Estudio espectroscópico de la eficiencia luminiscente del compuesto híbrido orgánico-inorgánico [(C₂H₅)₄N]₂MnBr₄

Abstract

Este trabajo tiene como objetivo realizar un estudio espectroscópico del compuesto híbrido orgánico-inorgánico luminiscente ((CH₃ -CH₂)₄N)₂MnBr₄. Los compuestos híbridos como este han generado gran interés en el campo de los materiales luminiscentes debido a la alta eficiencia de su emisión verde, que se activa bajo excitación en un amplio rango de longitudes de onda del espectro UV-visible. La luminiscencia de este material es atribuida al ion metálico de transición Mn²+ tetracordinado por los iones de Br−. En este compuesto, el catión orgánico tetraetilamonio, ((CH₃ -CH₂)₄N))+, juega un papel fundamental en la estabilización de la estructura del compuesto y también influye en la eficiencia luminiscente del anión inorgánico MnBr ²₄− . El estudio abarca la medida de los espectros de absorción, excitación y emisión (luminiscencia). El espectro de emisión se ha medido en función de la temperatura, desde la ambiente hasta la temperatura de descomposición del cristal. En particular, se ha realizado un exhaustivo análisis del tiempo de vida del estado excitado a diferentes temperaturas para conocer como varía la eficiencia luminiscente del material hasta su desaparición por la activación de procesos no radiativos. Se ha comparado la variación de intensidad de luminiscencia y el tiempo de vida con el fin de desvelar si ambos evolucionan de la misma forma con la temperatura, o ponen de relieve fenómenos de desexcitación no radiativos desde niveles electrónicos distintos del que se produce la emisión de luz. Además, se ha investigado la influencia de posibles transiciones de fase estructural del compuesto en la luminiscencia, así como el efecto de la presencia de agua en el ambiente.

This work aims to conduct a spectroscopic study of the luminescent hybrid organicinorganic compound ((CH₃ -CH₂)₄N)₂MnBr₄. Hybrid compounds like this have generated great interest in the field of luminescent materials due to the high efficiency of their green emission, which is activated under excitation in a wide range of wavelengths in the UVvisible spectrum. The luminescence of this material is attributed to the transition metal ion Mn²+, tetra-coordinated by Br− ions. In this compound, the organic cation tetraethylammonium, ((CH₃ -CH₂)₄N))+, plays a fundamental role in stabilizing the structure of the compound and also influences the luminescent efficiency of the inorganic anion MnBr ²₄−. The study includes measurements of absorption, excitation, and emission (luminescence) spectra. The emission spectrua has been measured as a function of temperature, from room temperature to the decomposition temperature of the crystal. In particular, a thorough analysis of the excited-state lifetime at different temperatures has been performed to understand how the luminescent efficiency of the material varies until it disappears due to the activation of non-radiative processes. The variation in luminescence intensity and lifetime has been compared to determine whether both evolve in the same way with temperature or highlight non-radiative deexcitation phenomena from electronic levels different from the one responsible for light emission. Additionally, the influence of posible structural phase transitions of the compound on luminescence has been investigated, as well as the effect of the presence of water in the environment.