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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)

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Publicações científicas (11)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
MARQUES DE SOUZA, JOACILIA MAZZINI; LIMA, KARMEL DE OLIVEIRA; FERRARI, JEFFERSON LUIS; QUEIROZ MAIA, LAURO JUNE; GONCALVES, ROGERIA ROCHA; FALCI, RODRIGO FERREIRA; MANZANI, DANILO. hotoluminescence properties of Er3+ and Er3+/Yb3+ doped tellurite glass and glass-ceramics containing Bi2Te4O11 crystal. DALTON TRANSACTIONS, v. 51, n. 10, p. 4087-4096, . (18/18213-4, 20/05319-9, 18/16407-6)
LIMA, KARMEL DE OLIVEIRA; DOS SANTOS, LUIZ FERNANDO; DE MELO, MARYANNE TRAFANI; TEDESCO, ANTONIO CLAUDIO; GONCALVES, ROGERIA ROCHA; GREDIN, PATRICK; MORTIER, MICHEL. Highly colloidal luminescent Er3+, Yb3+-codoped KY3F10 nanoparticles for theranostic applications. MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS, v. 28, . (18/18213-4, 20/05319-9, 17/11301-2)
MARCONDES, LIA MARA; DA CUNHA, CRISTIANO RAMOS; DE PIETRO, GABRIELE MATINATTI; MANZANI, DANILO; GONCALVES, ROGERIA ROCHA; BATISTA, GISLENE; CASSANJES, FABIA CASTRO; POIRIER, GAEL. Multicolor tunable and NIR broadband emission from rare-earth-codoped tantalum germanate glasses and nanostructured glass-ceramics. Journal of Luminescence, v. 239, . (20/01786-1, 17/11301-2, 18/16126-7, 13/07793-6, 20/05319-9)
LIMA, KARMEL DE OLIVEIRA; DOS SANTOS, LUIZ FERNANDO; GALVAO, RODRIGO; TEDESCO, ANTONIO CLAUDIO; MENEZES, LEONARDO DE SOUZA; GONCALVES, ROGERIA ROCHA. Single Er3+, Yb3+: KGd3F10 Nanoparticles for Nanothermometry. FRONTIERS IN CHEMISTRY, v. 9, . (20/05319-9, 17/11301-2, 17/10440-9, 18/18213-4)
DOS SANTOS, L. F.; MARTINS, J. C.; LIMA, K. O.; GOMES, L. F. T.; DE MELO, M. T.; TEDESCO, A. C.; CARLOS, L. D.; FERREIRA, R. A. S.; GONCALVES, R. R.. In vitro assays and nanothermometry studies of infrared-to-visible upconversion of nanocrystalline Er3+,Yb3+ co-doped Y2O3 nanoparticles for theranostic applications. PHYSICA B-CONDENSED MATTER, v. 624, . (18/18213-4, 17/10440-9, 18/04588-6, 20/05319-9)
CAIXETA, FABIO JOSE; AQUINO, FELIPE THOMAZ; PEREIRA, RAFAEL RAMIRO; GONCALVES, ROGERIA ROCHA. Highly red luminescent Nb2O5:Eu3+ nanoparticles in silicate host for solid-state lighting and energy conversion. Optical Materials, v. 111, . (20/05319-9, 17/10423-7, 17/11301-2)
REZENDE, THAIS KARINE DE LIMA; BARBOSA, HELLIOMAR PEREIRA; LIMA, KARMEL DE OLIVEIRA; GOES, MARCIO SOUSA; DE LIMA, RENATA CRISTINA; GONCALVES, ROGERIA ROCHA; FERRARI, JEFFERSON LUIS. Simultaneous excitation at IR and UV of RE3+ triply doped SiO2-Gd2O3 materials for energy conversion purposes. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 47, n. 24, p. 35187-35200, . (20/05319-9, 18/18213-4)
DA CUNHA, CRISTIANO RAMOS; MARCONDES, LIA MARA; BATISTA, GISLENE; GONCALVES, ROGERIA ROCHA; CASSANJES, FABIA CASTRO; POIRIER, GAEL YVES. rystallization of bronze-like perovskite in potassium tantalum germanate glasses: Glass ceramic preparation and its optical propertie. Optical Materials, v. 122, n. B, . (20/01786-1, 17/11301-2, 20/05319-9)
NUNES, L. R. R.; LABAKI, H. P.; CAIXETA, F. J.; GONCALVES, R. R.. Yb3+ influence on NIR emission from Pr3+-doped spherical yttria nanoparticles for advances in NIR I and NIR II biological windows. Journal of Luminescence, v. 241, . (20/05319-9, 19/25991-6, 17/10423-7)
FALEIRO, JOSE HENRIQUE; DANTAS, NOELIO O.; SILVA, ANIELLE C. A.; BARBOSA, HELLIOMAR P.; DA SILVA, BRUNO H. S. T.; LIMA, KARMEL DE O.; GONCALVES, ROGERIA ROCHA; FERRARI, JEFFERSON LUIS. Niobium oxide influence in the phosphate glasses triply doped with Er3+/ Yb3+/Eu3+ prepared by the melting process. Journal of Non-Crystalline Solids, v. 571, . (18/18213-4, 20/05319-9)

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