Luminescência persistente via conversão ascendente: modulação dos fenômenos de emissão em compósitos de vidro multifuncionais

• Processo: 24/02102-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Danilo Manzani
• Beneficiário: Danilo Manzani
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 23/05994-6 - Conversão de energia envolvendo íons lantanídeos em vidros e vitrocerâmicas oxifluoretos: Dos estudos fundamentais às propriedades luminescentes e termométricas, AP.R
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/15684-7 - Luminescência persistente via conversão ascendente: Modulação dos fenômenos de emissão em compósitos de vidro multifuncionais, BP.JD
• Assunto(s): Materiais vitrocerâmicos Luminescência persistente Conversão de energia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Compósitos vítreos luminescentes | Conversão de Energia | Luminescência persistente | Vidros Oxifluoretos | Química de Materiais Vítreos

Resumo

Os materiais que exibem luminescência persistente (PersL) podem ser caracterizados pela sua capacidade de absorver luz de uma fonte de excitação e libertá-la lentamente sob a forma de luminescência durante um longo período. Os exemplos mais clássicos da aplicação destes materiais podem ser encontrados em sinalização de emergência, por exemplo. A descoberta de novos materiais eficientes, de tamanho modulado e com diferentes regiões de emissão, permitiu a sua aplicação em vários domínios como os marcadores luminescentes antifalsificação, armazenamento de informação, os termossensores, a bioimagem para diagnóstico médico etc. No entanto, estes materiais são geralmente obtidos na forma de pó, o que normalmente requer uma fase de incorporação em matrizes poliméricas ou vítreas, a fim de aumentar as possibilidades de aplicações em grande escala. Recentemente, o estudo da incorporação desses materiais em matrizes vítreas tem mostrado vantagens em relação aos polímeros mais comumente utilizados, pois apresentam alta estabilidade térmica e química. Além disso, os materiais luminescentes que operam via up-conversion têm se destacado devido à possibilidade de excitação de radiação de menor energia, como a infravermelha, e emissão de maior energia, como na região do visível e UV. Estudos têm demonstrado que é possível combinar materiais que operam via up-conversion e via PersL, obtendo-se assim um material com as vantagens de ambos os fenômenos. Tendo em vista a criação de um compósito vítreo, utilizar vidros dopados com lantanídeos que apresentam o fenômeno de up-conversion é uma estratégia vantajosa, uma vez que as partículas persistentes são incorporadas e a transferência de energia é facilitada pela interface vidro-partícula. Como o decaimento não radiativo devido às vibrações da rede na matriz pode resultar na supressão da luminescência por conversão ascendente, a escolha de matrizes vítreas com baixa energia de fônons é essencial. Neste contexto, a utilização de vidros oxifluoretos, como do sistema TeO2-Na2O-NaF-NaPO3:Er3+/Yb3+ e/ou Tm3+/Yb3+, são vantajosas por suas baixas temperaturas fusão (600 - 850 °C), transparência do UV ao IV-próximo, e baixa energia de fônon (700 - 800 cm-1). Por outro lado, o material PersL deve ter baixa emissão de luminescência opticamente estimulada (OSL), e.g. a fonte de excitação do vidro luminescente não deve influenciar na depopulação das armadilhas do material PersL. Materiais baseados em galatos, como o ZGSO:Cr3+ (Zn1.33Ga1.335Sn0.33Cr0.005O4) são ideais, pois possuem baixa OSL e podem ser excitados no visível (ex.: emissão do Er3+ em 543 nm). Desta forma, este projeto tem como objetivo o desenvolvimento de compósitos vítreos, explorando a sinergia entre os fenômenos de up-conversion originados da matriz vítrea e luminescência persistente das partículas incorporadas. (AU)