Materiais luminescentes micro e nanoestruturados dopados com terras raras: propriedades e aplicações

Resumo

Este projeto concentra-se especificamente na síntese e estudo espectroscópico de materiais inorgânicos micro e/ou nanoestruturados dopadodos com terras raras com eficiente emissão no infravermelho próximo (IV) e no visível para aplicações em Fotônica, Biofotônica e como eficientes conversores de energia. Controle morfológico e estrutural de óxidos e sua correlação com propriedades ópticas e luminescentes representam a base acadêmica deste projeto. Os materiais inorgânicos serão preparados na forma de pós particulados e/ou filmes visando três diferentes aplicações que fundamentam a base tecnológica e de inovação do projeto: amplificadores ópticos para sistemas de telecomunicações, marcadores ópticos (biomarcadores) e conversores de energia para aumentar eficiência em células solares. Será realizado um estudo das propriedades estruturais, ópticas e espectroscópicas em filmes nanocompósitos derivados de sílica preparados via sol-gel para aplicação em fotônica como amplificadores ópticos, especificamente atuando na área de telecomunicações. O projeto visa o desenvolvimento de materiais com banda larga de emissão na região do IV. Serão estudados sistemas a base de 1-xSiO2-xTa2O5 e 1-xSiO2-xNb2O5, focalizando especialmente as propriedades ópticas e espectroscópicas em função da composição e concentração do íon dopante terra rara (Er3+/Yb3+/Tm3+/Nd3+/Pr3+). A co-dopagem destes sistemas nanocompósitos será realizada visando o estudo de processos de transferência de energia e a dinâmica dos mecanismos envolvidos será estudada de maneira a se obter materiais com eficiente emissão no IV (banda larga). Serão explorados ainda sistemas contendo GeO2, visando uma maior transparência da matriz na região do infravermelho e exploração de propriedades fotossensíveis que possibilitarão a preparação de microestruturas nos filmes com incidência da luz. Será dado continuidade aos estudos da dinâmica dos processos de conversão ascendente de energia em sistemas óxidos nanoestruturados de baixa energia fotônica, contendo Ta2O5, Nb2O5 dopados com terras raras (Er3+, Yb3+, Tm3+), visando a otimização de sistemas com potencial aplicação como marcadores ópticos e como eficientes conversores de energia. Um terceiro foco deste projeto se concentra na conversão de energia envolvendo downshifting e downconversion, especialmente sistemas dopados com Eu3+ e codopados Tb3+;Yb3+ e Pr3+;Yb3+, visando a obtenção de materiais com emissão em 1.0 µm decorrente de excitação no UV-Vis para aumentar a eficiência em células solares comerciais a base de Si. A correlação entre propriedades ópticas e estruturais será realizada em função da composição, método de síntese, bem como da concentração dos íons Ln3+ (Ln3+= Er3+, Tm3+, Yb3+, Nd3+, Pr3+). (AU)