Time-Resolved Photoluminescence Spectroscopy
Fotoluminesensi dalam kondisi tunak atau tak tukan nanya mengukur intensitas fotoluminesensi sebagai fungsi panjang gelomban pada waktu tertentu. Oleh sebab itu, Anda dapat menggunakan spektroskopi keadaan tunak ketika intensitas fotoluminesensi sambel tidak berubah dengan pencahayaan. Hal ini juga tepat untuk digunakan ketika intensitas fluoresensi sampel berubah setelah lebih dari 1 detik.
Spektroskopi fotoluminesensi resolusi waktu dapat digunakan untuk mempelajari proses radiasi cepat yang terjadi dalam skala waktu yang singkat. Alih-alih pencahayaan konstan untuk fotoluminesensi kondisi tunak, Anda mengestimasi sampel dengan pulsa energi pendek dan tinggi untuk mendeteksi fotoluminesensi dari waktu ke waktu.
Dapatkan Photoluminescence Spectroscopy Berkualitas di AMI Scientific!
Photoluminescence spectroscopy mengacu pada bentuk pendaran yang dihasilkan dari fotoeksitasi. Anda mampu mengukur intensitas cahaya yang dipancarkan sebagai fungsi panjang gelombang menggunakan spektrometer optik.
Selain itu photoluminescence spectroscopy, ada juga spekstroskopi lain seperti UV Vis dan FTIR yang punya cara kerja berbeda.
Ayo konsultasikan kebutuhan pengukuran intensitas cahaya melalui Ami Scientific dengan mengklik tautan ini!.
Comments