Định nghĩa và ứng dụng của Năng suất lượng tử phát quang (PLQY)

1. Photoluminesence quantum yield là gì?
Photoluminesence quantum yield - Năng suất lượng tử phát quang (PLQY) là thước đo hiệu quả của quá trình phát quang. Đó là tỷ lệ giữa số lượng photon mà vật liệu phát ra với số lượng photon bị hấp thụ. Phép đo này được sử dụng để xác định hiệu quả của vật liệu phát quang trong việc chuyển đổi năng lượng hấp thụ thành ánh sáng phát ra.

Bằng cách hiểu PLQY của một chất nhất định, các nhà nghiên cứu có thể thu được những hiểu biết có giá trị về các đặc tính và ứng dụng tiềm năng của nó. Ví dụ: PLQY cao có thể chỉ ra rằng vật liệu rất phù hợp để sử dụng trong các thiết bị quang điện tử như pin mặt trời, laser và điốt phát quang (LED), trong khi PLQY thấp có thể gợi ý rằng vật liệu đó phù hợp hơn cho các ứng dụng khác.

Nói tóm lại, năng suất lượng tử phát quang là một tính chất cơ bản đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu các chất thiết yếu khác nhau.

2. Công dụng
PLQY là một thông số quan trọng trong nghiên cứu khoa học, đặc biệt là trong lĩnh vực hóa học. Nó cung cấp thông tin về các tính chất cơ bản của vật liệu phát quang, chẳng hạn như bản chất của trạng thái kích thích và tốc độ bức xạ và không bức xạ của vật liệu.

Ngoài ra, PLQY cũng rất cần thiết trong khoa học vật liệu, nơi nó được sử dụng để đánh giá hiệu quả của tế bào quang điện (mặt trời), điốt phát quang và các thiết bị quang điện tử khác. Phép đo có thể giúp các nhà nghiên cứu tối ưu hóa hiệu suất của các thiết bị này và cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng của chúng bằng cách tăng PLQY

Bên cạnh đó, PLQY được đánh giá cao trong ngành như một công cụ kiểm soát chất lượng. Nó được sử dụng để đảm bảo rằng việc sản xuất các vật liệu phát quang được nhất quán và có chất lượng cao. Phép đo cũng được sử dụng để so sánh hiệu quả của các vật liệu cạnh tranh và giúp các công ty chọn vật liệu tối ưu cho ứng dụng cụ thể của họ.

3. Nguyên tắc cơ bản của đo lường PLQY
Nguyên tắc đo lường PLQY
Phép đo PLQY liên quan đến việc kích thích vật liệu bằng nguồn sáng, thường là tia laser hoặc đèn LED và phát hiện ánh sáng phát ra. Cường độ của ánh sáng phát ra được so sánh với cường độ của ánh sáng hấp thụ, cho phép tính toán PLQY.

Kỹ thuật và Dụng cụ
Một số kỹ thuật và công cụ được sử dụng để đo PLQY, bao gồm kích thích ở trạng thái ổn định, phát xạ được giải quyết theo thời gian và phép đo PLQY tuyệt đối. Những kỹ thuật này khác nhau về độ nhạy, thời gian đo và độ phức tạp.

Thiết lập thử nghiệm
Thiết lập thử nghiệm cho phép đo PLQY thường bao gồm máy quang phổ, nguồn sáng và máy dò. Máy quang phổ được sử dụng để phân tích bước sóng của ánh sáng phát ra, trong khi máy dò đo cường độ của ánh sáng phát ra.
 

Hình 1. Phép đo và tính toán Năng suất điện tử phát quang (PLQY)

4. Ứng dụng
Có rất nhiều ứng dụng của PLQY trong các ngành công nghiệp khác nhau:
 

PLQY trong ngành năng lượng mặt trời
Trong ngành năng lượng mặt trời, các phép đo PLQY đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển các vật liệu pin mặt trời tiên tiến. Bằng cách đo các giá trị PLQY, các nhà nghiên cứu có thể xác định hiệu quả chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng. Điều này giúp xác định các vật liệu tốt nhất để sản xuất pin mặt trời hiệu suất cao.

PLQY trong lĩnh vực sinh học và y học
Các phép đo PLQY cũng được sử dụng trong nghiên cứu sinh học và y tế. Các nhà nghiên cứu sử dụng các giá trị PLQY để đánh giá sự phát huỳnh quang của các phân tử sinh học như protein, enzyme và DNA. Thông tin này giúp phát triển các công cụ chẩn đoán mới, cảm biến huỳnh quang và kỹ thuật hình ảnh cho các ứng dụng y tế.

PLQY trong Điện tử và Viễn thông
Các phép đo PLQY đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển các công nghệ tiên tiến cho điện tử và viễn thông. Bằng cách đo các giá trị PLQY, các nhà nghiên cứu có thể xác định các vật liệu bán dẫn hiệu quả nhất để phát triển các thiết bị điện tử tiên tiến như đèn LED, pin mặt trời và bộ tách sóng quang.