Luminescência persistente via conversão ascendente: Modulação dos fenômenos de emissão em compósitos de vidro multifuncionais

Resumo

Os materiais que exibem luminescência persistente (PersL) podem ser caracterizados pela sua capacidade de absorver luz de uma fonte de excitação e libertá-la lentamente sob a forma de luminescência durante um longo período. Os exemplos mais clássicos da aplicação destes materiais podem ser encontrados em sinalização de emergência, por exemplo. A descoberta de novos materiais eficientes, de tamanho modulado e com diferentes regiões de emissão, permitiu a sua aplicação em vários domínios como os marcadores luminescentes antifalsificação, armazenamento de informação, os termossensores, a bioimagem para diagnóstico médico etc. No entanto, estes materiais são geralmente obtidos na forma de pó, o que normalmente requer uma fase de incorporação em matrizes poliméricas ou vítreas, a fim de aumentar as possibilidades de aplicações em grande escala. Recentemente, o estudo da incorporação desses materiais em matrizes vítreas tem mostrado vantagens em relação aos polímeros mais comumente utilizados, pois apresentam alta estabilidade térmica e química. Além disso, os materiais luminescentes que operam via up-conversion têm se destacado devido à possibilidade de excitação de radiação de menor energia, como a infravermelha, e emissão de maior energia, como na região do visível e UV. Estudos têm demonstrado que é possível combinar materiais que operam via up-conversion e via PersL, obtendo-se assim um material com as vantagens de ambos os fenômenos. Tendo em vista a criação de um compósito vítreo, utilizar vidros dopados com lantanídeos que apresentam o fenômeno de up-conversion é uma estratégia vantajosa, uma vez que as partículas persistentes são incorporadas e a transferência de energia é facilitada pela interface vidro-partícula. Como o decaimento não radiativo devido às vibrações da rede na matriz pode resultar na supressão da luminescência por conversão ascendente, a escolha de matrizes vítreas com baixa energia de fônons é essencial. Neste contexto, a utilização de vidros oxifluoretos, como do sistema TeO2-Na2O-NaF-NaPO3:Er3+/Yb3+ e/ou Tm3+/Yb3+, são vantajosas por suas baixas temperaturas fusão (600 - 850 °C), transparência do UV ao IV-próximo, e baixa energia de fônon (700 - 800 cm-1). Por outro lado, o material PersL deve ter baixa emissão de luminescência opticamente estimulada (OSL), e.g. a fonte de excitação do vidro luminescente não deve influenciar na depopulação das armadilhas do material PersL. Materiais baseados em galatos, como o ZGSO:Cr3+ (Zn1.33Ga1.335Sn0.33Cr0.005O4) são ideais, pois possuem baixa OSL e podem ser excitados no visível (ex.: emissão do Er3+ em 543 nm). Desta forma, este projeto tem como objetivo o desenvolvimento de compósitos vítreos, explorando a sinergia entre os fenômenos de up-conversion originados da matriz vítrea e luminescência persistente das partículas incorporadas.