Quais fatores influenciam a ocorrência ou não de luminescência e a intensidade de emissão? Descreva a influência de cada fator.
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra gente falar dos fatores que fazem rolar (ou não) luminescência e que mexem na intensidade da emissão. Isto é matéria de fotoluminescência/química de estado sólido: precisamos entender como funciona absorver luz, passar pro estado excitado e depois emitir (ou não) fótons — e aí entram taxas radiativas e não-radiativas, seleção de transições, quenching etc.
Passo 2
Antes de listar os fatores, vamos desenrolar a teoria básica. Quando uma molécula ou íon absorve um fóton, ela vai pro estado excitado. Daí ela pode:
- Cair de volta emitindo um fóton (taxa radiativa
). - Descer sem emitir luz, virando calor, vibração (taxa não-radiativa
).
A eficácia dessa emissão é o rendimento quântico
e a intensidade observada de luminescência (para uma concentração
e luz de excitação) costuma seguir
onde
é o coeficiente de absorção molar e
o caminho óptico. Então, pra rolar luminescência forte, queremos alta absorção (
), alto
e baixo
.
Passo 3
Agora sim, vamos destrinchar os fatores que mexem com
,
e
:
-
Regras de seleção (probabilidade de transição)
- Transições proibidas (spin-forbidden, simetria) têm
bem baixo. - Quanto maior o “overlap” das funções de onda, maior o
(isto é, transição “permitida” dá luminescência mais intensa).
- Transições proibidas (spin-forbidden, simetria) têm
-
Energia do gap (Lei do Energy Gap)
- Gap pequeno → muita vibração possível →
cresce (despreza luminescência). - Gap grande → menos modos vibracionais para perder energia → luminescência favorecida.
- Gap pequeno → muita vibração possível →
Passo 4
-
Ambiente químico/físico
- Polaridade do solvente ou rede cristalina: interações com solvente podem aumentar modos vibracionais (aumenta
). - Quenchers externos (O₂, H₂O, impurezas): colidem e “desligam” a emissão (aumentam
).
- Polaridade do solvente ou rede cristalina: interações com solvente podem aumentar modos vibracionais (aumenta
-
Temperatura
- Quente demais ativa modos vibracionais extras →
sobe e luminescência cai. - A temperaturas baixas,
diminui e a intensidade aumenta.
- Quente demais ativa modos vibracionais extras →
Passo 5
- Concentração e auto-quenching
- Muito dopante/junção alta de moléculas → transferência de energia entre vizinhos (cross-relaxation) causa quenching.
- Além disso, reabsorção interna (“inner filter”) faz a luz emitida ser reabsorvida antes de sair da amostra.
Resposta
Os principais fatores e suas influências são:
• Regras de seleção/transição (afetam ): transições permitidas dão emissão forte; proibidas, fraca ou nula.
• Energy Gap (afeta ): gap pequeno → vibração cresce → luminescência cai; gap grande → luminescência favorecida.
• Ambiente (solvente/cristal, impurezas): interações e quenchers externos aumentam , reduzindo intensidade.
• Temperatura: aumenta com mais vibração, diminuindo a emissão; frio favorece luminescência.
• Concentração/quenching: dopagem alta e auto-absorção levam a transferência de energia não-radiativa, reduzindo a intensidade.
• Regras de seleção/transição (afetam
• Energy Gap (afeta
• Ambiente (solvente/cristal, impurezas): interações e quenchers externos aumentam
• Temperatura: aumenta
• Concentração/quenching: dopagem alta e auto-absorção levam a transferência de energia não-radiativa, reduzindo a intensidade.