Nanocompósito ativado por infravermelho para descontaminação viral de superfícies impressas em 3D: geração in situ de UV via conversão ascendente de energia (CAE) e prova de conceito validada por FTIR

• Ano de defesa: 2026
• Autor(a) principal: MAKIYAMA, Lays de Araújo
• Orientador(a): OLIVEIRA, Petrus d`Amorim Santa Cruz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Quimica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Nanopartículas luminescentes; Conversão ascendente de energia; Materiais fotônicos; Descontaminação por radiação UV; Nanocompósitos fotopolimerizáveis
• Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/68144

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um nanocompósito fotopolimerizável e imprimível em 3D, capaz de emitir radiação ultravioleta (UV) in situ sob excitação por infravermelho (IR), com potencial aplicação em superfícies autodescontaminantes. A pesquisa foi estruturada em duas etapas principais: a síntese e caracterização de nanopartículas luminescentes por conversão ascendente de energia (CAE) e sua incorporação em resinas comerciais fotopolimerizáveis compatíveis com impressão por estereolitografia mascarada (MSLA). As nanopartículas de NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺, obtidas por rota hidrotérmica otimizada, apresentaram fase hexagonal, morfologia esferoidal e tamanho aproximado de 33 nm. A matriz NaGdF₄ foi selecionada pelas suas características estruturais e composicionais, que favorecem a uma boa eficiência da CAE, permitindo a conversão de radiação IR (980 nm) em emissões nas regiões UV-A e UV-B por mecanismos de adição de fótons por transferência de energia (APTE) e relaxação cruzada Tm³⁺–Tm³, evidenciando processos envolvendo até cinco fótons. As nanopartículas sintetizadas, quando incorporadas a resinas fotopolimerizáveis originaram nanocompósitos luminescentes (UCPPNCs) imprimíveis em 3D, os quais mantiveram estabilidade ótica e emissão UV sob excitação IR. Uma prova de conceito (PoC), conduzida por espectroscopia ATR-FTIR em tempo real, demonstrou que a radiação UV-A gerada in situ foi suficiente para iniciar e sustentar a fotopolimerização da matriz acrílica, atingindo fluências comparáveis às necessárias para inativação viral (100–300 mJ cm⁻²). Assim, a PoC estabeleceu um método indireto, porém eficaz, de pré-avaliação do potencial autodescontaminante do material, fundamentado na emissão UV localizada e no fluxo efetivo de energia em proximidade ao patógeno, sem a necessidade de testes biológicos preliminares. O conjunto dos resultados reforça a originalidade da metodologia proposta, que permite avaliar a resposta fotônica do sistema em condições reais de operação. A incorporação das nanopartículas em matrizes poliméricas imprimíveis em 3D evidencia o potencial do material para a fabricação rápida de dispositivos fotonicamente funcionais em diferentes geometrias e configurações, ajustáveis conforme a aplicação desejada. Dessa forma, o estudo estabelece uma base experimental sólida para o desenvolvimento de revestimentos e estruturas tridimensionais capazes de gerar radiação UV sob excitação IR, com aplicações diretas em biossegurança e descontaminação localizada.