Síntese e dopagem com érbio de forsterita nanoestruturada e sua caracterização microestrutural e de propriedades óticas

• Autor(a) principal: Zampiva, Rubia Young Sun
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/169760
• topic: Forsterite; Nanopartículas

A forsterita é um óxido ternário que pertence ao grupo mineral das olivinas. Sua formula empírica é Mg2SiO4, sendo principalmente composta pelo ânion SiO44- e pelo cátion Mg2+ na proporção molar de 1:2. A estrutura do Mg2SiO4 consiste de tetraedros de (SiO4)4- isolados, onde cada um dos oxigênios do tetraedro é compartilhado por três cátions octaédricos (MgO6). Os sítios octaédricos possuem duas conformações cristalográficas não equivalentes, sendo uma maior e menos organizada em relação à outra, ambos os sítios podem ser substituídos por íons tais como metais de transição e terras raras. Esta conformação estrutural faz da forsterita um promissor hospedeiro para aplicações óticas. Entre as terras raras, destaca-se o érbio que já é amplamente aplicado em telecomunicações. O íon Er3+ apresenta conversão ascendente (absorção de dois fótons de menor energia, com emissão em regiões de maior energia) quando excitado no infravermelho próximo emitindo no UV-vis, mantendo esta propriedade de conversão de energia como dopante em diferentes hospedeiros. Conforme o hospedeiro, as linhas de absorção e emissão podem variar em intensidade e posição no espectro. Em outras palavras, o íon dopante pode apresentar propriedades óticas distintas dependendo do hospedeiro em que for inserido. Devido ao leque de possibilidades que se abrem quando as estruturas de forsterita são dopadas, principalmente quando se trata das suas propriedades óticas, e aproveitando das interessantes propriedades das terras raras, em especial do érbio, neste trabalho foram produzidas diferentes nanoestruturas de forsterita dopadas com érbio (nanopartículas, nanofilmes, estruturas unidimensionais e bulk a partir das nanopartículas) para aplicação em três emergentes distintos campos: Biomedicina, produção de energias limpas e lasers de estado sólido com aplicabilidade em macro e nanodispositivos. O sistema Mg2SiO4:Er3+ é apresentado pela primeira vez nesta tese. As análises de conversão ascendente e descendente para todas as estruturas compostas por este sistema apresentaram atividade na faixa ótica de interesse das aplicações sugeridas. Estas somadas a possibilidade de produção a baixo custo com elevada qualidade, quantidade e reprodutibilidade, tornam o sistema Mg2SiO4:Er3+ um material com potencial aplicação industrial.