Materiais nanoestruturados à base de Nb2O5 e Ta2O5 dopados com terras raras e com emissão de banda larga na região do infravermelho próximo para aplicação em Fotônica como amplificadores ópticos e conversores de energia

• Processo: 17/10423-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2018
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2021
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Rogéria Rocha Gonçalves
• Beneficiário: Fábio José Caixeta
• 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): 19/25991-6 - Estudo dos processos de conversão ascendente de energia em materiais nanoestruturados à base de GeO2-Ta2O5 dopados com terras raras com elevado rendimento quântico de emissão, BE.EP.DR
• Assunto(s): Terras raras Luminescência Fotônica Elementos da série dos lantanídeos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Fotonica | Lantanídeos | luminescência | luminescencia no infravermelho proximo | Terras Raras | fotônica, luminescência, terras raras, sol-gel, nanomateriais

Resumo

Este projeto de pesquisa concentra-se no desenvolvimento de materiais nanoestruturados à base de óxido de nióbio (Nb2O5) e óxido de tântalo (Ta2O5) dopados com íons terras raras (TR), com emissão no infravermelho (IV) próximo, na forma de guias de onda planares ativos e de pós. Os materiais serão preparados utilizando a metodologia sol-gel e visando aplicações como amplificadores ópticos e conversores de energia para sistemas de telecomunicações ou aumento de eficiência em células solares. Precursores alcóxidos e óxidos de Ta2O5, Nb2O5, SiO2 e GeO2 serão utilizados para a síntese dos materiais usando o processo sol-gel. No caso do nióbio será dado um enfoque na utilização de precursores de mineração nacional (CBMM) com a finalidade de aumentar o valor agregado de um produto nacional, onde o Brasil tem um papel extremamente relevante no cenário mundial de extração de nióbio. Com relação aos precursores de elementos TR, serão utilizados óxidos comerciais e produtos decorrentes da reciclagem de materiais do projeto FAPESP (processo 2016/50112-8 intitulado Recovery of lanthanides and other metals from WEEE), que envolve uma rede internacional de pesquisadores. Luminescência na região do visível também será estudada, não só como um processo competitivo com a emissão no IV próximo, mas também visando o grande potencial decorrente de processos de conversão ascendente e descendente de energia para aplicação em Fotônica e Biofotônica. A preparação dos materiais, caracterização espectroscópica e estrutural em função da composição, dopagem com íons TR e tratamento térmico representam as bases do estudo acadêmico que dá continuidade aos excelentes resultados desenvolvidos anteriormente em nosso grupo. Será realizado um estudo sistemático correlacionando estrutura da matéria e propriedades morfológicas, estruturais, espectroscópicas e ópticas.

Publicações científicas

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(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)

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)

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)

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)

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)

LABAKI, HAYRA DO PRADO; CAIXETA, FABIO JOSE; MARQUES, NATASHA POLICEI; JOSE GUIDELLI, EDER; ROCHA GONCALVES, ROGERIA. Phase-sensitive radioluminescence and photoluminescence features in Tm3+-doped yttrium tantalates for cyan and white light generation. DALTON TRANSACTIONS, v. 51, n. 29, p. 17-pg., 2022-06-24. (17/10423-7, 19/25991-6)

CAIXETA, FABIO J.; BASTOS, ANA R. N.; BOTAS, ALEXANDRE M. P.; ROSA, LEONARDO S.; SOUZA, VITOR S.; BORGES, FERNANDA H.; NETO, ALBANO N. C.; FERRIER, ALBAN; GOLDNER, PHILIPPE; CARLOS, LUIS D.; et al. High-Quantum-Yield Upconverting Er3+/Yb3+-Organic-Inorganic Hybrid Dual Coatings for Real-Time Temperature Sensing and Photothermal Conversion. Journal of Physical Chemistry C, v. 124, n. 37, p. 12-pg., 2020-09-17. (17/10423-7)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

CAIXETA, Fábio José. Materiais nanoestruturados à base de SiO2, GeO2, Nb2O5 e Ta2O5 dopados com terras raras para aplicações em fotônica como amplificadores ópticos, conversores de energia e nanotermometria. 2022. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (PCARP/BC) Ribeirão Preto.