00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IF - INSTITUTO DE FÍSICA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IF
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Tipo: Dissertação
Título: Efeitos da concentração do sensibilizador e da temperatura na luminescência de nanocristais fluoretos co-dopados com Y b3+/Tm3+ sob excitação anti-Stokes
Autor(es): Oliveira, Camila de Sousa
Primeiro Orientador: Silva, Carlos Jacinto da
metadata.dc.contributor.referee1: Silva, Wagner Ferreira da
metadata.dc.contributor.referee2: Silva, Jefferson Ferreira da
Resumo: Neste trabalho, investigamos os efeitos do aumento da concentração de Y b3+ e da temperatura nas propriedades estruturais e ópticas de nanocristais (NCs) à base de fluoretos (CaF2, LaF3 e N aY F4) co-dopados com Y b3+/Tm3+ sob excitação anti-Stokes em 1064 nm. Para isso, foram sintetizados conjuntos de amostras variando a concentração de Y b3+ (2, 10, 20 e 40 mol%) e mantendo fixa a de Tm3+ em 0,5 mol%. Inicialmente analisamos as propriedades estruturais por meio de difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Na sequência, os processos de Conversão Ascendente de Energia (CAE) na região espectral de 400 a 900 nm foram investigados, onde observamos o efeito da concentração de Y b3+ sob excitação anti-Stokes. Comparativamente, os espectros de emissão por CAE das amostras de CaF2 e N aY F4 tiveram comportamentos parecidos com o aumento da concentração de Y b3+, sendo as amostras dopadas com 10 e 20 mol% as melhores para CAE, ou seja, esses NCs apresentaram quenching de concentração, o que não ocorreu com os NCs de LaF3. Uma observação importante foi o aumento das emissões por CAE com a temperatura para todas as concentrações, o que potencializa aplicações como imageamentos fluorescente e térmico. Por fim, investigamos o potencial dos NCs como nanosensores térmicos com base nas propriedades ópticas, usando a abordagem de razão de intensidade de fluorescência (RIF), no intervalo de temperatura de 313 a 473 K (40 ∘C a 200 ∘C), sob excitação anti-Stokes. Em relação aos resultados de nanotermometria, todas as bandas de emissão aumentaram com a temperatura, sendo esse aumento da CAE atribuído ao processo de excitação anti-Stokes assistido por fônons, o qual é fortemente dependente da temperatura. RIF de várias bandas foram investigadas com o propósito de obter o melhor sensor térmico e, por fim, não foram encontradas grandes diferenças na sensibilidade térmica relativa (Sr) dos nanotermômetros ópticos, com o aumento da concentração de Y b3+, mas sim evoluções distintas com a temperatura. Acreditamos que tais resultados se devem ao fato desses NCs apresentarem energias de fônons muito parecidas (são todos fluoretos), embora apresentem rendimentos fluorescentes bem distintos.
Abstract: In this work, we investigated the effects of Y b3+ concentration and temperature on the structural and optical properties of nanocrystals (NCs) based on fluorides (CaF2, LaF3 and N aY F4) co-doped with Y b3+/Tm3+ under anti-Stokes excitation at 1064 nm. For that, sets of samples were synthesized varying the Y b3+ concentration (2, 10, 20 and 40 mol%) and keeping that of Tm3+ fixed at 0.5 mol%. We initially analyzed the structural properties by means of X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). Subsequently, the Upconversion (UC) processes in the 400 to 900 nm spectral region were investigated, where we observed the effect of the Y b3+ concentration under anti-Stokes excitation. Comparatively, the UC emission spectra of the CaF2 and N aY F4 samples had similar behaviors with the Y b3+ concentration increasing, with the samples doped with 10 and 20 mol% being the best for UC, i.e., these NCs showed concentration quenching, which did not happen with the LaF3 NC. An important observation was the increase in the UC emissions with temperature for all concentrations, which enhances applications such as fluorescent and thermal imaging. Finally, we investigate the potential of the investigated NCs as thermal nanosensors based on optical properties, using the fluorescence intensity ratio (FIR) approach, in the temperature range from 313 to 473 K (40 ∘C to 200 ∘C), under anti-Stokes excitation. Regarding the results of nanothermometry, all emission bands increased with temperature, and this increase in the UC was attributed to the phonon-assisted anti-Stokes excitation process, which is strongly dependent on temperature. FIRs of several bands were investigated with the purpose of obtaining the best thermal sensor and, finally, no major differences were found in the relative thermal sensitivity (Sr) of the optical nanothermometers, with the increase in the Y b3+ concentration, but obtained different evolutions with the temperature. We believe that these results are due to the fact that these NCs have very similar phonon energies (they are all fluorides), although they present very different fluorescent yields.
Palavras-chave: Luminescência
Transparência de energia
Conversão ascendente de energia
Terras-raras
Luminescence
Energy transfer
Upconversion of energy
Rare earth ions
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Citação: OLIVEIRA, Camila de Sousa. Efeitos da concentração do sensibilizador e da temperatura na luminescência de nanocristais fluoretos co-dopados com Y b3+/Tm3+ sob excitação anti-Stokes. 2023. 106 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Programa de Pós-graduação em Física, Instituto de Física, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2020.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/10714
Data do documento: 17-dez-2020
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