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Materiais luminescentes micro e nanoestruturados dopados com terras raras: propriedades e aplicações

Processo: 17/11301-2
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de setembro de 2017 - 31 de agosto de 2019
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):17/21684-6 - Amplificadores ópticos de germanatos de tântalo dopados com terras raras, BP.TT
17/21740-3 - Materiais fotônicos nanoestruturados à base de nióbio dopados com terras raras utilizando precursores de mineração nacional, BP.TT
Assunto(s):Materiais nanoestruturados  Luminescência  Biofotônica  Dopagem eletrônica  Elementos da série dos lantanídeos  Terras raras  Propriedades ópticas 

Resumo

Este projeto concentra-se especificamente na síntese e estudo espectroscópico de materiais inorgânicos micro e/ou nanoestruturados dopadodos com terras raras com eficiente emissão no infravermelho próximo (IV) e no visível para aplicações em Fotônica, Biofotônica e como eficientes conversores de energia. Controle morfológico e estrutural de óxidos e sua correlação com propriedades ópticas e luminescentes representam a base acadêmica deste projeto. Os materiais inorgânicos serão preparados na forma de pós particulados e/ou filmes visando três diferentes aplicações que fundamentam a base tecnológica e de inovação do projeto: amplificadores ópticos para sistemas de telecomunicações, marcadores ópticos (biomarcadores) e conversores de energia para aumentar eficiência em células solares. Será realizado um estudo das propriedades estruturais, ópticas e espectroscópicas em filmes nanocompósitos derivados de sílica preparados via sol-gel para aplicação em fotônica como amplificadores ópticos, especificamente atuando na área de telecomunicações. O projeto visa o desenvolvimento de materiais com banda larga de emissão na região do IV. Serão estudados sistemas a base de 1-xSiO2-xTa2O5 e 1-xSiO2-xNb2O5, focalizando especialmente as propriedades ópticas e espectroscópicas em função da composição e concentração do íon dopante terra rara (Er3+/Yb3+/Tm3+/Nd3+/Pr3+). A co-dopagem destes sistemas nanocompósitos será realizada visando o estudo de processos de transferência de energia e a dinâmica dos mecanismos envolvidos será estudada de maneira a se obter materiais com eficiente emissão no IV (banda larga). Serão explorados ainda sistemas contendo GeO2, visando uma maior transparência da matriz na região do infravermelho e exploração de propriedades fotossensíveis que possibilitarão a preparação de microestruturas nos filmes com incidência da luz. Será dado continuidade aos estudos da dinâmica dos processos de conversão ascendente de energia em sistemas óxidos nanoestruturados de baixa energia fotônica, contendo Ta2O5, Nb2O5 dopados com terras raras (Er3+, Yb3+, Tm3+), visando a otimização de sistemas com potencial aplicação como marcadores ópticos e como eficientes conversores de energia. Um terceiro foco deste projeto se concentra na conversão de energia envolvendo downshifting e downconversion, especialmente sistemas dopados com Eu3+ e codopados Tb3+;Yb3+ e Pr3+;Yb3+, visando a obtenção de materiais com emissão em 1.0 µm decorrente de excitação no UV-Vis para aumentar a eficiência em células solares comerciais a base de Si. A correlação entre propriedades ópticas e estruturais será realizada em função da composição, método de síntese, bem como da concentração dos íons Ln3+ (Ln3+= Er3+, Tm3+, Yb3+, Nd3+, Pr3+). (AU)

Publicações científicas
(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)
BORGES, FERNANDA HEDIGER; CAIXETA, FABIO JOSE; PEREIRA, RAFAEL RAMIRO; DE OLIVEIRA, SILVANA RUELLA; GONCALVES, ROGERIA ROCHA. Yttrium tantalate containing high concentrations of Eu3+ as dopant: Synthesis and structural and luminescence features. Journal of Luminescence, v. 199, p. 143-153, JUL 2018. Citações Web of Science: 3.
MUSCELLI, WESLEY CARDOSO; AQUINO, FELIPE THOMAZ; CAIXETA, FABIO JOSE; RODRIGUES NUNES, LUCAS RAFAEL; ZUR, LIDIA; FERRARI, MAURIZIO; GONCALVES, ROGERIA ROCHA. Yb3+ concentration influences UV-Vis to NIR energy conversion in nanostructured Pr3+ and Yb3+ co-doped SiO2-Nb2O5 materials for photonics. Journal of Luminescence, v. 199, p. 454-460, JUL 2018. Citações Web of Science: 0.

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