Detalhes bibliográficos
| Ano de defesa: |
2018 |
| Autor(a) principal: |
Silva, Tarcio de Castro |
| Orientador(a): |
Não Informado pela instituição |
| Banca de defesa: |
Não Informado pela instituição |
| Tipo de documento: |
Tese
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| Tipo de acesso: |
Acesso aberto |
| Idioma: |
eng |
| Instituição de defesa: |
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: |
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| Link de acesso: |
http://hdl.handle.net/11449/154780
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Resumo: |
Materiais vítreos se tornaram um dos mais atrativos materiais devido a fácil e rápida preparação. Durante as últimas décadas, várias aplicações têm sido exploradas e a viabilidade para mudança de frequência, conversão ascendente (upconversion) e descendente de energia (downconversion), geração de radiação visível com similaridade das emissões cromáticas azul, verde e vermelho; guia de onda, camadas luminescentes para células solares, geração de segundo harmônico e outros, estão publicadas. Propriedades estruturais como baixa energia de vibração estrutural (fônon), estabilidade química e ampla transparência óptica, tem sido o principal alvo para explorar uma excelente matriz para a dopagem com terras-raras. Por exemplo, íons Er3+ é um dos candidatos mais adequados para a propriedade de “upconversion” devido a absorção na região do infravermelho em 0,9 e 1,5 μm e consequente emissão na região do visível e infravermelho. Devido às suas propriedades espectroscópicas, os lantanídeos, geralmente, exibem emissões com linhas estreitas devido à fraca interação com o campo cristalino da matriz. Por outro lado, íons metálicos como a prata (Ag), exibem uma ampla banda de emissão e excitação. A propriedade mais interessante dos íons prata é que a emissão visível pode ser ajustada de acordo com a forma e tamanho das espécies de pratas presentes em uma amostra. Esta propriedade abre um largo espectro de aplicações nas quais a radiação visível pode ser explorada. Neste sentido, um dos principais objetivos dessa tese é mostrar a preparação de materiais vítreos contendo íons lantanídeos como Er3+ e Pr3+/Yb3+ e /ou íons prata e nanoclusters de prata para aplicação em camadas luminescentes para células solares, geração de luz branca, guia de onda e investigação dos processos de “upconversion” e “downconversion”. Para este propósito, materiais vítreos com composição molar 40InF3-20ZnF2-20Sr-20BaF2 (vidros fluoroindatos) e 50NaPO3-25ZnF2-15CdF2-10YF3 (vidros fluorofosfatos) foram selecionados. Os vidros fluoroindatos foram dopados com íons Er3+ com diferentes concentrações e os vidros fluorofosfatos com diferentes concentrações de pratas. Composições com diferentes concentrações de prata e os lantanídeos Pr3+/Yb3+ também foram preparadas. As amostras vítreas foram preparadas pelo método de fusão-choque térmico. Os materiais de partida foram pesados e homogeneizados em almofariz. A fusão dos compostos para os vidros fluoroindatos foram realizadas em tudo de platina a 850 °C durante 20 minutos e vertidos em um molde metálico pré-aquecido em 260 °C, enquanto que a obtenção dos vidros fluorofosfatos se deu com fusão a 1000 °C durante 30 minutos e vertidos em molde pré-aquecido a 300 °C. A primeira parte desta tese foi a preparação e avaliação das propriedades estruturais e espectroscópicas dos materiais vítreos. Absorção, excitação e espectros de emissão, o tamanho e morfologia dos nanoclusters de prata (para os vidros fluorofosfatos) bem como as propriedades térmicas foram analisadas. A segunda parte desta tese está relacionada com a aplicação dos vidros fluoroindatos como camadas luminescentes para o aumento da fotocorrente em uma célula solar de silício monocristalino e monofacial. Os vidros obtidos foram cortados e opticamente polidos de modo a obter amostras com as dimensões de 5.4 x 4.3 x 3.2 mm. As amostras foram colocadas na superfície de uma célula solar. Neste ponto, as diferentes concentrações de íons Er3+, que estão associadas à diferentes intensidades de emissão, foram analisadas nas medidas de fotocorrente. A terceira parte desta tese traz uma breve introdução aos nanoclusters de prata, que será a base para a compreensão dos resultados obtidos dos vidros fluorofosfatos. A maior parte dos resultados foram obtidos em colaboração com o “Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux”, exceto os resultados das amostras preparadas para obtenção de radiação branca, capítulo 4. As amostras previamente preparadas com composição molar 45NaPO3-25MgF2-15CdF2-15YF3-5AgNO3, foram cortadas e polidas de modo a obter amostras com dimensão 7 x 4 x 2 mm. A estabilização dos nanoclusters de prata se deu através da técnica “Direct Laser Writing (DLW)”, utilizando laser de femtosegundo (fs) KGW:Yb, operando com linha espectral em 1030 nm e bombardeando a amostra com diferentes pulsos de energia. A irradiância laser foi controlada um modulador acústico-óptico permitindo a acumulação de N=105-106 com energia variando entre 20 e 150 nJ. As microestruturas de prata gravadas nas amostras foram avaliadas de acordo com suas propriedades de absorção e emissão. Em adição, neste amostra foi avaliada a viabilidade como guia de onda. Por último, na amostra com composição molar (30-x) NaPO3–30MgF2–30BaF2–10YF3–0.5Pr-0.5Yb - xAg (x = 0, 2, 4 and 10) foi analisada a transferência de energia dos nanoclusters de prata e os terras-raras Pr3+ e Yb3+. Os resultados apresentados nesta tese representam uma direção promissora para explorar materiais emissores com ampla emissão espectral com potencial uso em conversão descendente de energia “downconversion”, camadas para aplicações fotovoltaicas, fósforos e guias de ondas. |
