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: Estudo do sistema vítreo TeO2–ZnO dopado com Er3+ e nanoestruturado com nanopartículas de Ag: aplicações tecnológicas
Autor(es): Vasconcelos, Carlos Alberto Alves de
Primeiro Orientador: Dantas, Noelio Oliveira
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Silva, Waner Ferreira da
metadata.dc.contributor.referee1: Lyra, Marcelo Leite
metadata.dc.contributor.referee2: Silva, Alessandra dos Santos
Resumo: Neste trabalho sintetizamos e analisamos as propriedades ópticas e estruturais de dois grupos de matrizes vítreas 60TeZn e 80TeZn com composições nominais 60TeO2.40ZnO(mol%)e80TeO2.20ZnO (mol%), respectivamente. Estas matrizes vítreas foram dopadas comEr2O3eco-dopadas com prata metálica: 60TeZn+[xEr2O3 + yAg] (peso%) e 80TeZn+[xEr2O3 +yAg] (peso%), com x = 0,0; 1,0 e y = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5; 0,7; 0,9 e 1,0; visando possíveis aplicações tecnológicas, como sensor térmico e guia de ondas. Neste contexto, para confirmar a formação e o tamanho das nanopartículas (NPs) de prata, as amostras foram analisadas por microscopia de força atômica/magnética (AFM/MFM). Já para estudar o efeito da ressonância de plasmon de superfície dessas NPs nas propriedades ópticas de íons érbio (Er 3+), as amostras vítreas foram analisadas por espalhamento Raman, absorção óptica(AO),fotoluminescência (PL), fotoluminescência com resolução temporal (PLRT). Com efeito, a partir dos espectros Raman identificamos a presença de dois grupos estruturais TeO3 eTeO4,típicos de vidros à base de TeO2 presentes nestes dois grupos de amostras, e observamos que a matriz vítrea 60TeZn foi a que apresentou a maior energia de fônon (756 cm-1) quando comparada com a matriz vítrea 80TeZn (663 cm-1). Os espectros AO apresentam as transições4I15/2 ( 4I13/2, 4I11/2, 4I9/2, 4F9/2, 2H11/2), características de íons Er 3+ , bem como a presença de hidroxila (OH-). Os espectros PL, usando linhas de excitações em 378 e 405 nm, apresentam emissões de íons Er 3+ em torno de 450, 530, 538, 553, 560 e 660 nm. Além disso, observamos a partir dos espectros PL e PLRT que a incorporação de prata influenciou nos picos de emissão na região espectral verde, bem como no tempo de vida do estado 4S3/2 de íonsEr3+que diminui à medida que as amostras são excitadas por um comprimento de onda próximo da ressonância de plasmon de superfície das NPs de prata (405 nm). Esse efeito foi atribuído ao processo de emissão estimulada que ocorreu em torno de 540 nm, gerado pela emissão de prata sob excitação em 378 e 405 nm. Um fator importante também evidenciado em nossos estudos foi uma provável contaminação por platina do cadinho durante o processo de síntese das amostras. Já na parte das aplicações em sensores térmicos, a amostra 60TeZn1Er1Ag foi a que apresentou a maior sensibilidade térmica relativa, aproximadamente 2,1 %C-1 em30°C.Além disso, observamos que foi possível fabricar guias de ondas nas amostras a partir da utilização de um laser pulsado. Por fim, a partir dos resultados obtidos, acreditamos que as amostras aqui estudadas possuem grande potencial para atuarem como sensor térmico, para a fabricação de dispositivos ópticos como guia de ondas, bem como em telecomunicação.
Abstract: In This work we synthesize and analyze the optical and structural properties of twogroupsofglass matrices 60TeZn and 80TeZn with nominal compositions 60TeO2.40ZnO(mol%) and80TeO2.20ZnO (mol%), respectively. These glassy matrices were doped with Er2O3 andco-doped with metallic silver: 60TeZn+[xEr2O3+yAg] (weight%) and 80TeZn+[xEr2O3+yAg](weight%), with x=0.0; 1.0 and y=0.0; 0.1; 0.3; 0.5; 0.7; 0.9 and 1.0; aimingat possibletechnological applications, such as thermal sensor and waveguide. In this context, toconfirmthe formation and size of silver nanoparticles (NPs), the samples were analyzedbyatomic/magnetic force microscopy (AFM/MFM). To study the effect of the surfaceplasmonresonance of these NPs on the optical properties of erbium ions (Er 3+ ), the glassysampleswere analyzed by Raman scattering, optical absortion (AO), photoluminescence(PL),photoluminescence with temporal resolution (PLRT). Indeed, fromthe Ramanspectraweidentified the presence of two structural groups TeO2 and TeO4, typical of TeO2 of TeO2based glasses present in these two groups of samples, and we observed that the 60TeZnglassmatrix was the one that presented the highest phonon energy (756 cm-1) when comparedtothe80 TeZn glass matrix (663 cm-1). The spectra AO present the transitions 4I15/2( 4I13/2, 4I11/2,4I9/2, 4F9/2, 2H11/2), characteristics of Er 3+ , as well as the presence of hydroxyl (OH-). Theespectra beyond excitation lines at 378 and 405 nm, have Er 3+ ion emissions around450, 530,538, 553, 560 and 660 nm. In addition, we observed from the PL and PLRTspectrathat theincorporation of silver influenced the emission peaks in the green spectral region, as well asthe lifetime 4S3/2 state of Er 3+ ions which decreases as the samples are excited by a wavelengthclose to the surface plasmon resonance of silver NPs (405 nm). This effect was attributedtothe stimulated emission process that occurred around 540 nm, generated by the emissionofsilver under excitation at 378 and 405 nm. An important factor also evidenced inour studieswas a probable platinum contamination of the crucible during the sample synthesis process. Interms of thermal sensor applications, the 60TeZn1Er1Ag sample showed the highest relativethermal sensitivity, approximately 2.1% C-1 at 30 °C. In addition, we observedthat it waspossible to manufacture waveguides in the samples using a pulsed laser. Finally, fromtheresults obtained, we believe that the samples studied here have great potential toact as thermal sensor, for the manufacture of optical devices such as waveguide, as well asintelecomunication.
Palavras-chave: Vidros teluretos
Nanopartículas de prata
Érbio
Transferência de energia
Silver nanoparticles
Erbium
Surface plasmon resonance
Technologics applications
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: VASCONCELOS, Carlos Alberto Alves de. Estudo do sistema vítreo TeO2–ZnO dopado com Er3+ e nanoestruturado com nanopartículas de Ag: aplicações tecnológicas. 2023. 113 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Instituto de Física, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2020.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/10855
Data do documento: 13-fev-2020
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