Fosforescence ir viens nofotoluminiscences veidiem, līdzīgsfluorescencei. Kad fosforescents materiāls tiek apspīdināts argaismu, tas sāk spīdēt, jo absorbējot īsākus gaismas viļņus, tas emitē garākus viļņa garumus. Atšķirībā no fluorescences, fosforescentais materiāls emitē starojumu kādu laiku pēc starojuma avota noņemšanas. Fluorescējošie materiāli pārtrauc izstarot gaismu nanosekunžu laikā (sekundes miljardā daļa) pēc starojuma avota noņemšanas, bet fosforescējošie materiāli var turpināt spīdēt no dažām mikrosekundēm līdz daudzām stundām pēc starojuma avota noņemšanas. Pazīstamā baltāfosfora spīdēšana tumsā nav fosforescence, bet ganhemiluminiscence, kas pavada fosfora oksidēšanos gaisā.
Ir divi atsevišķi mehānismi, kas var radīt fosforescenci. Vienu sauc par tripleta fosforescenci (vai vienkārši fosforescenci), bet otru — par pastāvīgo fosforescenci (vai pastāvīgo luminiscenci).[1]
Lielākā daļa fotoluminescences reakciju, kurāsķīmiskā viela absorbē un pēc tam emitē gaismasfotonu, notiek 10 nanosekunžu laikā. Gaisma tiek absorbēta un izstarota šādos laika posmos tajos gadījumos, kad iesaistīto fotonu enerģija atbilst pieejamajiem enerģijas stāvokļiem un atļautajām pārejām vielā. Fosforescences īpašā gadījumāelektrons, kas absorbēja fotonu, var šķērsot starpsistēmas, nonākot enerģijas stāvoklī ar citu (parasti augstāku)spina multiplicitāti, parasti tripleta stāvoklī. Rezultātā ierosinātais elektrons ir iesprostots tripleta stāvoklī, tas var atgriezties zemākās enerģijas singleta stāvoklī tikai ar "aizliegtajām" pārejām. Šīs pārejas, kaut arī "aizliegtas",kvantu mehānikā tomēr var notikt, taču tās ir kinētiski nelabvēlīgas un tādējādi notiek ievērojami lēnāk. Lielākā daļa fosforescences savienojumu joprojām ir salīdzinoši ātri emitējoši, ar tripleta dzišanas laiku milisekundēs.
Parasti piemēri irluminiscences spuldzēs izmantotieluminofora pārklājumi, kur fosforescence milisekundēs vai ilgāk ir noderīga, lai aizpildītu "izslēgšanās laiku" starp maiņstrāvas cikliem, palīdzot samazināt "mirgošanu". Luminofori ar ātrāku dzišanas laiku tiek izmantoti ar tādu pielietojumu kāpikseļi, kurus ierosina brīvieelektroni (katodoluminiscence)katodstaru lampu televizoros, kas ir pietiekami lēni, lai ļautu veidot attēlu, kad elektronu stars skenē ekrānu, bet pietiekami ātri, lai kadri nesaplūstu kopā. Pat vielas, kas parasti saistītas ar fluorescenci, faktiski var būt pakļautas fosforescencei, piemēram, šķidrās krāsas, kas atrodamas marķieros, kas ir izplatīta problēma šķidro krāsulāzeros. Fosforescences sākumu šajā gadījumā dažreiz var ievērojami samazināt vai aizkavēt, izmantojot tripleta dzēšanas vielas.[2]
Kur S ir singlets un T ir triplets, indekss apzīmē stāvokļus (0 ir pamatstāvoklis un 1 ir ierosinātais stāvoklis). Pārejas var notikt arī uz augstākiem enerģijas līmeņiem.
Cietvielām parasti ir divi galvenie veidi:kristāliskās vielas unamorfās vielas. Jebkurā gadījumā veidojas režģis vai atomu un molekulu tīkls. Kristālos režģis ir ļoti sakārtots un homogēns. Tomēr gandrīz visiem kristāliem ir defekti. Viens no defektu veidiem — vakances defekts, kuratoms neatrodas savā vietā, atstājot tur tukšumu. Dažreiz atomi var pārvietoties režģī no vienas vietas uz otru, radot Šotkija defektus vai Frenkeļa defektus. Citi defekti var rasties no režģa piemaisījumiem. Piemēram, kad oriģinālo atomu aizstāj ar citu, daudz lielāka vai mazāka izmēra atomu, vai arī kad daudz mazāks atoms iesprūst "starpsienās" vai telpā starp atomiem. Turpretī amorfajiem materiāliem nav "tālā sakārtotība" (tālāk par dažu atomu izmēriem jebkurā virzienā), tāpēc pēc definīcijas tie ir piepildīti ar defektiem.
Kad rodas defekts, atkarībā no veida un materiāla tas var radīt caurumu vai "slazdu". Piemēram, trūkstošsskābekļa atoms no cinka oksīda savienojuma rada caurumu režģī, kuru ieskauj nesasaistīticinka atomi. Tas rada pievilkšanās spēku, ko var izmērītelektronvoltos. Kad augstas enerģijas fotons mijiedarbojas ar kādu no cinka atomiem, tā elektrons absorbē fotonu un tiek pacelts augstākāorbitālē. Tad elektrons var iekļūt slazdā, un pievilkšanās to var noturēt vietā (ārpus parastās orbitāles). Lai elektrons izietu no slazda un atgrieztos orbitālē, ir nepieciešama pietiekoši liela siltumenerģijas pievade. Nonākot orbitālē, elektrons var atgriezties pamatstāvoklī, kā rezultātā atbrīvojas fotons.[3]
Pēdējos gados liela uzmanība tiek veltīta istabas temperatūras fosforescencei bezmetālaorganiskiem materiāliem. Neorganiskajiem un organiskajiem metāliskajiem kompleksiem, kuri tiek izmantoti fosforescējošos materiālos, ir vairāki trūkumi, piemēram, lielas izmaksas, limitēti resursi un toksiskums. Turpretī bezmetāla organiski istabas temperatūras fosforescējoši materiāli ir relatīvi videi draudzīgāki un vieglāk modificējami. Istabas temperatūras fosforescējošiem materiāliem ir raksturīgs ilgs tripleta eksitonu dzīveslaiks un lielāka Stoksa nobīde, tā padarot tos pielietojamus sensoros, attēlu veidošanā, attēlošanā utt. Bezmetāla organiskus istabas temperatūras fosforescējošus materiālus var iedalīt mazu molekulu un polimēru materiālos. Polimēriem ir liela nozīmeelektronikas jomā, piemēram, organiskajāsgaismas diodēs,saules baterijās,lauktranzistoros u.c., kas pārsvarā ir skaidrojams ar to priekšrocībām, piemēram, elastību, vieglo apstrādi, zemām izmaksām un labosiltumvadītspēju. Tāpēc istabas temperatūras fosforescējoši materiāli, kuru pamatā ir polimērs ir laba alternatīva zemas masas organiskajiem istabas temperatūras fosforescējošajiem materiāliem.[4]
