Estudos estruturais e fotofísicos de vidros fosfato de tungstênio dopados com íons terras raras e nanopartículas metálicas

Resumo

O sistema binário NaPO3-WO3 tem sido amplamente estudado por suas propriedades específicas de fotocromismo e absorção não linear. O crescimento controlado de nanopartículas metálicas em vidros também é um tema de pesquisa atual muito interessante e inovador, uma vez que estas nanopartículas podem agregar novas propriedades aos vidros devido a característica de ressonância superficial de plasmon (SPR). A SPR pode, por exemplo, aprimorar as propriedades ópticas não lineares e intensificar a eficiência de luminescência de íons terras raras trivalentes - importantes emissores laser, aumentar a intensidade do espalhamento Raman e conferir diferentes propriedades térmicas às amostras. Recentemente, colaboradores nossos preparam vidros homogêneos e transparentes de polifosfato de sódio e óxido de tungstênio no sistema binário NaPO3-WO3, com concentrações de WO3 de 30, 40 e 50 mol% e contendo nanopartículas de Au, Pt e Ag. As bandas SPR características de cada espécie de nanopartícula foram observadas na região espectral UV-VIS para todas as amostras estudadas. As amostras apresentaram diferentes comportamentos térmicos quando comparadas a amostras não dopadas, como mais baixas temperaturas de transição vítrea Tg e o deslocamento do pico de cristalização Tx para mais baixas temperaturas, sugerindo que as nanopartículas atuam como sementes na cristalização volumétrica. Estudos Raman sugerem que amostras dopadas com nanopartículas de Au podem ser candidatas em potencial para utilização em "Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS)" devido a sobreposição de picos Raman e bandas SPR. Neste projeto, temos como objetivo explorar estes sistemas com a adição de íons trivalentes TR3+ aos vidros. Por um lado, pretendemos investigar a estrutura de amostras não dopadas de NaPO3-WO3 em função da composição através de RMN de estado sólido dos núcleos constituintes 23Na e 31P (183W tem sensibilidade muito baixa, mas se possível, também será medido). Uma vez que a seleção das melhores composições para acomodar as nanopartículas e os íons TR possa ser feita, diferentes conjuntos de amostras com variáveis concentrações de NPs e TR serão preparadas de maneira a permitir estudos fotofísicos sistemáticos. O fenômeno da intensificação da luminescência por SPR será investigado para amostras dopadas com diferentes íons (Eu3+, Er3+, Nd3+, etc) que se façam interessantes.