Nadir Toprak Elementlerinin Fotolüminesans Özellikleri ve Katkı Maddesi Olarak Sintilatörlerde Kullanımı
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.16743848Anahtar Kelimeler:
Toprak Elementleri, Fotolüminesans, Fosforesans, SintilatörÖzet
Nadir toprak elementleri (NTE), 18. yüzyılın sonlarından itibaren tanınan elementlerdir. Lantan dışında, bu elementler 1940'lara kadar ticari olarak kullanılmamaktaydı. Son yıllarda teknolojinin ilerlemesi ile NTE ileri malzemeler için elzem olan, kritik ve stratejik hammaddeler listesinde özgün bir yere sahip oldu. Fotolüminesans birçok lüminesans formundan biridir. Nükleer kaynaklı ışınları ve X ışınlarını sönümleyip ultraviyole- görünür bölge frekansına düşüren sintilatörler, tıbbi görüntüleme cihazlarından sınır güvenliğine, enerji kaynakları ve madenlerin tespit edilmesinden astrofizik çalışmalarına kadar geniş yelpazede sintilatör dedektörlerinde kullanılmaktadırlar. NTE, farklı alanlarda kullanılmakla beraber, fotolüminesans özellikleri nedeniyle sintilatör olarak kullanılan malzemelerde katkı maddesi olarak kullanılmakta ve başarılı sonuçlar alınmaktadır. Özellikle NTE katkılı lüminesans malzemelerin bulunmasıyla kalıcı lüminesans isteği de ortadan kaybolmuştur. Bu malzemelerin yüksek kimyasal stabiliteye sahip olması, 10 saate varan kalıcı ışıma yapması, görüntüleme tekniklerinde belirgin malzemeler radyografi, lazerler ve optik lensler gibi uygulamalarda benzersiz potansiyele sahip iyi sintilatörler olarak bilinmesini sağlamıştır. Lantanit katkılı nanofosforların ortaya çıkmasıyla belirgin üstünlüğe sahip beyaz LED’ler (WLED) için bir paradigma değişimine zemin hazırlamış, bu da katı hal mühendisliği, opto-elektronik ve görüntüleme alanında çığır açan bir yol oluşturmuştur. Bu çalışmada NTE’nin fotolüminesans özellikleri ve sintilatörlerde kullanılma potansiyeli mercek altına alınmıştır. Yapılan çalışmalardan, NTE’nin bu alanda kullanımı konusunda ‘yolunun açık olduğu’ fikrine varılmıştır.
Referanslar
Akpınar, F. (2019). Eu katkılı Lu₂O₃ ve Gd₂O₃ kaplamaların fotolüminesans özelliklerinin incelenmesi. Ataturk University, Fen Bilimleri Enstitüsü, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Anabilim Dalı, Turkey. Erzurum: Ataturk University, Fen Bilimleri Enstitüsü.
Arienzo, M., Ferrara, L., Trifuoggi, M., & Toscanesi, M. (2022). Advances in the Fate of Rare Earth Elements, REE, in Transitional Environments: Coasts and Estuaries. Water 4(3), https://doi: 10.3390/w14030401.
Ayvalı, B. (2015). Stronsiyum magnezyum silikat esaslı fosforesans malzemelerde nadir toprak elementlerinin fosforesan özellikleri etkileri. Fen Bilimleri Enstitüsü Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı. İstanbul: İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
Balaram, V. (2019). Rare earth elements: A review of applications, occurrence, exploration, analysis, recycling, and environmental impact. Geoscience Frontiers, 10(4), 1285-1303.
Bingöl, O. (2019). Eu katkılı Lu2O3 ve Gd2O3 kaplamaların karakterizasyonu. Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Malzeme Bilim Dalı. Erzurum: Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
Castor, S. B., & Hedrick, J. B. (2006). Rare Earth Elements. Industrial Minerals. Metallurgy, and Exploration, Littleton, 769-792.
Chaware, P., Nande, A., Dhoble, S. J., & Rewatkar, K. G. (2021). Structural, photoluminescence and Judd-Ofelt analysis of red-emitting Eu3+ doped strontium hexa-aluminate nanophosphors for lighting application. Optical Materials, Volume 121., https://doi.org/10.1016/j.optmat.2021.111542.
Clabau, F., Rocquefelte, X., Jobic, S., Deniard, P., & Whangbo, M.-H. (2005). Mechanism of Phosphorescence Appropriate for the Long-Lasting Phosphors Eu2+-Doped SrAl2O4 with Codopants Dy3+ and B3+. Chemistry of Materials 17(15), 3904-3912.
Doğru, Ü. (2014). İmidazol halkası içeren bazı yeni Y-şekilli floroforların sentezi ve spektroskopik karakterizasyonları. Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. İzmir: Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
Elderfield, H., & Greaves, M. J. (1982). The rare earth elements in seawater. Nature, 214-219.
Gezer, E., Konukcu, F., Adiloğlu, A., & Dinçer, A. R. (2023). The Effect of Sewage Sludge Used in the Cultivation of Corn Plants as Second Crop and Silage on the Macro Nutrient Elements in the Soil. ISPEC Journal of Agricultural Sciences, 7(4), 798–808. https://doi.org/10.5281/zenodo.10224305.
Gezer, E., Konukcu, F., Adiloğlu, A., & Dinçer, A. R. (2024). Effect of Sewage Sludge Applications on Some Micronutrient Elements in Soil. ISPEC Journal of Agricultural Sciences, 8(1), 197–205.
Günsan, N. (2024). Nadir toprak elementlerinin ekonomik-politik etkisi. Aksaray Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, 151-162.
Hannah, M. E. (2008). Mechanism for long persistent phosphorescence in Sr2MgSi2O7:Eu2+. MA, The University of Georgia, 2002, Masters of Science. Athens: A Thesis Submitted to the Graduate Faculty of The University of Georgia in Partial Fulfillment.
Flickr, B. W. (2020, April 14). What Is Phosphorescence? Definition and Examples. Science Notes Posts: https://sciencenotes.org/what-is-phosphorescence-definition-and-examples/ adresinden alındı.
Kadereit, A., Greilich, S., Woda, C., & Wagner, G. A. (2009). Cold Light from the Sediments of a Hot Desert: How Luminescence Dating Sheds Light on the Landscape Development of the Northeastern Atacama. B. H. Springer içinde, Natural Science in Archaeology. Springer (s. 245-270). Berlin: https://doi.org/10.1007/978-3-540-87438-6_15.
Khatkar, A., Kumar, D., & Kumar, R. (2025). Synthesis and Photoluminescence Properties of Eu3+ Doped Ba3Lu4O9 Nanomaterials of High Colour Purity for LEDs Applications. J Fluoresc, https://doi.org/10.1007/s10895-025-04338-3.
Krishnapriya, T., Jose, A., Jose, T. A., Saritha, A. C., Joseph, C., & Biju, P. R. (2021). Investigation of the structural and photoluminescence properties of Eu3+ doped Na6CaP2O9 phosphors for solid state lighting. Materials Research Bulletin, 139, https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2021.111259.
Ganesh Kumar, K , ve diğerleri. «Photoluminescence and electrochemical performance evaluation of Eu3+ doped MgAl2O4 phosphors for LED and energy storage applications.» Ceramics International (2022): 36038-36045.
Kurşun, İ., Özdemir, O., Tombal, T. D., Terzi, M., & Hacıfazlıoğlu, H. (2017). Bastnazit Kompleks Cevherinden (Eskişehir, Türkiye) Bazı Nadir Toprak Elementlerinin (Ce, Nd, La) Asit Liçi ile Çözünürlüklerinin Araştırılması. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(1), 207-214.
Matsuzawa, T., Aok, Y., Takeuch, N., & Murayama, Y. (1996). A New Long Phosphorescent Phosphor with High Brightness, SrAI2O4:Eu2tD/. J. Electrochem. Soc., Vol. 143, No. 5, 2670-2673.
Nagaraj, R., Raja, A., & Ranjith, S. (2020). Synthesis and luminescence properties of novel red-emitting Eu3+ ions doped silicate phosphors for photonic applications. Journal of Alloys and Compounds, Volume 827, https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154289.
Naumov, A. V. (2008). Review of the world market of rare-earth metals. Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 49, 14-22.
Ning, Q., Zhou, C., & Shi, Y. (Volume 290). Effect of Eu3+ doping on ZnWO4 phosphors luminescent properties and study of J-O theory. Journal of Solid State Chemistry, https://doi.org/10.1016/j.jssc.2020.121458.
Pasic, E., & Imamovic, N. (2024). Efficiency of Led Bulbs Compared to Conventional Bulbs—Energy Consumption Study. Efficiency of Led Bulbs Compared to Conventional Bulbs—Energy Consumption Study. In Proceedings of the 2024 International Conference on Hydraulics and Pneumatics—HERVEX, Băile Govora, Romania, 13–15 November 2024. (s. 13-15). Baile Govora, Romania: HERVEX-2024 Conference Proceedings.
Rajendran, M., Samal, S. K., & Vaidyanathan, S. (2020). A novel self-activated (bluish-green) and Eu3+ doped (red) phosphors for warm white LEDs. Journal of Alloys and Compounds, Volume 815,
SEVİLMİŞ, U. (2017). The Use of Rare Earth Elements in Animal Nutrition. ISPEC Journal of Agricultural Sciences, 1(1), 1–6.
Xu, S., Panlai, L., Wang, Z., Ting, L., Bai, Q., Sui, J., & Yang, Z. (2013). Luminescence and energy transfer of Eu2+/Tb3+/Eu3+ in LiBaBO3. Journal of Materials Chemistry C, 9112–9121
Uzun, E. (2013). Alüminanın 117°C’deki Işıldama Tepesinin Yalıtılarak Elde Edilmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Cilt: 17 Sayı: 3, 24-27.
Zhang, L., Wang, Z., Tong, S., Lei, P., Zou, W., 2004. Rare Earth Extraction from Bastnaesite Concentrate by Stepwise CarbochlorinationChemical Vapor Transport-Oxidation, Metallurgical and Materials Transactions 35B, p.217-221.
Zhou, Y., Cheng, Y., Huang, Q., Xu, J., Lin, H., & Wang, Y. (2021). Abnormal thermally enhanced upconversion luminescence of lanthanide-doped phosphors: proposed mechanisms and potential applications. Journal of Materials Chemistry C, 2220-2230.
İndir
Yayınlanmış
Nasıl Atıf Yapılır
Sayı
Bölüm
Lisans
Telif Hakkı (c) 2025 Euroasia Matematik, Mühendislik, Doğa ve Tıp Bilimleri Dergisi Medical Sciences
Bu çalışma Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License ile lisanslanmıştır.
Dergimizde yayımlanan makaleler, 
