Plataformas multifuncionais a base de materiais nanoestruturados luminescentes dopados com íons lantanídeos com potencial aplicação em fotônica e teranóstica

• Processo: 20/05319-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de setembro de 2020 - 31 de dezembro de 2022
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Rogéria Rocha Gonçalves
• Beneficiário: Rogéria Rocha Gonçalves
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/05151-6 - "Estudo de controle morfológico e estrutural de nanopartículas de tantalato de sódio dopadas com íons lantanídeos", BP.TT; 22/05148-5 - "Germanatos de cálcio dopados com íons lantanídeos: Síntese, propriedades e aplicações", BP.TT; 21/04973-0 - Esferas ocas e porosas luminescentes de silicato de ítrio dopados com terras raras: síntese e propriedades, BP.TT; 21/04985-8 - "Desenvolvimento de materiais luminescentes a base de niobato de gadolínio dopado com íons lantanídeos", BP.TT
• Assunto(s): Espectroscopia Íons Elementos da série dos lantanídeos Fotônica Nanomedicina teranóstica Guias de onda Nanopartículas Materiais nanoestruturados Materiais luminescentes
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Fotonica | Guias de onda | Lantanídeos | luminescência | Nanopartículas | Teranóstica | Espectroscopia de Íons lantanídeos

Resumo

O desenvolvimento de materiais nanoestruturados luminescentes dopados com ions lantanídeos, seja na forma de material particulado ou filmes representa o objetivo deste projeto, visando especificamente o estudo espectroscópico de materiais inorgânicos com eficiente emissão no infravermelho próximo (IV) e no visível para aplicações em Fotônica e Teranóstica. O controle das propriedades morfológicas e estruturais de óxidos e fluoretos e sua correlação com propriedades ópticas e luminescentes representam a base acadêmica e científica deste projeto, visando aplicações que fundamentam a base tecnológica e de inovação do projeto nas seguintes áreas estratégicas: saúde: com o desenvolvimento de plataformas multifuncionais para dual-aplicação em teranóstica (biomarcadores e conversores de energia para foto-ativação de moleculas usados em terapia fotodinâmica); telecomunicações, com o desenvolvimento amplificadores ópticos para sistemas de telecomunicações com banda larga de operação; mineração e ambiental: utilização de precursores de mineração nacional e produto de reciclagem de lixo eletrônico; conversores de energia: desenvolvimento de novos materiais para geração de luz branca e fotoconversão.Os materiais (guias de onda ou particulados) serão preparados visando mais de uma funcionalidade, os quais estamos denominando de plataformas multifuncionais. Resultados originais com potencial aplicação tem sido sintetizado previamente por nosso grupo de pesquisa (vide resultados de projetos anteriores); e este projeto visa o estudo das propriedades estruturais, ópticas e espectroscópicas em filmes nanocompósitos derivados de SiO2 e GeO2 preparados via sol-gel para aplicação em fotônica como amplificadores ópticos, atuando em telecomunicações. O projeto visa o desenvolvimento de materiais com banda larga de emissão na região do infravermelho próximo (IV). Serão estudados sistemas a base de 1-xSiO2-xM2O5, 1-xGeO2-xM2O5 (M=Ta, Nb) e 1-xSiO2-xMO2, 1-xGeO2-xMO2 (M=Ti, Zr, Hf) focalizando nas propriedades ópticas e espectroscópicas em função da composição e concentração dos íons dopantes lantanídeo (Eu3+/Er3+/Yb3+/Tm3+/Nd3+/Pr3+/Ho3+). A correlação entre propriedades ópticas e estruturais será realizada em função da composição, método de síntese, bem como da concentração dos íons Ln3+. A co-dopagem destes sistemas nanocompósitos será realizada visando o estudo de processos de transferência de energia e a dinâmica dos mecanismos envolvidos, de maneira a se obter materiais com eficiente emissão no IV (banda larga). A escolha da matriz contendo GeO2 visa maior transparência na região IV e exploração de propriedades fotossensíveis para preparação de microestruturas com incidência da luz. Será dado continuidade aos estudos da dinâmica dos processos de conversão ascendente de energia em sistemas óxidos nanoestruturados de relativa baixa energia de fônon, e especificamente tantalatos, niobatos, hafnatos, zirconatos, titanatos e estanatos, dopados com íons lantanídeos, especialmente por se tratar de compostos com elevada solubilidade de ions lantanídeos. Serão sintetizados óxidos de terras raras (Y2O3, Gd2O3) e fluoretos de terras raras, visando a otimização de sistemas com potencial aplicação como marcadores ópticos e como eficientes conversores de energia, com emissão no visível e IV após a excitação no IV, visando utilização das janelas de transparência biológica e camadas mais profundas do corpo humano. As partículas luminescentes serão conjugadas a compostos de coordenação de rutênio e protoporfirina IX, visando tanto marcação óptica como tratamento de neoplasias a partir de terapia fotodinâmica. Será realizada em etapa posterior o encapsulamento em nanocarreadores visando dispersão em meios biológicos, biocompatibilidade, bem como a conjugação com moléculas e permitindo a permeação na barreira hematoencefálica. Valorização de produtos nacionais de mineração e reciclagem de lixo eletrônico serão utilizados em rotas alternativas de síntese. (AU)

Publicações científicas

(22)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

LIMA, KARMEL DE OLIVEIRA; DOS SANTOS, LUIZ FERNANDO; DE MELO, MARYANNE TRAFANI; TEDESCO, ANTONIO CLAUDIO; GONCALVES, ROGERIA ROCHA; GREDIN, PATRICK; MORTIER, MICHEL. Highly colloidal luminescent Er3+, Yb3+-codoped KY3F10 nanoparticles for theranostic applications. MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS, v. 28, SEP 2021. (18/18213-4, 20/05319-9, 17/11301-2)

MARCONDES, LIA MARA; DA CUNHA, CRISTIANO RAMOS; DE PIETRO, GABRIELE MATINATTI; MANZANI, DANILO; GONCALVES, ROGERIA ROCHA; BATISTA, GISLENE; CASSANJES, FABIA CASTRO; POIRIER, GAEL. Multicolor tunable and NIR broadband emission from rare-earth-codoped tantalum germanate glasses and nanostructured glass-ceramics. Journal of Luminescence, v. 239, NOV 2021. (20/01786-1, 17/11301-2, 18/16126-7, 13/07793-6, 20/05319-9)

LABAKI, HAYRA DO PRADO; CAIXETA, FABIO JOSE; GONCALVES, ROGERIA ROCHA. Wide multicolor tunability of blue-to-green up-conversion emission and white light generation in Pr3+/Yb3+ co-doped yttrium tantalates. Journal of Luminescence, v. 245, p. 11-pg., 2022-05-01. (20/05319-9, 17/10423-7, 19/25991-6)

OLIVEIRA GALINDO, JEFFERSON AUGUSTO; PESSOA, ALLISON RODRIGO; AMARAL, ANDERSON MONTEIRO; DOS SANTOS, LUIZ F.; GONCALVES, ROGERIA R.; DE SOUZA MENEZES, LEONARDO. Influence of the surrounding medium on the luminescence-based thermometric properties of single Yb3+/Er3+ codoped yttria nanocrystals (vol 3, pg 6231, 2021). NANOSCALE ADVANCES, v. 3, n. 24, p. 1-pg., 2021-11-17. (20/05319-9)

DE SOUZA, VITOR DOS SANTOS; CAIXETA, FABIO JOSE; LIMA, KARMEL DE OLIVEIRA; GONCALVES, ROGERIA ROCHA. Modulating white light emission temperature in Ho3+/Yb3+/Tm3+ triply doped nanostructured GeO2-Nb2O5 materials for WLEDs applications. Journal of Luminescence, v. 248, p. 11-pg., 2022-08-01. (20/05319-9)

LABAKI, H. P.; BORGES, F. H.; CAIXETA, F. J.; GONCALVES, R. R.. Widely dual tunable visible and near infrared emission in Pr3+-doped yttrium tantalate: Pr3+ concentration dependence on radiative transitions from P-3(0) to the D-1(2). Journal of Luminescence, v. 236, AUG 2021. (20/05319-9, 17/10423-7, 19/25991-6, 18/04587-0, 17/10424-3)

LIMA, KARMEL DE OLIVEIRA; CAIXETA, FABIO JOSE; DE SOUZA, VITOR DOS SANTOS; ROSA, LEONARDO SOUSA; SOARES, VICTOR DEL VECCHIO; CRUMO, CAROLINA ASSUNCAO; BORIN, IVANA APARECIDA; FERRARI, JEFFERSON LUIS; GONCALVES, ROGERIA ROCHA. Super Broadband at Telecom Wavelengths From RE3+-Doped SiO2-Ta2O5 Glass Ceramics Planar Waveguides. RONTIERS IN CHEMISTR, v. 10, p. 12-pg., 2022-07-04. (20/05319-9, 17/10423-7, 18/18213-4)

LIMA, KARMEL DE OLIVEIRA; DOS SANTOS, LUIZ FERNANDO; GALVAO, RODRIGO; TEDESCO, ANTONIO CLAUDIO; MENEZES, LEONARDO DE SOUZA; GONCALVES, ROGERIA ROCHA. Single Er3+, Yb3+: KGd3F10 Nanoparticles for Nanothermometry. FRONTIERS IN CHEMISTRY, v. 9, JUL 21 2021. (20/05319-9, 17/11301-2, 17/10440-9, 18/18213-4)

MARQUES DE SOUZA, JOACILIA MAZZINI; LIMA, KARMEL DE OLIVEIRA; FERRARI, JEFFERSON LUIS; QUEIROZ MAIA, LAURO JUNE; GONCALVES, ROGERIA ROCHA; FALCI, RODRIGO FERREIRA; MANZANI, DANILO. hotoluminescence properties of Er3+ and Er3+/Yb3+ doped tellurite glass and glass-ceramics containing Bi2Te4O11 crystal. DALTON TRANSACTIONS, v. 51, n. 10, p. 4087-4096, MAR 8 2022. (18/18213-4, 20/05319-9, 18/16407-6)

DOS SANTOS, LUIZ F.; GALINDO, JEFFERSON A. O.; LIMA, KARMEL DE O.; PESSOA, ALLISON R.; AMARAL, ANDERSON M.; MENEZES, LEONARDO DE S.; GONCALVES, ROGERIA R.. Lifetime-based luminescence thermometry from Yb3+/Er3+codoped nanoparticles suspended in water. Journal of Luminescence, v. 262, p. 9-pg., 2023-05-31. (20/05319-9, 20/04157-5)

REZENDE, THAIS KARINE DE LIMA; BARBOSA, HELLIOMAR PEREIRA; LIMA, KARMEL DE OLIVEIRA; GOES, MARCIO SOUSA; DE LIMA, RENATA CRISTINA; GONCALVES, ROGERIA ROCHA; FERRARI, JEFFERSON LUIS. Simultaneous excitation at IR and UV of RE3+ triply doped SiO2-Gd2O3 materials for energy conversion purposes. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 47, n. 24, p. 35187-35200, DEC 15 2021. (20/05319-9, 18/18213-4)

MANFRE, MATEUS GRECCO; LABAKI, HAYRA DO PRADO; DE SOUZA, VITOR DOS SANTOS; GONCALVES, ROGERIA R.. Red and near-infrared emitting phosphors based on Eu3+- or Nd3+-doped lanthanum niobates prepared by the sol-gel route. DALTON TRANSACTIONS, v. 51, n. 46, p. 14-pg., 2022-10-31. (21/08111-2, 20/05319-9)

DOS SANTOS, L. F.; MARTINS, J. C.; LIMA, K. O.; GOMES, L. F. T.; DE MELO, M. T.; TEDESCO, A. C.; CARLOS, L. D.; FERREIRA, R. A. S.; GONCALVES, R. R.. In vitro assays and nanothermometry studies of infrared-to-visible upconversion of nanocrystalline Er3+,Yb3+ co-doped Y2O3 nanoparticles for theranostic applications. PHYSICA B-CONDENSED MATTER, v. 624, JAN 1 2022. (18/18213-4, 17/10440-9, 18/04588-6, 20/05319-9)

BORGES, FERNANDA HEDIGER; MARTINS, JOANA COSTA; CAIXETA, FABIO JOSE; CARLOS, LUIS D.; FERREIRA, RUTE A. S.; GONCALVES, ROGERIA ROCHA. Luminescent thermometry based on Er3+/Yb3+ co-doped yttrium niobate with high NIR emission and NIR-to-visible upconversion quantum yields. Journal of Luminescence, v. 248, p. 10-pg., 2022-08-01. (17/11301-2, 20/05319-9, 20/00277-6, 17/10424-3, 18/04587-0)

FALEIRO, JOSE HENRIQUE; DANTAS, NOELIO O.; SILVA, ANIELLE C. A.; BARBOSA, HELLIOMAR P.; DA SILVA, BRUNO H. S. T.; LIMA, KARMEL DE O.; GONCALVES, ROGERIA ROCHA; FERRARI, JEFFERSON LUIS. Niobium oxide influence in the phosphate glasses triply doped with Er3+/ Yb3+/Eu3+ prepared by the melting process. Journal of Non-Crystalline Solids, v. 571, NOV 1 2021. (18/18213-4, 20/05319-9)

NUNES, L. R. R.; LABAKI, H. P.; CAIXETA, F. J.; GONCALVES, R. R.. Yb3+ influence on NIR emission from Pr3+-doped spherical yttria nanoparticles for advances in NIR I and NIR II biological windows. Journal of Luminescence, v. 241, JAN 2022. (20/05319-9, 19/25991-6, 17/10423-7)

CAIXETA, FABIO JOSE; AQUINO, FELIPE THOMAZ; PEREIRA, RAFAEL RAMIRO; GONCALVES, ROGERIA ROCHA. Highly red luminescent Nb2O5:Eu3+ nanoparticles in silicate host for solid-state lighting and energy conversion. Optical Materials, v. 111, JAN 2021. (20/05319-9, 17/11301-2, 17/10423-7)

MANFRE, MATEUS GRECCO; GONCALVES, ROGERIA ROCHA. Lanthanide-doped niobium oxide nanoparticles on nanoarchitectured silica spheres as potential probe for NIR luminescent markers. Journal of Luminescence, v. 252, p. 13-pg., 2022-12-01. (17/11301-2, 20/05319-9)

PESSOA, ALLISON R.; GALINDO, JEFFERSON A. O.; DOS SANTOS, LUIZ F.; GONCALVES, ROGERIA R.; MAIER, STEFAN A.; MENEZES, LEONARDO DE S.; AMARAL, ANDERSON M.. Correction Due to Nonthermally Coupled Emission Bands and Its Implications on the Performance of Y2O3:Yb3+ /Er3+ Single-Particle Thermometers. Journal of Physical Chemistry C, v. 127, n. 20, p. 8-pg., 2023-05-16. (17/11301-2, 20/04157-5, 20/05319-9, 21/08111-2)

FERRARI, JEFFERSON L.; LIMA, KARMEL DE O.; GONCALVES, ROGERIA R.. Refractive Indexes and Spectroscopic Properties to Design Er3+-Doped SiO2-Ta2O5 Films as Multifunctional Planar Waveguide Platforms for Optical Sensors and Amplifiers. ACS OMEGA, v. 6, n. 13, p. 13-pg., 2021-03-25. (20/05319-9, 18/18213-4)

DA CUNHA, CRISTIANO RAMOS; MARCONDES, LIA MARA; BATISTA, GISLENE; GONCALVES, ROGERIA ROCHA; CASSANJES, FABIA CASTRO; POIRIER, GAEL YVES. rystallization of bronze-like perovskite in potassium tantalum germanate glasses: Glass ceramic preparation and its optical propertie. Optical Materials, v. 122, n. B, DEC 2021. (20/01786-1, 17/11301-2, 20/05319-9)

FALEIRO, JOSE HENRIQUE; DANTAS, NOELIO O.; SILVA, ANIELLE C. A.; BARBOSA, HELLIOMAR P.; SILVA, BRUNO H. S. T. DA; LIMA, KARMEL DE O.; SILVA, GUILHERME DE FREITAS; GONSALVES, ROGERIA ROCHA; FALCI, RODRIGO; MESSADEQ, YOUNES; et al. Niobium incorporation into rare-earth doped aluminophosphate glasses: Structural characterization, optical properties, and luminescence. Journal of Non-Crystalline Solids, v. 605, p. 11-pg., 2023-02-02. (20/05319-9, 13/07793-6, 19/26399-3, 18/18213-4)