Modelagem Computacional de Híbridos Luminescentes com Eu3+

Abstract

Dentre os materiais nanométricos, a sílica (SiO2) mesoporosa vem ganhando destaque devido às possibilidades de aplicações em diversas áreas de acordo com o tamanho e funcionalização da nanopartícula. A síntese de materiais híbridos, obtidos suportando complexos de íon európio trivalente (Eu3+) em nanoesferas de sílica do tipo MCM48 utilizando os ligantes derivados do ácido trimésico (BTC) e do ácido quelidâmico (DAMIC) motivou a realização deste trabalho, devido ao potencial de uso destes materiais para confecções de tintas e atuação em dispositivos de segurança. Assim, foi proposto um modelo molecular para compreender o mecanismo de transferência de energia intramolecular que leva a luminescência de materiais híbridos deste tipo. As estruturas modeladas foram obtidas com o nível de cálculo PBE1PBE/MWB52/6- 31G(d) e AM1/Sparkle. Os níveis de energia dos estados excitados singletos e tripletos, obtidos a partir dos cálculos TD-DFT no nível LC-wPBE/MWB52/6-31G(d) mostraram que os complexos estudados tendem a apresentar luminescência, de acordo com os dados experimentais. O cálculo dos parâmetros de intensidade de Judd-Ofelt foi realizado utilizando o modelo de polarizabilidade do recobrimento da ligação química implementado na plataforma web JOYSpectra. O cálculo das taxas de transferência de energia intramolecular foi realizado a partir do método proposto por Malta (2008); e o cálculo de tempo de vida de luminescência e de rendimento quântico de luminescência, a partir da resolução das equações de taxa numericamente utilizando o método de Runge-Kutta de quarta ordem com passo temporal adaptativo com o programa Rates. O modelo estrutural proposto para os complexos com ligantes btfa fornecem dados compatíveis aos dados experimentais. Os resultados fornecem mecanismos de transferência de energia mais favorável via estado tripleto do ligante para o nível 5DJ (J = 0, DAMIC e J = 1, BTC) do íon, seguida pela transferência via estado singleto para o nível 5G2. Medidas futuras de rendimento quântico (Q%) poderão auxiliar na compreensão das diferenças no processo de luminescência relativas às características intrínsecas dos ligantes, avaliadas por meio da proposição de três cenários (Q% = 1, 20 e 50). O modelo proposto e procedimentos utilizados neste trabalho foram adequados e poderão auxiliar na investigação de novos sistemas que possibilitem o desenvolvimento de dispositivos mais eficientes.