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On the decay time of upconversion luminescence

  • In this study, we systematically investigate the decay characteristics of upconversion luminescence (UCL) under anti-Stokes excitation through numerical simulations based on rate-equation models. We find that a UCL decay profile generally involves contributions from the sensitizer’s excited-state lifetime, energy transfer and cross-relaxation processes. It should thus be regarded as the overall temporal response of the whole upconversion system to the excitation function rather than the intrinsic lifetime of the luminescence emitting state. Only under certain conditions, such as when the effective lifetime of the sensitizer’s excited state is significantly shorter than that of the UCL emitting state and of the absence of cross-relaxation processes involving the emitting energy level, the UCL decay time approaches the intrinsic lifetime of the emitting state. Subsequently, Stokes excitation is generally preferred in order to accurately quantify the intrinsic lifetime of the emittingIn this study, we systematically investigate the decay characteristics of upconversion luminescence (UCL) under anti-Stokes excitation through numerical simulations based on rate-equation models. We find that a UCL decay profile generally involves contributions from the sensitizer’s excited-state lifetime, energy transfer and cross-relaxation processes. It should thus be regarded as the overall temporal response of the whole upconversion system to the excitation function rather than the intrinsic lifetime of the luminescence emitting state. Only under certain conditions, such as when the effective lifetime of the sensitizer’s excited state is significantly shorter than that of the UCL emitting state and of the absence of cross-relaxation processes involving the emitting energy level, the UCL decay time approaches the intrinsic lifetime of the emitting state. Subsequently, Stokes excitation is generally preferred in order to accurately quantify the intrinsic lifetime of the emitting state. However, possible cross-relaxation between doped ions at high doping levels can complicate the decay characteristics of the luminescence and even make the Stokesexcitation approach fail. A strong cross-relaxation process can also account for the power dependence of the decay characteristics of UCL.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:J. Bergstrand, Q. Li, B. Huang, X. Peng, Christian WürthORCiD, Ute Resch-GengerORCiD, Q. Zhan, J. Widengren, H. Agren, H. Liu
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Nanoscale
Jahr der Erstveröffentlichung:2019
Organisationseinheit der BAM:1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.2 Biophotonik
Verlag:RSC Royal Society of Chemistry
Jahrgang/Band:11
Ausgabe/Heft:11
Erste Seite:4959
Letzte Seite:4969
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Lanthanide; Lifetime; Mechanism; Modeling; Nano; Nanomaterial; Photoluminescence; Photophysics; Quantum yield; Upconversion nanoparticle
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Nano
Umwelt
Umwelt / Sensorik
DOI:10.1039/c8nr10332a
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:06.05.2019
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:06.05.2019
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