Síntese e caracterização de materiais particulados para aplicações óticas

Abstract

Neste trabalho foi estudada a síntese e caracterização de materiais particulados para aplicação em duas áreas distintas da ótica: nanotermometria e laser aleatório. A tese foi dividida em duas partes: A primeira parte foi a síntese, caracterização e aplicação em laser aleatório de partículas submicrométricas de dióxido de silício (TiO₂) e sílica (SiO₂). Dois trabalhos distintos foram gerados a partir destas estruturas. A busca de uma dispersão coloidal que não precipitasse com rapidez para garantir bons resultados óticos fez do sistema contendo as partículas de TiO₂ na presença de rodamina 6G (Rh590) interessante para aplicação em laser aleatório. Com as partículas de SiO₂ impregnadas com rodamina 640 (Rh640) a emissão laser bicromática com o segundo limiar laser bem definido determinou a importância desse sistema. As estruturas submicrométricas foram caracterizadas por microscopia eletrônica (MET/MEV), difratometria de raios-X (DRX) e Espectroscopia de Absorção no UV-Visível, sendo esta feita apenas para estimar a concentração de Rh640 dentro da sílica. A segunda parte da tese foi voltada para aplicação em nanotermometria ótica tendo como interesse a região do infravermelho próximo (NIR) e a faixa de temperatura entre 25-60 °C para uma posterior aplicação na área biológica. Nanopartículas de α-NaYF₄ co-dopadas com Yb³⁺ e Nd³⁺ foram sintetizadas, caracterizadas e aplicadas para esse fim. Essas estruturas nanométricas foram caracterizadas por MET, análise elementar, DRX e potencial zeta. Nanocristais de borato de alumínio co-dopados com Yb³⁺ e Nd³⁺ (Al₄B₂O₉:Yb³⁺/Nd³⁺) foram também aplicados como sensores térmicos. Esses nanocristais foram previamente sintetizados e caracterizados pelo grupo de pesquisa do professor Lauro Maia da Universidade Federal de Goiás. A sensibilidade térmica das duas nanoestruturas foi calculada a partir da razão da intensidade de fluorescência de dois níveis acoplados termicamente considerando pares Yb³⁺-Nd³⁺. Os valores de sensibilidade encontrados se mostraram competitivos com relação aos sistemas já estudados na literatura.