FILME ESPESSO DE Gd2O2S:Tb3+ ou Eu3+ DISPERSO EM PMMA
Ana Maria Pires (PG), Marian Rosaly Davolos (PQ), Elizabeth Berwerth Stucchi (PQ), Yoshio Kawano* (PQ).
Instituto de Química , UNESP, Araraquara, São Paulo.
*Instituto de Química da USP São Paulo.
palavras chave: filme, PMMA, e oxissulfeto de gadolínio.
Nas diversas aplicações dos materiais luminescentes requer-se a utilização de dispositivos ópticos, nos quais o fósforo apropriado deve ficar suportado em filmes ou em suportes adequados. Neste caso, para obtenção de um dispositivo de alta qualidade a forma ideal das partículas é a esférica. Além de otimizar as propriedades mecânicas pela melhor compactação do pó 1, as propriedades ópticas também são melhoradas, devido à característica isotrópica que a forma esférica dá ao material conformado. Telas intensificadoras de raios X, utilizadas em radiologia médica, possuem materiais tais como Gd2O2S:Tb3+ em sua constituição, dispersos em um material adequado, que absorvem raios X, convertem em luz visível, e impressionam muito mais eficientemente o filme radiográfico com menor dose de radiação 2,3. O objetivo deste trabalho é a obtenção de filmes espessos de Gd2O2S dopado com Eu3+ ou Tb3+ dispersos em PMMA e o estudo de suas propriedades espectroscópicas, utilizando principalmente o Eu3+ como sonda.
Gd2O2S com distribuição estreita de tamanho de partículas esféricas dopado com 4 at% de Eu3+ ou Tb3+ obtidos a partir da reação de hidroxicarbonato com vapor de enxofre foram dispersos sob banho de ultra-som em uma solução de PMMA em diclorometano. Deixou-se as misturas sob estas condições durante 30 minutos para suspensão dos pós, sendo posteriormente transferidas para placas de Petri e deixadas em repouso para evaporação do solvente. Como houve a sobra de corpo de fundo, suspendeu-se novamente os sólidos remanescentes com a solução do polímero e deixou-se mais 30 minutos em banho de ultra-som, transferindo-se os pós suspensos para placas de Petri. Repetiu-se este procedimento mais duas vezes. Todas as placas contendo a suspensão, após evaporação do solvente, foram mantidas em congelador para facilitar a remoção dos filmes de espessura de menos de 1 mm. Obteve-se também um filme somente do polímero.
Os filmes preparados, assim como o oxissulfeto disperso, foram caracterizadas por espectroscopia Raman pontual (RP) e espectroscopia de luminescência na região do UV-Vis (EL).
Na medida de espectroscopia Raman pontual, são feitas ampliações através de um microscópio ótico, sendo possível observar grãos do material dispersos no polímero transparente, e focalizar o feixe do laser em um grão e em uma região somente com o polímero. Verificou-se também pela ampliação que o pó não está homogeneamente disperso, com tamanho grande de grãos, indicando que o tempo de ultra-som não foi suficiente para suspender as partículas esféricas e resultar em uma densidade de recobrimento maior. Também pode ser indicação de que durante o repouso da suspensão para evaporação do solvente e formação do polímero as partículas tendem a se agregarem formando os grão.
Comparando-se os espectros obtidos para os filmes contendo Eu3+ observou-se que não há diferenças entre os espectros Raman do oxissulfeto antes e depois da dispersão, portanto não há interação da fase dispersa com o meio, nem alterações causadas pelo tratamento em ultra-som com a solução do polímero em diclorometano. Todos os filmes contendo Eu3+ preparados, independente do tempo de permanência sob ultra-som também não apresentaram diferenças entre os espectros Raman, portanto o tempo maior de ultra-som não resulta em alterações nas propriedades do material nem do polímero. No caso dos filmes espessos contendo Tb3+, os espectros Raman medidos apresentaram interferência da fluorescência deste íon. Desta forma não foi possível a observação das vibrações características do oxissulfeto nem do polímero, mas considerando-se que o comportamento deste material é semelhante ao do oxissulfeto dopado com Eu3+, pode-se assumir que neste caso também a dispersão do fósforo em solução de PMMA também não deve resultar em alterações da composição original.
Por espectroscopia de luminescência, os espectros de excitação e de emissão dos filmes espessos preparados a partir das amostras de oxissulfeto dopada com Eu3+ apresentaram as transições características deste íon nesta matriz. Comparando-se com espectros da amostra precursora, observou-se que não há diferenças de intensidade relativa ou posição de transições, portanto nem o solvente utilizado, nem o método envolvendo agitação em ultra-som levaram à modificações no ambiente químico onde o Eu3+ se encontra, corroborando com os dados da espectroscopia Raman. No caso dos filmes contendo Tb3+, observou-se o mesmo comportamento das amostras dopadas com Eu3+ quanto a não influência do método de obtenção do filme espesso nas propriedades ópticas do oxissulfeto dopado, portanto complementando os dados de espectroscopia Raman.
De acordo com os resultados obtidos conclui-se que é viável a dispersão de oxissulfeto de gadolínio dopado com európio ou térbio, em PMMA, nas condições descritas, pois não há alteração das propriedades espectroscópicas do material após a dispersão. A otimização do filme obtido, no entanto, deve ser feita, com o aumento do tempo de ultra-som, ou utilização de um aditivo estabilizante, para que as partículas esféricas fiquem distribuídas homogeneamente no filme, sem agregação.
1 BRIXNER, L. H. Mater. Chem. and Phys. Delaware, 16, p. 253-281, 1987.
2 - DEGENHARDT, H. Electromedica, 3, p.154-158, 1983.
3 - MORLOTTI, R., NIKL, M., PIAZZA, M., BORAGNO, C. Journal of Luminescence, 72-74, 772-774, 1997.