Fotoluminesensi

Fotoluminesensi adalah proses ketika suatu zat memancarkan pendar cahaya (Luminesensi) setelah menyerap foton, umumnya dalam rentang ultraviolet atau cahaya tampak. Proses ini terjadi ketika molekul menyerap foton dalam wilayah spektrum cahaya tampak, yang mengakibatkan eksitasi salah satu elektron dalam molekul ke tingkat energi yang lebih tinggi. Ketika molekul tersebut kembali ke keadaan energi yang lebih rendah, ia memancarkan foton dengan energi yang lebih rendah daripada foton yang diserap. Proses ini dapat dilihat pada berbagai fenomena alami, seperti fluoresensi dan fosforesensi, yang merupakan bentuk khusus dari fotoluminesensi.

 Mekanisme 
Fotoluminesensi adalah proses di mana suatu material memancarkan cahaya setelah menyerap foton. Ketika foton diserap, elektron dalam material tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Setelah itu, elektron kembali ke tingkat energi yang lebih rendah, melepaskan energi dalam bentuk cahaya. Proses ini biasanya menghasilkan cahaya dengan panjang gelombang yang lebih panjang (energi lebih rendah) daripada foton yang diserap, sesuai dengan hukum Stokes.

Fotoluminesensi terjadi karena interaksi antara sifat elektronik material, struktur kristal, dan jenis ikatan kimia dalam material tersebut. Proses ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya adalah pusat luminesensi, yaitu bagian material yang menyerap dan memancarkan foton, yang biasanya berupa atom, ion, atau molekul dalam struktur kristal material. Selain itu, transfer muatan antara molekul atau atom yang berdekatan juga dapat memengaruhi bagaimana energi dipindahkan dalam material, yang bisa memperkuat atau mengubah sifat luminesensinya. Pada material kristalin, struktur kisi kristal dan transisi optik antar tingkat energi dalam kisi krista juga memiliki peran tertentu. Struktur kristal yang teratur memungkinkan elektron bergerak lebih mudah antara tingkat energi, menghasilkan pemancaran cahaya dengan panjang gelombang tertentu, yang dipengaruhi oleh simetri dan jarak antar ion dalam kisi kristal tersebut.

 Aplikasi 
Salah satu aplikasi Fotoluminesensi terdapat pada lampu neon dan lampu pendar. Dalam lampu neon, bahan fotolumisen yang melapisi bagian dalam kaca menyerap cahaya ultraviolet yang dipancarkan oleh atom merkuri, dan kemudian memancarkan cahaya tampak. Selain itu, lampu pendar juga dapat menghasilkan cahaya yang menyerupai cahaya putih dengan menggunakan campuran berbagai bahan yang berfluoresensi pada panjang gelombang yang berbeda.

Fotoluminesensi juga diterapkan dalam teknologi laser yang beroperasi berdasarkan prinsip fotoluminesensi. Pada laser, lebih banyak molekul atau atom berada dalam keadaan eksitasi dibandingkan dengan keadaan energi lebih rendah, yang memungkinkan terjadinya emisi terstimulasi. Laser digunakan dalam berbagai bidang, termasuk medis untuk prosedur bedah dan kebutuhan industri.

Di bidang analitik, fotoluminesensi digunakan sebagai teknik deteksi sensitif seperti dalam pengukuran konsentrasi zat dalam sampel biologis, termasuk obat-obatan dan karsinogen. Salah satu penerapannya dalam medis adalah untuk deteksi jaringan kanker dengan menggunakan senyawa fluoresen yang memberikan tanda pada sel kanker.

Fotoluminesensi juga diterapkan dalam penelitian material dan semikonduktor, khususnya dalam pengembangan teknologi yang bertujuan meningkatkan efisiensi konversi energi. Teknik transfer energi antar molekul yang terjadi selama proses fotoluminesensi dapat digunakan untuk mengoptimalkan penyerapan dan pemanfaatan energi dalam perangkat semikonduktor. Salah satu contoh aplikasinya adalah dalam pengembangan sel surya, di mana fotoluminesensi dapat meningkatkan kemampuan sel surya dalam mengonversi cahaya matahari menjadi energi listrik secara lebih efisien.

 Referensi 

Kategori:Luminesensi
Kategori:Spektroskopi