Influência da metodologia de síntese na preparação de nanopartículas luminescentes de KYb2F7 e KYb3F10 dopadas com TR3+ com emissão por upconversion

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Silva, Andreza Cristina Souza
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Conversão ascendente de energia; Coprecipitação; Luminescent materials; Materiais Luminescentes; Nanomateriais; Nanomaterials, Coprecipitation; Rare earths; Terras Raras; Upconversion
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-28112025-102751/

As terras raras (TR) são elementos químicos essenciais para diversas aplicações tecnológicas, especialmente em dispositivos fotônicos. Ao escolher uma matriz para produzir materiais luminescentes com íons TR, é importante considerar cuidadosamente os parâmetros para obter as propriedades desejadas. Neste trabalho, o objetivo principal foi desenvolver e estudar novas nanopartículas com conversão ascendente de luz, baseadas nas matrizes de fase ortorrômbica KYb2F7 e cúbica KYb3F10. As nanopartículas foram preparadas pelo método da coprecipitação, devido a vantagem de se produzir nanopartículas com um bom controle morfológico. Além disso, as nanopartículas foram dopadas com íons Tm3+ e Er3+ na intenção de produzir nanomateriais fotônicos com emissão via processos de conversão ascendente de energia, assim como dopadas com Eu3+ para a sondar a estrutura das matrizes. O principal desafio desse trabalho foi realizar a produção das fases ortorrômbica KYb2F7 e cúbica KYb3F10 corretamente, uma vez que a formação dessas fases é fortemente afetada pelos parâmetros de síntese. Portanto, foi possível controlar a proporção entre as fases cúbica (KYb3F10) e ortorrômbica (KYb2F7) através da variação dos parâmetros de síntese, como a natureza do precursor e solvente utilizado. A fase ortorrômbica foi preferencialmente formada quando se usou KF como precursor de fluoreto. A utilização de NH4F como precursor de íons fluoreto leva preferencialmente a formação da fase KYb3F10. Ao analisar as nanopartículas dopadas com diferentes concentrações de íons Tm3+ (0,1% a 10%), observou-se um impacto significativo na estrutura da matriz. O aumento da concentração de íons Tm3+ induz a formação da fase ortorrômbica, onde foi observado um deslocamento dos picos de difração no XPD, indicando uma deformação na estrutura cristalina da matriz devido à presença dos íons dopantes. Nos espectros de luminescência, foram observadas emissões características do íon Tm3+ quando a amostra foi excitada na região de absorção do íon Yb3+ (980 nm). Isso indica a ocorrência de um mecanismo de conversão ascendente, no qual os íons Yb3+ transferem fótons de baixa energia para um íon Tm3+, resultando em bandas de emissão intensas na região do infravermelho próximo. Estes resultados sugerem um forte potencial em aplicações futuras em diagnósticos por bioimageamento e biosensores.