Preparação e caracterização de filmes óxidos contendo componentes opticamente ativos

Abstract

A preparação dos sistemas dopados com ions lantanídeos (Eu e Er): SnO2, HfO2, HfO2 disperso em matriz híbrida, SiO2-HfO2, Ta2O5, Ta2O5 disperso em matriz híbrida, através da metodologia sol gel, foi objetivo desta tese . São apresentados resultados para suspensões coloidais, sólidos (géis, xerogéis e pós) e filmes preparados por spin coating. Suspensões coloidais de SnO2 dopados com até 2% em mol de íons Eu e Er foram preparadas a partir da redispersão, em meio aquoso básico, de nanoparticulas com a superfície modificada. Diâmetro médio de 4 e 6 nm foram observados para os compostos dopados e puros respectivamente, através de espalhamento de luz e microscopia eletrônica de transmissão. Os compostos apresentam nanocristalitos, estrutura cassiterita. O íon Eu3+ ocupa dois diferentes sítios de simetria na matriz SnO2. Um referente ao ion Eu3+ na rede cristalina de SnO2, substituindo átomos de Sn4+, sítio de alta simetria (D2h, C2h) apresentando um tempo de vida de emissão do 5D0 de 6ms; e o segundo referente ao Eu3+ adsorvido na superfície da partícula apresentando um tempo de vida de emissão do 5D0 de 0,3 ms. A proteção da superfície da partícula com moléculas orgânicas, beta dicetonas, originou suspensões coloidais altamente luminescentes em meio aquoso, formando um complexo com o ion Eu3+ presente na superfície da partícula, apresentando tempo de vida de 0,6 ms. Filmes finos homogêneos e transparentes foram depositados a partir das suspensões coloidais usando spin coating. Monocamadas de até 200 nm foram depositadas, observando-se o aumento linear da espessura com a concentração de material e número de depósitos. Filmes tratados a 500oC apresentam nanocristalitos de 10nm, estrutura cassiterita. Os filmes apresentam alto índice de refração e uma porosidade de 26% foi calculada. Guias...

The preparation of the systems doped with lanthanide ions (Eu3+ and Er3+): SnO2, HfO2, organic-inorganic hybrid system containing HfO2, SiO2- HfO2, Ta2O5 and organic-inorganic hybrid system containing Ta2O5, by using the sol gel process, have been the aim of this work. The Results of the colloidal suspension, solids (gel, xerogel and powder) and films are presented. Luminescent SnO2 colloidal suspension, with Eu3+ and Er3+ up to 2 mol%, have been prepared by redispersion of the powder (nanoparticles with modified surface) in a basic aqueous solution. Average diameter of 4 and 6nm were observed to the compounds doped and pure respectivelly, by dynamic light scattering and high resolution transmission electron microscopy. Cassiterite structure is attributed to the crystalline phase of the nanoparticles. Eu3+ ions occupied two different symmetry site. One of them corresponds to the ion in the cassiterite structure, substituting the Sn4+ ions , high symmetry site (D2h or C2h), with a 5D0 lifetime of 6ms; and the second one corresponds to the adsorbed ions on the surface, with a 5D0 lifetime of 0,3 ms. The presence of Eu3+ ions at the surface of the particles hinder their growing and also has allowed the preparation of new materials consisting of water redispersable powders coated with Eu3+-beta diketonate complex. Enhanced UV excited photoluminescence was observed in water. Homogeneous and transparent films were deposited by using the colloidal suspension by spin coating technique. Monolayers up to 200nm were prepared and a linear increase of the thickness value were observed with the concentration of the material and also the number of the layers. Films heat treated at 5000C show nanocrystals of 10nm, cassiterite structure. High ...(Complete abstract, click electronic access below)