Optical properties and Judd-Ofelt intensity parameters of Eu³⁺ in PMMA: PAAc copolymer samples

R. Sosa F.*^a, M. Flores H.^a, R. Rodríguez T.^b, and A. Muñoz F.^a

^a Physics Departement. UAM-Iztapalapa, Apartado Postal 55-532, México, D.F. *Corresponding author: Rebeca Sosa Fonseca; UAM-I, Apartado Postal 55-532; Phone: + (52) 5804 46 19; fax: + (52) 5804 46 11; e-mail: rebe@xanum.uam.mx.

^b CFATA, UNAM, Campus Juriquilla, Apartado Postal 1-1010, Querétaro, Qro. 76000

Recibido el 5 de noviembre de 2002. ]]> Aceptado el 22 de abril de 2003.

Abstract

Eu³⁺-activated PMMA:PAAc copolymers samples with different concentrations of Eu³⁺ ions were prepared and the spectroscopic properties investigated. The mass density, refractive index, UV-Visible absorption and emission spectra and fluorescence decay times were experimentally obtained. These data were used with the Judd-Ofelt theory to calculate the oscillator strengths, the spontaneous emission probabilities and the branching ratios as a function of the europium content; the Eu concentration was varied in the range from 0.1 to 3 mol %. The europium ions affect the polymerization mechanism since their presence produced a steric effect, which reduces the reactivity ofthe acrylic acid. We analyzed the optical interaction mechanism between the RE³⁺ and the polymeric matrix, which is of radiative type.

Keywords: Energy transfer; Judd-Ofelt theory; optical absorption; copolymers.

Resumen

Se prepararon muestras de copolímero de PMMA:PAAc activado con Eu³⁺ para estudiar sus propiedades ópticas. Experimentalmente se determinaron las densidades de masa, los índices de refracción, los espectros de absorción y de emisión, así como los tiempos de decaimiento de la fluorescencia. Esta información, junto con la teoría de Judd-Ofelt, se utilizó para calcular las intensidades de oscilador, las probabilidades de emisión espontánea y las razones de intensidad relativa, como función del contenido de europio. El intervalo de concentración en las muestras fue de 0.1 a 3% mol. Los iones de europio afectan las condiciones de polimerización, ya que en la reacción de esterificación entre el ácido acrílico y los iones europio se producen dímeros y trímeros, los cuales, por un lado tienen coeficientes de difusión menores debido a su mayor tamaño, y a que la presencia del europio en el ester produce un efecto estérico, el cual reduce su reactividad. Se pudo determinar el tipo de mecanismo de interacción óptica entre el lantanido trivalente y la matriz polimérica, siendo esta del tipo radiativo.

Palabras clave: Transferencia de energía; teoría Judd-Ofelt; absorción óptica; copolimeros.

PACS: 33.50; 78.20; 78.20 Ci

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