NANOPARTÍCULAS DOPADAS COM Eu3+ e Er3+: OBTENÇÃO E PROPRIEDADES FOTOLUMINESCENTEES
Instituto de Química, Departamento de Inorgânica, Grupo de Materiais Fotônicos UNESP, Araraquara SP Brasil
Palavras chave: nanopartículas, luminescência, óxidos
Introdução
Materiais nanométricos e nanoestruturados têm despertado nos últimos anos um grande interesse na área acadêmica e tecnológica aplicada, como por exemplo em sistemas coloidais de nanopartículas de semicondutores. Pesquisas baseadas no controle de crescimento de partículas, de aglomeração entre as mesmas originando espécies micrométricas, estabilização de colóides ganham um espaço de destaque na atualidade.
Todo este interesse na obtenção de produtos ou precursores de materiais contendo partículas de tamanho menor que o limite de espalhamento Rayleigh está baseado na evidência de que esta nova classe de materiais, “Materiais Nanoestruturados”, apresentam mudanças eletrônicas sendo diretamente afetados a eficiência e rendimento quântico de emissão de compostos luminescentes, tempos de relaxação de emissão e força de oscilador de transições. Por outro lado, materiais para aplicação em óptica integrada, como exemplo temos os guias de onda passivos e ativos, exigem um controle máximo no valor de atenuação sendo estritamente necessário a minimização do espalhamento de luz, provocado por partículas maiores que 20 nm.
Metodologia
O desenvolvimento de técnicas de síntese de cerâmicas nanocristalinas redispersáveis baseia-se no ajuste da energia livre de superfície através da modificação da superfície das partículas durante o processo de precipitação e controle de crescimento de cristais, evitando-se assim a aglomeração entre as mesmas e permitindo ao mesmo tempo a obtenção de determinado tamanho de cristalito. Em sínteses convencionais, durante o processo de precipitação ocorre grande tendência de formação de aglomerados, levando o sistema a um estado menor de energia livre de superfície.
Com o objetivo de preparar nanocristalitos totalmente redispersáveis de óxido de estanho dopado com íons Eu3+ e Er3+, foi utilizado a metodologia descrita acima e resumida na figura que segue.
Resultados
Os compostos sólidos de SnO2 puro e dopados com 0,1 a 10 mol% de Eu3+ ou Er3+ foram preparados em meio alcalino na presença de um modificador de superfície. Total redispersão do material nanocristalino foi obtida em meio aquoso e pH>12 para os compostos puro e dopados até 2 mol% de Eu3+ ou Er3+. Sóis estáveis transparentes foram preparados até 40% em peso de nanopartículas. Partículas com dimensão de 5 a 10 nm foram medidas através de Espectroscopia de Correlação de Fótons (PCS) e Microscopia de Transmissão Eletrônica de Alta Resolução (HRTEM). Análise por difratometria de raios X evidenciam a presença de nanocristalinos com estrutura casseterita, onde o valor médio de 3,0 nm foi calculado pela fórmula de Sherer para os picos (110), (101) e (211), sendo estes coerentes com as análises da microscopia (HRTEM). A presença de dois sítios diferentes para o íon Eu3+ foi sistematicamente estudada por espectroscopia eletrônica de emissão, sugerindo a presença de Eu3+ substituindo átomos de Sn4+ na rede cristalina e íons adsorvidos na superfície das nanopartículas. A estabilização da dispersão deste composto em meio aquoso permitiu ainda a preparação de filmes finos fotoluminescentes.
Apoio: FAPESP, CAPES, DAAD