Aperfeiçoamento da geração de luz branca em vidros óxidos teluretos tridopados com lantanídeos a partir da ressonância de plámons de superfície

Abstract

O uso massivo de celulares, computadores pessoais, televisores e até mesmo interfaces gráficas presentes nos veículos de nova geração, impulsiona a demanda por telas de alta definição. A adoção do LED como fonte de luz mais eficiente e comercialmente viável que substituiu as lâmpadas incandescentes e boa parte das lâmpadas fluorescentes, também contribuiu no desenvolvimento dessas telas, muito por conta da performance da luz branca emitida por tal dispositivo. Entretanto, há uma preocupação crescente em desenvolver telas e lâmpadas que sejam agradáveis à visão dos usuários e que principalmente minimizem as alterações nos padrões de sono daqueles que ficam expostos longos períodos de tempo às tais fontes de luz. Uma alternativa dada por pesquisadores para se atingir esse objetivo, foi gerar a luz branca a partir da combinação das bandas de emissão na região visível do espectro, provenientes da fotoluminescência de íons lantanídeos incorporados em matrizes vítreas, com as intensidades de cada banda sendo controladas primariamente pela concentração dos íons presentes na matriz, mas também pela potência do feixe que inicia o processo de fotoluminescência. Apesar do progresso na geração de luz branca por meio de vidros dopados com íons lantanídeos, a pequena seção de choque de absorção desses íons e a baixa eficiência da fotoluminescência causada pelas transições 4f-4f mediadas por dipolo elétrico são os principais desafios que podem impedir sua integração em aplicações futuras. o presente projeto teve como objetivo sintetizar e caracterizar vidros óxidos teluretos co-dopados e tri-dopados com íons lantanídeos, em conjunto com nano-partículas metálicas visando a geração de luz branca. Ao longo do projeto foi adotado como matriz vítrea hospedeira o sistema ternário TeO2 – ZnO – Na2O (TZN), tendo em vista sua relativa facilidade de síntese, e reunindo as qualidades já citadas dessa classe de vidro. Os íons lantanídeos empregados foram o Tb3+ (Térbio), Eu3+ (Európio), Dy3+ (Disprósio), Nd3+ (Neodímio) e Yb3+ (Itérbio). Quanto às nano-partículas metálicas incorporadas às amostras foram adotadas a Prata (Ag) e o Ouro (Au), sendo essa última advinda do próprio cadinho no qual os vidros foram sintetizados.

The massive use of cellphones, personal computers, televisions and even the graphical interfaces present in the new generation’s vehicles, it boosts the demand for high definition screens. The use of light-emitting diode (LED) as a more efficient and commercially feasible light source which replaces the incandescent light bulb and great part of the flash lamps, it also contributes in the development of such screens, due the performance of the white light emitted by this device. Nevertheless, there is an increasing concern to develop screens and lamps that are agreeable for the user’s vision and it diminishes modifications of the sleep’s patterns from those that are exposed for long periods of such light sources. An alternative white light source designed by researchers for the achievement of this goal, it was generate this source from the combination of emission bands in the visible region of spectrum, as a result of photoluminescence from lanthanides ions embedded to vitreous matrices, with the intensities of each band controlled primarily by the concentration of ions into the glasses, but it also driven by the power of excitation beam that initiates the photoluminescence process. Despite the promising progress in white light generation through lanthanides ions doped glasses, the small absorption cross-section of lanthanides ions and low luminescence efficiency caused by mediated electric dipole 4f-4f transitions are the main challenges that may hinder their integration in future applications. The present research project aimed to synthesize and characterize telluride oxide glasses co-doped and tri-doped with lanthanide ions, together with metallic nanoparticles aiming at the generation of white light. Throughout the project, the ternary system TeO2 – ZnO – Na2O (TZN) was adopted as the host glass matrix, given its relative ease of synthesis, and bringing together the qualities already mentioned of this class of glass. The lanthanide ions used were Tb3+ (Terbium), Eu3+ (Europium), Dy3+ (Dysprosium), Nd3+ (Neodymium) and Yb3+ (Ytterbium). As for the metallic nanoparticles incorporated into the samples, Silver (Ag) and Gold (Au) were adopted, the latter coming from the crucible in which the glasses were synthesized.