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Excitação direta no estado excitado tripleto em complexos luminescentes de íon lantanídeos

Processo: 19/23763-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2020
Vigência (Término): 30 de novembro de 2022
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
Pesquisador responsável:Fernando Aparecido Sigoli
Beneficiário:Airton Germano Bispo Júnior
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/22127-2 - Desenvolvimento de novos materiais estratégicos para dispositivos analíticos integrados, AP.TEM
Assunto(s):Química de coordenação   Elementos da série dos lantanídeos   Luminescência

Resumo

Complexos luminescentes contendo ligantes orgânicos e íons lantanídeos(III) (Ln3+) encontram diversas aplicações no campo da fotônica como em células solares, marcadores biológicos, sensores de temperatura, iluminação de estado sólido, terapia fotodinâmica e fototérmica, etc. O mecanismo geral de luminescência destes complexos se baseia na absorção de radiação eletromagnética por parte do ligante através de transições envolvendo estados singletos (S) do tipo S0’Sn, seguido de transições Sn’Tn envolvendo estados tripletos (T), transferência de energia do ligante para o Ln3+, e então emissão de fótons do Ln3+. Apesar deste mecanismo ser atualmente um dos principais responsáveis pela luminescência destes complexos, o processo tipicamente apresenta perdas de energia não-radiativas intrínsecas relacionadas a processos não-radiativos intermediários, diminuindo o rendimento quântico de emissão total do Ln3+. Para evitar estas perdas de energia não-radiativas, nesta proposta, nosso objetivo é induzir um novo canal de excitação em complexos de Ln3+ através da excitação direta do estado excitado tripleto utilizando a transição S0’T1. Entre as principais vantagens deste novo mecanismo de excitação estão diminuição das perdas de energia não-radiativas, diminuição da energia de excitação dos complexos e diminuição do deslocamento pseudo-Stokes, podendo resultar em um aumento do rendimento quântico de emissão total dos complexos. O principal desafio, entretanto, é como favorecer a transição S0’T1, já que são proibidas por regra de seleção de spin, apresentando baixa probabilidade de ocorrer. Para isto, embasados por diversos precedentes da literatura mostrados no decorrer desta proposta que mostram a possibilidade de transição S0’T1 em moléculas, nós nos motivamos em modificar a estrutura de ligantes do tipo H2dipicCBZ (dipicCbz = 4-(9H-carbazol-9-il)piridina-2,6-dicarboxilato), sintetizando novas famílias de ligantes bromados e/ou contendo anéis heteroaromáticos uma vez que a adição de bromo e heteroátomos em sistemas conjugados e a presença de íons lantanídeos podem relaxar as regras de seleção da transição S0’T1 através de acoplamento spin-orbital. Estes ligantes serão então utilizados para sintetizar os novos complexos de Ln3+ (Ln3+ = Eu3+ ou Tb3+) com transições de excitação S0’T1 a fim de avaliar suas novas propriedades para aplicações na área de fotônica.