Alumino-boratos de terras raras - síntese de partículas submicrométricas e estudo espectroscópico visando aplicações fotônicas

• Autor(a) principal: Hilário, Eloísa Garibalde
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-07062023-141415/
• topic: Borate; Borato; Espectroscopia; Lantanídeos; Lanthanides; Spectroscopy

No campo da fotônica, os materiais luminescentes a base de íons lantanídeos são amplamente estudados devido as suas propriedades espectroscópicas que garantem uma ampla aplicação como laser aleatório e termômetros luminescentes. Nesse sentido, foi proposto nesse trabalho a utilização do alumino borato de ítrio, uma matriz que tem despertado grande atenção no desenvolvimento de materiais fotônicos, devido as suas propriedades físico-química, como alto índice de refração, alta estabilidade química e boa solubilidade de íons lantanídeos; permitindo altas concentrações de dopantes. Os materiais foram sintetizados pelos métodos de Pechini, precipitação com ureia e síntese solvotérmica, essas duas últimas ainda não descritas na literatura para a obtenção da matriz. As caracterizações estruturais e morfológicas apontaram, para todas as metodologias de síntese, uma fase hexagonal para a matriz, bem como partículas sem tamanho e forma definidas. A partir das amostras dopadas com Nd3+ foram produzidos compósitos utilizando poli(metilmetacrilato), como também materiais decorados com nanopartículas metálicas. Este conjunto de amostras foi estudado como emissor laser aleatório; em mecanismos de fotoavalanche; termometria e conversão ascendente de energia. Para análises de emissão laser aleatório, os alumino boratos apresentaram resultados compatíveis com os da literatura para as amostras em pó, e uma potencial aplicação foi observada para os compósitos. Por fim, para as amostras decoradas com nanopartículas metálicas, os melhores resultados foram observados para aquelas com maior concentração de Nd3+ e decoradas com nanopartículas de ouro. As análises de conversão ascendente via fotoavalanche mostraram uma dependência com a concentração de lantanídeo na matriz, bem como mecanismos de excitação e emissão distintos para as diferentes partículas decoradas. Amostras dopadas com Er3+ e Yb3+/Er3+ foram estudadas quanto a conversão ascendente de energia e a resposta da luminescência frente a variação de temperatura. Os resultados mostraram uma potencial aplicação termométrica para o material, que apresentou sensibilidade compatível a outras matrizes de boratos reportadas na literatura, e também com outros trabalhos já desenvolvidos no grupo de pesquisa.