Un cambiador de longitud de onda es un material fotofluorescente que absorbe fotones de frecuencia más alta y emite fotones de frecuencia más baja. El material absorbe un fotón y emite uno o varios fotones de menor energía. El tiempo de relajación de la molécula excitada suele ser del orden de nanosegundos.
Aplicaciones
Estos materiales se pueden utilizar para aumentar la eficiencia de una célula fotovoltaica ( célula solar) cambiando un fotón de energía "demasiado alta" en múltiples fotones de energía "justamente". Los cambiadores de longitud de onda se utilizan a menudo en física de partículas para recolectar luz de centelleo en detectores de partículas . Esto suele suceder con bofetadas acrílicas o fibras ópticas dopadas con un cambiador de longitud de onda, en algunos casos también se utilizan pinturas. [1] [2] [3] Fuera de la ciencia Los cambiadores de longitud de onda se utilizan a veces para lograr la resistencia de los plásticos a los rayos UV en lugar de los absorbentes. Los cambiadores de longitud de onda también se utilizan para cambiar la luz UV al espectro visible en lámparas fluorescentes o LED , en la mayoría de los casos esto se hace con un fósforo que se puede considerar un cambiador de longitud de onda con un largo (ms) tiempo de relajación.
Estructura química
Los cambiadores de longitud de onda orgánicos generalmente contienen uno o más anillos de benceno (por ejemplo, de: 1,4-Bis (2-metilestiril) benzol o p- terfenilo ) ya que el y los enlaces aquí son útiles en la absorción / emisión del fotón y el transporte de energía dentro de la molécula. Las modificaciones de las moléculas permiten en algunos casos la sintonización del régimen de longitud de onda de aceptación y emisión. El cambio de longitud de onda ocurre debido al principio de Franck-Condon , mientras que el exceso de energía generalmente se lleva en forma de fonones .
La mayoría de los cambiadores de longitud de onda orgánicos son moléculas planas, lo que provoca una disminución en la eficiencia del cambio de longitud de onda cuando se cristalizan debido al intercambio de energía entre las moléculas. La investigación actual también ha creado cambiadores de longitud de onda tridimensionales que muestran el efecto opuesto, ya que el agrupamiento limita la energía que se puede almacenar como energía rotacional. [ cita requerida ]
Características espectrales
El cambiador de longitud de onda suele tener muchas líneas de absorción y emisión que son lo suficientemente anchas como para crear un espectro de absorción y emisión. La separación entre espectro de absorción y emisión está definida por el llamado desplazamiento de Stokes .