Estudo das propriedades fotofísicas e efeito fototérmico em nanofíbras de compósitos a base de PVA contendo Ln-MOFs e nanopartículas de Au/YVO₄:Yb,Er e Fe₃O₄

Abstract

No presente trabalho e mostrado a obtenção de novos materiais compósitos a base de PVA sob a forma de nanofibras. Foram estudadas as propriedades luminescentes, magnéticas, morfológicas, estruturais e térmicas das nanofibras preparadas. Através da preparação de nanofibras luminescentes compostas por duas redes de coordenação (LnMOF onde Ln = Eu³⁺ ou Tb³) reportamos pela primeira vez na literatura nanofibras luminescentes a base de LnMOFs. De acordo com a incorporação das diferentes LnMOF na matriz de PVA, e da mistura em proporções distintas dessas mesmas MOFs, obtivemos cinco tipos de nanofibras compostas por LnMOFs de Ln(DPA)(H2DPA), em que Ln = ions Tb³⁺ ou Eu³⁺, sendo a primeira nanofibra a de EuMOF, a segunda de TbMOF, enquanto que a terceira, quarta e quinta foram fibras contem as duas LnMOFs no mesmo sistema, variando apenas a proporção TbMOF:EuMOF na seguinte ordem: 95:0,5, 80:20 e 50:50, respectivamente, obtendo assim sistemas que apresentavam diferentes coordenadas de cor na emissão, quando excitadas com radiação ultravioleta. Outro tipo de nanofibras foram preparadas: nanofibras bifuncionais, luminescentes e magnéticas de LnMOF (onde Ln=Eu³⁺ ou Tb³⁺) e nanoparticulas de magnetita (Fe₃O₄_NF). Foi verificado que a depender do núcleo metálico utilizado na LnMOF, essas nanofibras apresentam uma emissão que pode ser verde (núcleo de Térbio) ou vermelha (núcleo de Európio). Enquanto que observou-se um comportamento superparamagnético quando realizadas as medidas de suscetibilidade magnética. Esta característica magnética e típica das nanoparticulas de magnetita (Fe₃O₄_NP), como verificado. Por fim no ultimo tipo de nanofibras estudada, foram incorporadas nanoparticulas de ouro (Au_NP) a matriz de PVA, junto com ortovanadato de ítrio codopado com itérbio e érbio (YVO₄:Yb,Er). Essas nanofibras apresentam um comportamento fototérmico, isto e, aumenta a sua temperatura quando excitadas com um laser em 980 nm, além de luminescerem através da emissão que ocorre pelo fenômeno de transferência de energia por conversão ascendente (upconversion). Ainda foi possível verificar, pela primeira vez na literatura, a transferência de energia entre o YVO₄:Yb,Er e as Au_NP, pois a incorporação do YVO₄:Yb,Er aumenta a eficiência do fenômeno fototérmico, diminuindo o tempo de resposta do aquecimento do material pela incidência do laser em 980 nm. Este fato ocorre uma vez que o YVO₄:Yb,Er emite próximo a 535 nm, que e a região de absorção plasmônica das Au_NP. Dessa forma o ouro passa a ser excitado tanto de forma direta pelo laser, quanto de forma indireta, o que se da através do YVO₄:Yb,Er, o que diminui pela metade o tempo de resposta fototérmica do material.