Desenvolvimento de Novos Materiais Fotônicos baseados em Antimonatos de Metais Alcalino-Terrosos dopados com íons Terras-Raras: Síntese, Estrutura e Aplicações

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Machado, Raphael Carneiro Lima
• 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: Antimonates; Antimonatos; Conversão ascendente de fótons; Luminescência Persistente; Microwave-assisted synthes; Persistent Luminescence; Photon upconversion; Rare Earths; Síntese assistida por micro-ondas; Terras-Raras
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-16102024-091601/

Materiais Fotônicos são compostos capazes de manipular a luz. A ocorrência de fenômenos como fotoluminescência (PL), luminescência persistente (LP) e upconversion (UC) depende tanto da composição e estrutura quanto da presença de dopantes. Os Antimonatos (MSb2O6 ou M2Sb2O7, onde M = Mg, Ca, Sr, Ba) são compostos pouco investigados e apresentam uma variedade de estruturas e propriedades eletrônicas que variam de semicondutores a isolantes. Os materiais foram sintetizados pela primeira vez por síntese no estado sólido assistida por micro-ondas em apenas 20 minutos. As características estruturais e morfológicas foram elucidadas por Análise Térmica e Termogravimetria Derivada (TGA/DTG), Difratometria de raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Microscopia de Força Atômica (AFM) e Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS). As propriedades luminescentes foram investigadas com o auxílio de Espectroscopia de fotoluminescência (PL), Espectroscopia de Refletância Difusa (DRS), Luminescência Óptica Excitada por Raios X (XEOL) e Termoluminescência (TL). Os materiais fotônicos foram incorporados em matrizes poliméricas e processados em nanofibras compósitas fotônicas utilizando electrospinning (ES). Os materiais que apresentavam fase rica em metal alcalino-terroso (M2Sb2O7) demonstraram fotoluminescência intrínseca da matriz no verde e no azul. A dopagem com TR3+ se mostrou eficiente para induzir luminescência persistente na matriz SrSb2O6 cujo decaimento persiste durante 550 segundos. O composto CaSb2O6 apresentou decaimento de luminescência persistente sem dopante de aproximadamente 20 minutos. Todas as matrizes foram capazes de realizar upconversion quando dopadas com Er3+ e o par Yb/Er3+ que é reportado pela primeira vez nessa classe de materiais. As nanofibras compósitas demonstraram ser eficientes materiais emissores de luz capazes de manifestar fotoluminescência sintonizável (PMMA@BaSb2O6:La3+, Eu3+), luminescência persistente em matriz altamente resistente (PVDF- HFP@CaSb2O6) e possibilidade de termometria flexível com superfície superhidrofóbica (PCL@Sr2Sb2O7).