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Type: Tese
Title: Caracterização óptica de estruturas core-shell à base de conversores N aY F4 e nanoestruturas à base de T iO2
Author: Silva, Isis Lee da
First Advisor: Bell, Maria José Valenzuela
Co-Advisor: Machado, Tamires Martinhão
Referee Member: Sampaio, Juraci Aparecido
Referee Member: Andrade, Acácio Aparecido de Castro
Referee Member: Nogueira, Giovana Trevisan
Referee Member: Anjos, Virgílio deCarvalho dos
Resumo: O fluoreto de sódio e ítrio (N aY F4) é amplamente reconhecido por suas notáveis propriedades físicas e químicas, incluindo um alto índice de refração, baixa energia de fônon, excelente transparência no ultravioleta e visível, e alta estabilidade fotoquímica com baixa dispersão de luz. Estas características tornam N aY F4 uma matriz hospedeira ideal para co-dopagem com íons de terras raras, como Yb e Er, facilitando eficientes processos de upconversion que convertem radiação infravermelha em luz visível. Este estudo foca na caracterização óptica detalhada de nanopartículas de N aY F4 : Y b, Er, sintetizadas através do método de co-precipitação. As nanopartículas apresentaram morfologia uniforme e tamanho controlado na escala nanométrica. Utilizando técnicas analíticas abrangentes, como absorção óptica, fotoluminescência e análise do tempo de vida, foi possível caracterizar as nanoestruturas de maneira aprofundada. Os resultados demonstraram que as amostras parcialmente hexagonais, obtidas através de condições específicas de síntese, exibem emissões luminescentes intensas, destacando-se por sua eficiência em capturar e emitir energia luminosa. Além disso, as amostras foram revestidas com T iO2 incorporado com acetilacetonato (acac), e caracterizadas para avaliar seu potencial em processos fotocatalíticos. Observou-se que o recobrimento reduz as intensidades de emissão devido à transferência de energia para o semicondutor, sugerindo aplicações promissoras na fotocatálise para degradação de poluentes atmosféricos. Portanto, conclui-se que as nanopartículas não revestidas são candidatas promissoras para dispositivos ópticos, como lasers para imagens biomédicas, devido a sua alta sensibilidade e segurança, minimizando o risco de fotodegradação em tecidos biológicos. Por outro lado, as estruturas revestidas exibem forte potencial para uso em aplicações ambientais, especialmente no tratamento de poluentes atmosféricos através da fotocatálise. Os achados deste estudo estabelecem uma base sólida para o desenvolvimento de novos materiais com aplicações avançadas em fotônica e sustentabilidade ambiental.
Abstract: Sodium yttrium fluoride (N aY F4) is widely recognized for its remarkable physical and chemical properties, which include a high refractive index, low phonon energy, excellent transparency in the ultraviolet and visible regions, and high photochemical stability with minimal light dispersion. These characteristics make N aY F4 an ideal host matrix for co-doping with rare earth ions such as Yb and Er, facilitating ecient upconversion processes that convert infrared radiation into visible light. This study focuses on the detailed optical characterization of N aY F4 : Y b, Er nanoparticles synthesized via the co-precipitation method. The nanoparticles exhibited uniform morphology and controlled nanoscale size. Through comprehensive analytical techniques, such as optical absorption, photoluminescence, and lifetime analysis, an in-depth characterization of the nanostructures was achieved. Results indicated that partially hexagonal samples, obtained under specific synthesis conditions, display intense luminescent emissions, highlighting their eciency in capturing and emitting light energy. Furthermore, samples were coated with T iO2 incorporated with acetylacetonate (acac) and characterized to assess their potential in photocatalytic processes. It was observed that the coating reduced emission intensities due to energy transfer to the semiconductor, suggesting promising applications in photocatalysis for atmospheric pollutant degradation. Thus, it is concluded that uncoated nanoparticles are promising candidates for optical devices, such as lasers for biomedical imaging, due to their high sensitivity and safety, minimizing the risk of photodegradation in biological tissues. Conversely, the coated structures show strong potential for use in environmental applications, particularly in treating atmospheric pollutants through photocatalysis. The findings of this study provide a solid foundation for the development of new materials with advanced applications in photonics and environmental sustainability.
Keywords: Espectroscopia óptica
Conversão ascendente
N aY F4
Er3+,Yb3+
Fotoluminescência
Optical spectroscopy
Upconversion
Photoluminescence
Nanoparticles
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-graduação em Física
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/17848
Issue Date: 31-Jan-2024
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