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: Tese
Título: Nanotermometria óptica com nanocristais dopados com os íons ativos Tm+3 e Ho3+
Título(s) alternativo(s): Optical nanothermometry with nanocrystals doped with active íons Tm3+ and Ho3+
Autor(es): Pereira, Alexsandro de Farias
Primeiro Orientador: Silva, Carlos Jacinto da
metadata.dc.contributor.referee1: Gonçalves, Rogéria Rocha
metadata.dc.contributor.referee2: Bernardez, Andrea Simone Stucchi de Camargo Alvarez
metadata.dc.contributor.referee3: Gouveia Neto, Artur da Silva
metadata.dc.contributor.referee4: Silva, Ueslen Rocha
Resumo: Neste trabalho investigamos as propriedades de luminescência de nanopartículas (NPs) de Niobato de Sódio (NaNbO3) e de Fluoreto de Lantânio (LaF3) dopadas ou co-dopadas com diferentes íons terras-raras para potenciais aplicações em dispositivos fotônicos, em especial em bio-imagem, nanoaquecedores ópticos e nanotermômetros luminescentes (NTLs) operando fora e dentro das regiões conhecidas como primeira e segunda janelas biológicas (I-JB e II-JB, respectivamente). Primeiramente investigamos as potenciais aplicações das NPs de NaNbO3 co-dopados com Tm3+/Yb3+ como NTL de alta resolução sob excitação por três fótons. Para isso, analisamos o comportamento da razão de intensidades de fluorescência (RIF) em 480 e 486 nm do Tm3+ no intervalo de temperatura de 24 a 140 °C. Foi observado que a RIF apresenta um comportamento linear com a temperatura e, a partir desses dados, foi possível estimar a sensibilidade térmica desse NTL. Em seguida, foi investigado a capacidade das NPs converterem luz em calor, onde foi possível medir o aumento induzido opticamente da temperatura local na superfície das NPs. Emissão por conversão ascendente de energia em 800 nm (3H4→3H6), sob excitação por dois-fótons, de NPs de NaNbO3 dopadas com diferentes concentrações de Tm3+ (1-5 mol%) foi investigada para potenciais aplicações como NTL operando dentro das JBs e em bio-imagem fluorescentes. Para tal feito, investigamos, respectivamente, o perfil espectral da luminescência em torno de 800 nm para o intervalo de temperatura de 22-90 °C e a profundidade de penetração da excitação laser em 1319 nm. Também investigamos as potenciais aplicações da fluorescência no infravermelho de NPs de LaF3 dopadas com diferentes concentrações de Tm3+ (1, 3 e 5 mol%) como NTLs de alta sensibilidade operando com emissão na II-JB e excitação na I-JB. Para isso, os valores da RIF em 1470 (3H4 → 3F4) e 1230 nm (3H5 → 3H6) foram analisados no intervalo de temperatura de 24 a 88 °C. Por fim, estudamos a potencial aplicação como NTL (com excitação e emissão dentro das JBs) de NPs de LaF3 co-dopadas com Yb3+/Ho3+ baseado no perfil da emissão em torno de 1188 nm dos íons de Ho3+. Em resumo, a presente tese teve como foco principal o estudo de NTLs operando nas regiões de transparência de tecidos biológicos e também na região do azul do espectro eletromagnético.
Abstract: In this work, we investigated the luminescence properties of sodium niobate (NaNbO3) and lanthanum fluoride (LaF3) nanoparticles (NPs) doped or co-doped with different rare-earth ions for potential applications in photonic devices, in particular bio-image, optical nanoheater, and luminescence nanothermometers (LNTs) operating within and without of regions known as first and second biological windows (I-BW and II-BW, respectively). Firstly, we investigate the potential applications of Tm3+/Yb3+ codoped NaNbO3 NPs as high-resolution LNT under three-photon excitation. For this, we analyzed the behavior of the fluorescence intensity ratio (FIR) at 480 and 486 nm (which comprise the luminescence band around 480 nm) in the temperature range of 24 to 140 ° C. It was observed that the FIR shows a linear behavior with temperature and, from these data, it was possible to estimate the thermal sensitivity of the LNT. Next, we investigated the potential of the NPs to convert light into heat, where it was possible to measure the optically induced local temperature on the NPs´ surface. Upconversion emission at 800 nm (3H4 → 3H6) under two-photon excitation of NaNbO3 NPs doped with different Tm3+ concentrations (1-5 mol%) was investigated for potential applications as LNT operating within BWs and in fluorescent bio-imaging. To this, we investigate, respectively, the luminescence spectral profile around 800 nm in the temperature range of 22-90 ° C and the penetration depth of the laser excitation at 1319 nm. We also investigated the potential applications of NIR fluorescence of LaF3 NPs doped with different Tm3+ concentrations (1, 3 and 5 mol%) and high sensitivity LNT operating with emission in the II-BW and excitement in the I-BW. To this end, the FIR at 1470 nm (3H4 → 3F4) and 1230 nm (3H5 → 3H6) were analyzed in the temperature range of 24 to 88 oC. By end, we studied the potential application as LNT (with excitation and emission within the BWs) the Yb3+/Ho3+ codoped LaF3 NPs based on the emission profile around 1188 nm of Ho3+ ions. In summary, the present thesis had as primary focus the study of LNTs operating in biological tissues transparent regions and in the blue region of the electromagnetic spectrum.
Palavras-chave: Nanopartículas
Nanotermometria
Nanotermômetros
Luminescentes
Nanoparticles
Nanothermometry
Nanothermometers
Luminescent
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Citação: PEREIRA, Alexsandro de Farias. Nanotermometria óptica com nanocristais dopados com os íons ativos Tm+3 e Ho3+. 2019. 150 f. Tese (Doutorado em Física ) – Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2016.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/5803
Data do documento: 21-out-2016
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