Desenvolvimento de sistemas ópticos para termometria com aluminato de lantânio dopado com terras raras em estrutura do tipo caroço casca (core shell)

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Data

2024-04-16

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Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

Esta tese apresenta uma investigação abrangente sobre a preparação e caracterização de nanopartículas com conversão ascendente de LaAlO3:Ln3+, Yb3+ (Ln3+ = Er3+, Tm3+, Ho3+), os quais foram recobertos com LaAlO3 (LAO), La2O3, GdAlO3 (GAO) ou SiO2, sendo que para LAO e GAO realizou-se um estudo envolvendo múltiplas deposições. A partir de dados de difração de raios X, espectroscopia vibracional no infravermelho e microscopia eletrônica, confirmou-se a formação da fase LAO e a presença dos recobrimentos contendo LAO, La2O3, GAO e SiO2. A dopagem com lantanídeos e as modificações superficiais demonstraram impacto significativo nas propriedades fotoluminescentes das nanopartículas. Por espectroscopia de luminescência, verificou-se emissões características dos íons dopantes, com variações de intensidade e comprimento de onda em resposta a diferentes condições de dopagem e recobrimento. Além disso, a presença de recobrimentos, como LAO, La2O3, GAO e SiO2, influenciaram a emissão das nanopartículas, possibilitando o desenvolvimento de sistemas termométricos mais eficientes. A deposição de ouro também foi investigada, revelando seu efeito no deslocamento da cor de emissão e na intensidade da luminescência. Destaca-se a promissora aplicação das nanopartículas dopadas com lantanídeos na termometria de fotoluminescência, com valores de sensibilidade relativamente altos, superiores a 1 % K-1, especialmente quando combinadas com sistemas core/shell otimizados. A utilização de excitação dupla mostrou-se particularmente eficaz, oferecendo resultados superiores em comparação com excitações isoladas. O sistema LAO:Er, Yb @ 3C GAO demonstrou ser o mais promissor entre os materiais sintetizados, apresentando uma sensibilidade relativa térmica de 2,39% K-1 a 980 nm e 1,51% K-1 a 808 nm. Assim, os materiais sintetizados contribuem para o avanço do campo da termometria de fotoluminescência, oferecendo o desenvolvimento de sensores de temperatura mais precisos e sensíveis em uma variedade de aplicações.
This thesis introduces a comprehensive investigation into the preparation and characterization of LaAlO3:Ln3+, Yb3+ (Ln3+ = Er3+, Tm3+, Ho3+) upconverter nanoparticles, which were coated with LaAlO3 (LAO), La2O3, GdAlO3 (GAO) or SiO2, with for LAO and GAO a study was carried out involving multiple depositions. From X-ray diffraction data, infrared vibrational spectroscopy and electron microscopy, the formation of the LAO phase and the presence of coatings containing LAO, La2O3, GAO and SiO2 were confirmed. Lanthanide doping and surface modifications demonstrated significant impact on the photoluminescent properties of nanoparticles. Using luminescence spectroscopy, characteristic emissions of doping ions were observed, with variations in intensity and wavelength in response to different doping and coating conditions. Furthermore, the presence of coatings, such as LAO, La2O3, GAO and SiO2, influenced the emission of nanoparticles, enabling the development of more efficient thermometric systems. Gold deposition was also investigated, revealing its effect on emission color shift and luminescence intensity. The promising application of lanthanide-doped nanoparticles in photoluminescence thermometry stands out, with relatively high sensitivity values, greater than 1% K-1, especially when combined with optimized core/shell systems. The use of dual excitation proved to be particularly effective, offering superior results compared to isolated excitations. The LAO:Er, Yb @ 3C GAO system proved to be the most promising among the synthesized materials, presenting a relative thermal sensitivity of 2.39% K-1 at 980 nm and 1.51% K-1 at 808 nm. Thus, the synthesized materials contribute to the advancement of the field of photoluminescence thermometry, offering the development of more accurate and sensitive temperature sensors in a variety of applications.

Descrição

Palavras-chave

Érbio, Luminescência, Sílica, Perovskita, Itérbio

Como citar

GARCIA, Alessandro Bruno Silva. Desenvolvimento de sistemas ópticos para termometria com aluminato de lantânio dopado com terras raras em estrutura do tipo caroço casca (core shell). 2024. Tese (Doutorado em Química) - Instituto de Química, Universidade Estadual Paulista, Araraquara, 2024.