Un desplazador de longitud de onda es un material fotofluorescente que absorbe fotones de mayor frecuencia y emite fotones de menor frecuencia. El material absorbe un fotón y emite uno o varios fotones de menor energía. El tiempo de relajación de la molécula excitada suele ser del orden de nanosegundos.
Los desplazadores de longitud de onda se utilizan a menudo en física de partículas para recoger el centelleo o la luz de Cherenkov en detectores de partículas . Los materiales, como las bofetadas acrílicas o las fibras ópticas , suelen estar dopados con moléculas que cambian la longitud de onda o recubiertos con pintura que cambia la longitud de onda. [1] [2] [3]
La tecnología de desplazamiento de longitud de onda es de particular interés para los detectores de neutrinos de supernovas de bajo fondo como IceCube , [4] [5] Super-Kamiokande [6] o su sucesor Hyper-Kamiokande . [7] Aquí, los desplazadores de longitud de onda ofrecen dos ventajas: como estos tipos de detectores se basan en la emisión de radiación Cherenkov de partículas secundarias que viajan más rápido que la velocidad de fase de la luz en el medio debido a la interacción de neutrinos, absorben más fotones en el rango UV. y es beneficioso cambiarlos al rango visible detectable por los PMT convencionales . Además, con los desplazadores de longitud de onda se pueden cubrir áreas de recolección más grandes de manera rentable en comparación con los sensores estándar basados en PMT. Un ejemplo de sensor que utiliza tecnología de desplazamiento de longitud de onda es el módulo óptico de desplazamiento de longitud de onda (WOM) [8] [9] previsto para una extensión del detector IceCube.
Además, se pueden utilizar materiales que cambian la longitud de onda para aumentar la eficiencia de una célula fotovoltaica (célula solar) cambiando un fotón de energía "demasiado alta" en múltiples fotones de energía "perfecta".
Además de la aplicación científica, a veces se utilizan desplazadores de longitud de onda para lograr la resistencia a los rayos UV de los plásticos en lugar de absorbentes. Los desplazadores de longitud de onda también se utilizan para cambiar la luz ultravioleta al espectro visible en lámparas fluorescentes o LED ; en la mayoría de los casos, esto se hace con un fósforo que puede considerarse un desplazador de longitud de onda con un tiempo de relajación largo (ms).
Los desplazadores de longitud de onda orgánicos generalmente contienen uno o más anillos de benceno (por ejemplo, de:1,4-bis(2-metilestiril)benzol o p- terfenilo ) ya que los enlaces y aquí son útiles en la absorción/emisión del fotón y el transporte de energía dentro de la molécula. Las modificaciones de las moléculas permiten en algunos casos la sintonización del régimen de longitud de onda de aceptación y emisión. El cambio de longitud de onda se produce debido al principio de Franck-Condon , mientras que el exceso de energía suele eliminarse en forma de fonones .
La mayoría de los desplazadores de longitud de onda orgánicos son moléculas planas, lo que provoca una disminución en la eficiencia del desplazamiento de longitud de onda cuando cristalizan debido al intercambio de energía entre las moléculas. La investigación actual también ha creado desplazadores de longitud de onda tridimensionales que muestran el efecto opuesto, ya que la agrupación limita la energía que se puede almacenar como energía rotacional. [ cita necesaria ]
Los desplazadores de longitud de onda suelen tener muchas líneas de absorción y emisión que son lo suficientemente amplias como para crear un espectro de absorción y emisión. La separación entre el espectro de absorción y el de emisión se define mediante el llamado desplazamiento de Stokes .
