Estudos das propriedades físicas de nanocristais de tio2 dopados com íons nd3+

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lopes, Jhenifer Naiara de Lima
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/35843
Resumo: This work analyzes the structural and optical properties of titanium dioxide nanocrystals doped with different concentrations of Neodymium, as a function of temperature, to obtain efficient luminescent markers for use in biological assays. These structural and optical properties were studied using Raman spectroscopy, lifetime and photoluminescence (PL). At first, a structural analysis was carried out as a function of the Neodymium concentration, to verify if there was a phase change with the addition of the dopant. When analyzing the optical properties as a function of temperature, in the range from room temperature to 670K, it was verified by the luminescence spectrum that the integrated area of the Neodymium emission spectrum is low at the first temperatures, and increases with increasing temperature. The same behavior is observed in the lifetime, under the same conditions. Thus, the results suggest that the low emission at lower temperatures is due to the intrinsic defects of Titanium Dioxide. In the second part, an analysis was performed as a function of the heat treatment in the samples, three heat treatment were made: one at 500ºC, another at 750ºC, and finally at 1000ºC for 1h. Through Raman spectroscopy, it was verified that there was an influence of heat treatment on the proportion of the crystalline phases of rutile, anatase, and brookite this behavior is temperature dependent. From this, it was observed that in the temperature region between the thermal baths of 500 and 750ºC, the predominant phase is anatase, which affects the emission spectrum, since it presents with narrow emission bands, with more defined peaks. , characteristic of a more crystalline medium. The same occurs in the lifetime, at room temperature, it is not possible to obtain it and as the temperature increases its value also increases. Therefore, the results suggest that samples with a heat treatment at 750 °C are the best results since it is in this temperature range that the medium is more crystalline and stable.
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spelling Estudos das propriedades físicas de nanocristais de tio2 dopados com íons nd3+Dióxido de titânioNeodímioNanocristaisMarcadores luminescentesCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRAThis work analyzes the structural and optical properties of titanium dioxide nanocrystals doped with different concentrations of Neodymium, as a function of temperature, to obtain efficient luminescent markers for use in biological assays. These structural and optical properties were studied using Raman spectroscopy, lifetime and photoluminescence (PL). At first, a structural analysis was carried out as a function of the Neodymium concentration, to verify if there was a phase change with the addition of the dopant. When analyzing the optical properties as a function of temperature, in the range from room temperature to 670K, it was verified by the luminescence spectrum that the integrated area of the Neodymium emission spectrum is low at the first temperatures, and increases with increasing temperature. The same behavior is observed in the lifetime, under the same conditions. Thus, the results suggest that the low emission at lower temperatures is due to the intrinsic defects of Titanium Dioxide. In the second part, an analysis was performed as a function of the heat treatment in the samples, three heat treatment were made: one at 500ºC, another at 750ºC, and finally at 1000ºC for 1h. Through Raman spectroscopy, it was verified that there was an influence of heat treatment on the proportion of the crystalline phases of rutile, anatase, and brookite this behavior is temperature dependent. From this, it was observed that in the temperature region between the thermal baths of 500 and 750ºC, the predominant phase is anatase, which affects the emission spectrum, since it presents with narrow emission bands, with more defined peaks. , characteristic of a more crystalline medium. The same occurs in the lifetime, at room temperature, it is not possible to obtain it and as the temperature increases its value also increases. Therefore, the results suggest that samples with a heat treatment at 750 °C are the best results since it is in this temperature range that the medium is more crystalline and stable.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorTrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)Este trabalho descreve uma análise das propriedades estruturais e ópticas de nanocristais de dióxido de titânio (TiO2) dopadas com diferentes concentrações de Neodímio (Nd) visando a obtenção de marcadores luminescentes efcientes para utilização em ensaios biológicos. Essas propriedades estruturais e ópticas foram estudadas usando a espectroscopia Raman, tempo de vida e espectros de fotoluminescência (PL). A princípio foi feito uma análise estrutural em função da concentração de Neodímio, a fim de verifcar se houve uma mudança de fase com o acréscimo do dopante. Ao analisar as propriedades ópticas em função da temperatura, no intervalo da temperatura ambiente até 670K, verifcou-se pelo espectro de luminescência que a área integrada do espectro de emissão do Neodímio é baixa nas primeiras temperaturas, e aumenta conforme o aumento da temperatura. O mesmo comportamento é observado no tempo de vida, nas mesmas condições. Assim, os resultados sugerem que a baixa emissão em menores temperaturas é devido aos defeitos intrínsecos do Dióxido de Titânio. Na segunda parte foi feito uma análise em função do tratamento térmico nas amostras, foram feitos 3 banhos térmicos: um em 500ºC, outro em 750ºC e por último em 1000ºC durante 1h. Pela espectroscopia Raman verifcou-se que houve influência do tratamento térmico na proporção das fases cristalinas da rutila, anatase e brokita dos nanocritais de TiO2 e que esse comportamento é dependente da temperatura. A partir disso, observou-se que na região de temperatura entre os banhos térmicos de 500 e 750ºC, a fase predominante é a anatase o que afeta no espectro de emissão, já que ele se apresenta com bandas de emissão estreita, com picos mais defnidos, característicos de um meio mais cristalino. O mesmo ocorre no tempo de vida, em temperatura ambiente não é possível obtê-lo e conforme aumenta a temperatura o seu valor também aumenta. Portanto, os resultados sugerem que as amostras com banho térmico em 750 °C são de melhor resultado, pois é nesta faixa de temperatura que o meio é mais cristalino e estável.Universidade Federal de UberlândiaBrasilFísica MédicaAndrade, Acácio Aparecido de Castrohttp://lattes.cnpq.br/4441691798330519Perini, Ana Paulahttp://lattes.cnpq.br/4681700210308237Ferrari, Jefferson Luishttp://lattes.cnpq.br/0514228518147484Lopes, Jhenifer Naiara de Lima2022-08-26T16:39:39Z2022-08-26T16:39:39Z2022-08-19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfLOPES,Jhenifer Naiara de Lima. Estudos das propriedades físicas de nanocristais de tio2 dopados com ´ions nd3+. 2022. 48 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física Médica) -- Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/35843porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2022-12-14T17:07:27Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/35843Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2022-12-14T17:07:27Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
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description This work analyzes the structural and optical properties of titanium dioxide nanocrystals doped with different concentrations of Neodymium, as a function of temperature, to obtain efficient luminescent markers for use in biological assays. These structural and optical properties were studied using Raman spectroscopy, lifetime and photoluminescence (PL). At first, a structural analysis was carried out as a function of the Neodymium concentration, to verify if there was a phase change with the addition of the dopant. When analyzing the optical properties as a function of temperature, in the range from room temperature to 670K, it was verified by the luminescence spectrum that the integrated area of the Neodymium emission spectrum is low at the first temperatures, and increases with increasing temperature. The same behavior is observed in the lifetime, under the same conditions. Thus, the results suggest that the low emission at lower temperatures is due to the intrinsic defects of Titanium Dioxide. In the second part, an analysis was performed as a function of the heat treatment in the samples, three heat treatment were made: one at 500ºC, another at 750ºC, and finally at 1000ºC for 1h. Through Raman spectroscopy, it was verified that there was an influence of heat treatment on the proportion of the crystalline phases of rutile, anatase, and brookite this behavior is temperature dependent. From this, it was observed that in the temperature region between the thermal baths of 500 and 750ºC, the predominant phase is anatase, which affects the emission spectrum, since it presents with narrow emission bands, with more defined peaks. , characteristic of a more crystalline medium. The same occurs in the lifetime, at room temperature, it is not possible to obtain it and as the temperature increases its value also increases. Therefore, the results suggest that samples with a heat treatment at 750 °C are the best results since it is in this temperature range that the medium is more crystalline and stable.
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