Influência de nanopartículas metálicas e semicondutoras em vidros dopados com terras-raras para aplicações fotônicas

• Autor(a) principal: Carmo, Alexandre Peixoto do
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
• Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/5346
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA; Espectroscopia; Nanopartículas; Terras-raras; Judd-Ofelt; Vidros; Spectroscopy; Nanoparticles; Rare-earth; Judd-Ofelt; Glasses

O vidro é um material fascinante e vem sendo utilizado pelo homem em diversas maneiras durante a história da humanidade, desde artefatos cortantes feito com vidro natural no período pré-histórico até fibras ópticas para telecomunicações e laser de estado sólido nos dias atuais. Os elementos terras-raras possuem características peculiares nos orbitais e transições eletrônicas que possibilitam o uso desses elementos como emissores de radiação eletromagnética em uma ampla faixa do espectro, que vai do ultravioleta ao infravermelho. Ao reduzir o tamanho de sistemas até a escala de nanômetros obtêm-se efeitos e propriedades distintas devido à quantização, a compreensão e aplicação desses novos efeitos têm atraído muita atenção na comunidade acadêmica. Vidros, terras-raras e nanoestruturas já representam separadamente um desafio na caracterização e compreensão dos fenômenos físicos apresentados, assim como potencial em aplicações tecnológicas. O objetivo desse trabalho é estudar as interações que ocorrem ao juntar os três sistemas, de forma mais específica o objetivo é determinar a interação entre as nanopartículas metálicas e semicondutoras com íons terras-raras em matrizes vítreas. Os sistemas vítreos estudados são silicatos dopados com íons terras-raras de érbio (Er3+ com importante emissão em 1,5 µm) e neodímio (Nd3+ com importante emissão em 1,06 µm) e nanopartículas de prata (Ag) e sulfeto de cádmio (CdS). As amostras foram preparadas pelo método de fusão seguido de resfriamento rápido, e algumas amostras passaram por processo de tratamento térmico para a nucleação e crescimento das nanopartículas. A caracterização das amostras foi feita utilizando-se as técnicas de absorção óptica (AO), fotoluminescência (FL) e fotoluminescência resolvida no tempo (FLRT) com foco na transição de 1,5 µm para o Er3+ e 1,06 µm para o Nd3+. Nas análises dos dados utilizou-se a teoria de Judd-Ofelt para os íons terras-raras, a teoria de Mie para as nanopartículas metálicas e a teoria de confinamento quântico para as nanopartículas semicondutoras. Os resultados obtidos demonstram a transferência de energia entre nanopartículas de CdS para os íons de Nd3+ de forma radiativa, e o aumento da eficiência quântica dos íons de Er3+ com a presença de nanopartículas de Ag.