Síntese e caracterização de nanocristais de LiYF4 dopados com lantanídeos e suas aplicações em nanotermometria

• Main Author: Gonçalves, João Marcos
• Publication Date: 2020
• Format: Doctoral thesis
• Language: por
• Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Download full: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-05102020-085605/
• topic: Lantanídeos; Lanthanides; Luminescence; Luminescência; Luminescent nanoparticles; Luminescent thermometers; Nanopartículas luminescentes; Termometria; Termômetros luminescentes; Thermometry

A temperatura é um fator chave para a descrição de diversos fenômenos e sistemas, e a miniaturização de diversos tipos de tecnologia torna necessária sua aferição em escala nanométrica. As atuais técnicas de medição de temperatura possuem a limitação espacial à escala de poucos micrômetros, por esse motivo nanopartículas têm sido abordadas para atingir a leitura de temperatura até a escala nanométrica. Íons lantanídeos possuem estados excitados termicamente acoplados, ou seja, a população relativa destes níveis está diretamente ligada à temperatura em que o sistema se encontra, fazendo com que sejam ideais para termômetros. A matriz utilizada neste trabalho, o LiYF4, é conhecida por possuir uma baixa energia de fônons que, associada à dopagem com íons lantanídeos, é capaz de gerar propriedades espectroscópicas úteis para a termometria. Neste trabalho foram utilizadas duas dopagens distintas; a primeira com Eu3+, cuja emissão oriunda dos estados excitados 5D0 e 5D1 são observáveis nesta matriz e possuem dependência com a temperatura, e a segunda com o par Yb3+/Er3+ que apresentam emissão na região do visível a partir da excitação no infravermelho. As amostras contendo Eu3+ mostraram-se excelentes termômetros luminescentes no estado sólido sob excitação em 392 nm, com sensibilidade relativa 2,789 ± 0,001 %.K-1 a 300 K e incerteza da temperatura de 0,12 K. Já as nanopartículas dopadas com o par Yb3+/Er3+ se mostraram termômetros tanto em dispersões hidrofóbicas quanto em água, com sensibilidade relativa da ordem de 1,24 %.K-1 a 300 K, a depender da concentração de dopantes no sistema, ao analisar a incerteza da temperatura, melhorias no sistema ainda são necessárias. Foi proposta e estudado a inclusão de nanopartículas de ouro a superfície dos fluoretos, com uma possível rota de geração de calor localizada, visando fins de terapia fototérmica, entretanto tal aquecimento não foi observado.