Produção e caracterização óptica de vidros dopados com terras raras contendo nanoestruturas de prata

Abstract

Neste trabalho foram produzidos materiais vítreos da família dos oxifluoretos, B2O3 CaF2 (BF), da família dos óxidos de metais pesados, PbOGeO2 (PGO) e PbO-Bi2O-Ga2O3 (PBG) dopados com íons de Nd3+ e Pr3+ (com diferentes concentrações) contendo prata, pelo método de fusão. Partículas de prata de diferentes tamanhos e concentrações foram crescidas mediante diferentes tratamentos térmicos. As técnicas espectroscópicas de absorção, excitação e emissão foram utilizadas para a análise da formação da banda de absorção dos plasmons superficiais das partículas de prata e análise da luminescência dos íons terras raras na presença das partículas metálicas. A microscopia de transmissão foi usada para a caracterização estrutural do sistema de partículas. As técnicas usadas permitiram a identificação de partículas com diâmetros de 2 a 30 nm. As técnicas ópticas foram usadas para analisar a formação da banda de plasmons superficiais (PS) associadas às NP de prata e para determinar a influência das NP sobre a luminescência dos íons de terras raras (TR). A banda PS é centrada em 420 nm para as amostras BF e centrada em 460 nm para os vidros PGO. Devido à interação terra rara partícula metálica observou-se aumento da luminescência dos íons TR. Um cálculo do rendimento quântico, CR, da transição 1D2 → 3H5, considerando processos de aumento de campo local e transferência de energia dos íons para as partículas, e a obtenção da eficiência quântica, EQ, do nível 3P0 do íon Pr3+ foram realizadas nas matrizes BF e PGO respectivamente. Foi obtido CR=2.48, que comparado com o valor experimental (≈2.0) está em boa concordância; uma EQ aumentada entre 10 e 100% na presença da prata foi também estimada. As amostras de PGO e PBG mostraram bandas de luminescência devido aos íons Pb2+ em 430 nm e para comprimentos maiores que 500 nm. Estas emissões foram engrandecidas com a presença das partículas de prata