Nanopartículas luminescentes multimodais de vanadatos de terras raras para termometria e sensoriamento de espécies reativas de oxigênio

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Perrella, Rafael Vieira, 1993-
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/3100
Resumo: Orientador: Paulo Cesar de Sousa Filho
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Embora a elaboração destes materiais funcionais seja atrativa do ponto de vista de aplicação, os processos de síntese que levam à formação dos nanocristais ainda necessitam ser melhor controlados. Desse modo, neste trabalho buscou-se caracterizar as propriedades microestruturais de nanopartículas de ortovanadato de terras raras (YVO4:TR3+) obtidas por metodologias de coprecipitação coloidal. O impacto destas propriedades (densidade de defeitos, não-estequiometria na razão molar TR/V e volume de celas unitárias) nas características estruturais e luminescentes das partículas foi sistematicamente estudado para descrever efeitos nunca antes relatados, como a luminescência do Tb3+ no YVO4. A partir da compreensão do processo de síntese, e do controle da composição química e cristalinidade dos sólidos, foi possível preparar nanocristais que apresentaram respostas luminescentes frente a variações de temperatura e na concentração de espécies reativas de oxigênio (EROs). A elevada estabilidade térmica e o baixo grau de agregação permitiram o sensoriamento termométrico em uma ampla faixa de temperaturas para partículas na forma de pó (77 – 673 K) e na forma coloidal (288 – 343 K). Os nanotermômetros luminescentes forneceram respostas estáveis, repetitivas e altamente sensíveis em toda a faixa monitorada. Enquanto isso, intensidades de emissão dependentes da concentração de H2O2 demonstraram a potencialidade das partículas propostas em atuar como sensores de EROs. Assim, considera-se que os resultados apresentados neste trabalho contribuem significativamente para o melhor entendimento sobre a síntese de nanopartículas de YVO4:TR3+, bem como sobre sua aplicação em sensoriamentos luminescentesAbstract: Luminescent nanoparticles based on rare-earth ions comprise a class of materials widely used to develop multimodal optical sensors. Such sensors can respond to different variables, which can be physical observables or species of biological interest. Although the elaboration of new functional materials has been attracted attention from an application point of view, the synthesis processes that lead to the nanocrystals still need to be better controlled. Thus, this work sought to characterize the microstructural properties of rare-earth vanadate nanoparticles (YVO4:RE3+) obtained by colloidal coprecipitation methodologies. The impact of such features (like the density of defects, non-stoichiometry in the RE/V molar ratio, and unit cell volumes) on the particles' structural and photoluminescent properties was systematically investigated to describe effects never reported so far, as the luminescence of Tb3+ in the YVO4 host lattice. Based on the understanding of the synthesis and the control of chemical composition and crystallinity of the solids, we prepared nanocrystals that showed luminescent responses to temperature and reactive oxygen species (ROS). The high thermal stability and low degree of aggregation allowed thermometric correlations in a wide temperature range for particles as powders (77 – 673 K) and colloids (288 – 343 K). The nanothermometers enabled stable, repetitive, and highly sensible sensing across the entire monitored range. Meanwhile, emission signals dependent on the H2O2 concentration demonstrated the potential applicability of proposed vanadate nanoparticles to act as ROS sensors. Therefore, the results presented in this work significantly contribute to a better comprehension of the synthesis of YVO4:RE3+ nanocrystals and their application in luminescent sensingDoutoradoQuímica InorgânicaDoutor em CiênciasFAPESP2017/19909-0[s.n.]Sousa Filho, Paulo Cesar de, 1987-Sígoli, Fernando AparecidoRaimundo Júnior, Ivo MiltonBrito, Hermi Felinto deManzani, DaniloUniversidade Estadual de Campinas. Instituto de QuímicaPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASPerrella, Rafael Vieira, 1993-20222022-01-11T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (224 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/3100PERRELLA, Rafael Vieira. Nanopartículas luminescentes multimodais de vanadatos de terras raras para termometria e sensoriamento de espécies reativas de oxigênio. 2022. 1 recurso online (224 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/3100. 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