Controle estrutural e morfológico nanopartículas luminescentes de tetrafluoretos de terras raras e sódio através conversão de templates coloidais

• Processo: 20/09357-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2020
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2021
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Paulo Cesar de Sousa Filho
• Beneficiário: Leonardo Junio da Cruz
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Materiais nanoestruturados Nanopartículas Fluoretos Terras raras Biomarcadores Luminescência In situ Sensoriamento remoto
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: fluoretos | luminescência | Nanopartículas | Templates coloidais | Terras Raras | Nanomateriais

Resumo

Tetrafluoretos de terras raras e sódio (NaTRF4) são materiais de imensa importância acadêmica e tecnológica, com aplicações emergentes em sensoriamento térmico em nanoescala e imageamento celular. Tais aplicações têm origem nas propriedades luminescentes associadas a essa matriz, em que as baixas energias de fônons de rede resultam em elevadas eficiências e intensidades de luminescência por conversão ascendente (upconversion). A obtenção de nanopartículas de NaTRF4 é, portanto, um tópico de elevado interesse na Química de nanomateriais luminescentes. Em geral, o preparo de nanopartículas monodispersas de NaTRF4 envolve procedimentos complexos em solventes coordenantes de alto ponto de ebulição ou tratamentos hidro - ou solvotérmicos, necessitando de fino ajuste das rampas de aquecimento e resfriamento para o controle da estrutura (cúbica ou hexagonal) destes materiais, bem como do crescimento de camadas epitaxiais nas nanopartículas iniciais para a formação de partículas caroço@casca (core@shell). Além disso, tais processos geralmente resultam em nanomateriais que não são prontamente dispersáveis em meio aquoso, devido à presença de estabilizantes orgânicos na superfície. Nesse sentido, o emprego de técnicas de conversão de templates pode fornecer metodologias brandas e simples para a elaboração de nanomateriais à base de NaTRF4. Assim, este projeto tem por objetivo o desenvolvimento de metodologias para a obtenção de nanopartículas de NaTRF4 em meio aquoso com controle estrutural e morfológico na ausência de ligantes anfifílicos de superfície. Para isso, serão utilizadas como templates coloidais nanopartículas de hidroxicarbonatos de terras raras (TRCO3OH.xH2O). As características de estrutura (cúbica/hexagonal) e morfologia (tamanho/porosidade) das partículas finais NaTRF4 poderão ser controladas através da variação do tamanho dos templates de TRCO3OH.xH2O, bem como das condições de conversão coloidal (composição do solvente, temperatura). A cinética dos processos de conversão poderá ser acompanhada pelo monitoramento in situ da luminescência sob excitação no infravermelho e no ultravioleta, sendo que os sólidos obtidos serão caracterizados com respeito à sua pureza estrutural e à sua área superficial. Por fim, serão testadas metodologias para o crescimento epitaxial de camadas passivadoras na superfície das partículas, o que é fundamental para o aprimoramento das suas propriedades luminescentes e para a verificação de sua aplicabilidade como sensores de temperatura e biomarcadores.