Estudo de luminescÊncia de materiais hibridos sílica - polietilenoglicol dopados com complexos de b - Dicetonas - Eu3+


C.Molina (PG)*, Y.Messaddeq (PQ), K.Dahmouche (PQ)* , C.V.Santilli (PQ)* , A.F.Craievich (PQ)** e S.J.L.Ribeiro (PQ)*

*Instituto de Química(UNESP) , AV. Pr. Francisco Degni s/n , Cep:14800-900, C.P 355, Araraquara-SP,Brasil

**Instituto de Física (USP), São Paulo-SP, Brasil


Palavras-chave: Luminescência, b - Dicetonas, Híbridos


A metodologia sol-gel é hoje bem estudada e desenvolvida e tem se tornado cada vez mais importante devido a diversidade de produtos que podem ser preparados como monolítos, filmes, fibras ópticas, pós cerâmicos, etc[1]. Recentemente uma nova classe de materiais derivados desta metodologia tem se mostrado bastante promissora com relação a aplicação em fotônica. São os híbridos orgânicos-inorgânicos[2]. Uma família de híbridos particularmente interessante é constituída por compósitos Sílica-Poliéter( por exemplo Sílica-Polietilenoglicol), onde a fase orgânica está ligada covalentemente a inorgânica. Estes materiais apresentam grande solubilidade para íons Lantanídios, alta transparência e flexibilidade. A utilização de complexos de b - Dicetonas com íons Eu3+ incorporados nestes híbridos leva a obtenção de materiais com rendimento quântico de emissão otimizado.

O objetivo deste trabalho é o estudo comparativo dos híbridos dopados com solução etanólica de Eu3+ e com os complexos de b-Dicetonas– Eu3+ para verificação de suas propriedades de emissão utilizando a técnica de Espectroscopia de Luminescência.

Os precursores orgânicos-inorgânicos são preparados pela mistura do 3-isocyanatopropyltriethoxysilane (Isotreos) e O,O’ Bis (2-aminopropylpolyethyleneglycol) em tetrahidrofurano (THF) sob refluxo de 24 horas. O THF é evaporado e um precursor híbrido (OEt)3Si---(PEG)500---Si(OEt)3 é obtido.

Os complexos de b-Dicetonas são preparados dissolvendo-se os ligantes ("tenoiltrifluoroacetona"-TTA e "4,4,4-trifluoro-2,4-butanodiona"-BFA) em etanol 95% em pH = 7. Íons Eu3+ ( solução etanólica) são adicionados para a formação de um sólido que foi decantado e recristalizado com acetona 99,99%.

A preparação dos híbridos dopados com Eu3+ é feita: Método 1- Ao precursor híbrido é adicionada solução etanólica de Eu3+ a várias razões molares [O]/[Eu3+]=8,15,30,80,300, e água [H2O]/[Si] =6. Após gelatinização o gel úmido é seco a 50oC durante 24 h obtendo-se um xerogel. Método 2 - Ao precursor híbrido é adicionado o complexo ( - dicetona-Eu ) 1% em Eu3+ dissolvido em etanol e água na razão ([H2O]/[Si]=6 ) levando a formação do gel úmido. Após secagem a 50oC por 24 horas obtém-se o gel seco (xerogel).

De uma maneira geral observa-se que os materiais podem ser facilmente obtidos tanto na forma de corpos monolíticos como de filmes o que demonstra sua potencialidade no campo de aplicações. A emissão dos híbridos contendo Eu3+ é relativamente intensa e a incorporação de altas concentrações deste íon (n=8) em comparação com géis de sílica pura é bastante interessante.

A tabela abaixo mostra os resultados obtidos para as medidas de tempo de vida do estado 5D0 do Eu3+ nos diferentes materiais estudados. O rendimento quântico da emissão tomado como [t(exp)/t(rad)] onde t(exp) e t(rad) são os tempos de vida experimental e radiativo (calculado) respectivamente é baixo tanto para os híbridos contendo Eu3+ (10%) como para os sais das b-dicetonas (20%). A incorporação dos sais de b-dicetonas nos híbridos leva a materiais bastante promissores. A emissão é bastante intensa e o rendimento quântico é da ordem de 80%. Tal observação deve-se ao fato que as 2 moléculas de água presentes na primeira esfera de coordenação dos íons Eu3+ são substituídas pelos átomos de oxigênio da matriz. Como conseqüência o conhecido efeito antena de sensibilização da emissão do Eu3+ devido às moléculas de b-dicetona é bastante eficiente.


Tabela: Tempo de vida e rendimento quântico para os sais de Eu3+ e géis secos contendo os complexos de b-dicetonas-Eu e solução etanólica de Eu3+.


Gel secoTempo de vida ( ms)Rendimento quântico de emissão (%)GHL(Gel seco)Eu3+ sol.Etanólica)0,1810BFA-Eu (sal)0,3622TTA-Eu (sal)0,3422GBFA-Eu(Gel seco)0,6080GTTA-Eu(Gel seco)0,5780


[1]- H.Schimidt and H.Krug- “Sol-Gel based Inorganic-Organic Composites Materials”in: Inorganic and Orgânometallic Polymers II- Cap.15 pg. 183-194, American Chemical Society, 1994.

[2]- A.B.Seddon- “Potencial of Organic-Inorganic Hybryd Materials, derived by Sol-Gel, for Photonic Applications”in: Sol-Gel and Polymer Photonic Devices- SPIE, Critical Reviews Vol. CR68, pg 143-171, 1997.


FAPESP, LNLS-Campinas