Plataformas multifuncionais a base de materiais nanoestruturados luminescentes dopados com íons lantanídeos com potencial aplicação em fotônica e teranóstica

Resumo

O desenvolvimento de materiais nanoestruturados luminescentes dopados com ions lantanídeos, seja na forma de material particulado ou filmes representa o objetivo deste projeto, visando especificamente o estudo espectroscópico de materiais inorgânicos com eficiente emissão no infravermelho próximo (IV) e no visível para aplicações em Fotônica e Teranóstica. O controle das propriedades morfológicas e estruturais de óxidos e fluoretos e sua correlação com propriedades ópticas e luminescentes representam a base acadêmica e científica deste projeto, visando aplicações que fundamentam a base tecnológica e de inovação do projeto nas seguintes áreas estratégicas: saúde: com o desenvolvimento de plataformas multifuncionais para dual-aplicação em teranóstica (biomarcadores e conversores de energia para foto-ativação de moleculas usados em terapia fotodinâmica); telecomunicações, com o desenvolvimento amplificadores ópticos para sistemas de telecomunicações com banda larga de operação; mineração e ambiental: utilização de precursores de mineração nacional e produto de reciclagem de lixo eletrônico; conversores de energia: desenvolvimento de novos materiais para geração de luz branca e fotoconversão.Os materiais (guias de onda ou particulados) serão preparados visando mais de uma funcionalidade, os quais estamos denominando de plataformas multifuncionais. Resultados originais com potencial aplicação tem sido sintetizado previamente por nosso grupo de pesquisa (vide resultados de projetos anteriores); e este projeto visa o estudo das propriedades estruturais, ópticas e espectroscópicas em filmes nanocompósitos derivados de SiO2 e GeO2 preparados via sol-gel para aplicação em fotônica como amplificadores ópticos, atuando em telecomunicações. O projeto visa o desenvolvimento de materiais com banda larga de emissão na região do infravermelho próximo (IV). Serão estudados sistemas a base de 1-xSiO2-xM2O5, 1-xGeO2-xM2O5 (M=Ta, Nb) e 1-xSiO2-xMO2, 1-xGeO2-xMO2 (M=Ti, Zr, Hf) focalizando nas propriedades ópticas e espectroscópicas em função da composição e concentração dos íons dopantes lantanídeo (Eu3+/Er3+/Yb3+/Tm3+/Nd3+/Pr3+/Ho3+). A correlação entre propriedades ópticas e estruturais será realizada em função da composição, método de síntese, bem como da concentração dos íons Ln3+. A co-dopagem destes sistemas nanocompósitos será realizada visando o estudo de processos de transferência de energia e a dinâmica dos mecanismos envolvidos, de maneira a se obter materiais com eficiente emissão no IV (banda larga). A escolha da matriz contendo GeO2 visa maior transparência na região IV e exploração de propriedades fotossensíveis para preparação de microestruturas com incidência da luz. Será dado continuidade aos estudos da dinâmica dos processos de conversão ascendente de energia em sistemas óxidos nanoestruturados de relativa baixa energia de fônon, e especificamente tantalatos, niobatos, hafnatos, zirconatos, titanatos e estanatos, dopados com íons lantanídeos, especialmente por se tratar de compostos com elevada solubilidade de ions lantanídeos. Serão sintetizados óxidos de terras raras (Y2O3, Gd2O3) e fluoretos de terras raras, visando a otimização de sistemas com potencial aplicação como marcadores ópticos e como eficientes conversores de energia, com emissão no visível e IV após a excitação no IV, visando utilização das janelas de transparência biológica e camadas mais profundas do corpo humano. As partículas luminescentes serão conjugadas a compostos de coordenação de rutênio e protoporfirina IX, visando tanto marcação óptica como tratamento de neoplasias a partir de terapia fotodinâmica. Será realizada em etapa posterior o encapsulamento em nanocarreadores visando dispersão em meios biológicos, biocompatibilidade, bem como a conjugação com moléculas e permitindo a permeação na barreira hematoencefálica. Valorização de produtos nacionais de mineração e reciclagem de lixo eletrônico serão utilizados em rotas alternativas de síntese. (AU)