Nanotermometria óptica baseado na intensidade da luminescência de íons Eu3+ dispersos em vidros borossilicatos
Beatriz Garcia; Sidney Alves Lourenço
doi:10.20906/CPS/SICITE2015-0671
Resumo
A termometria óptica baseada na fluorescência de íons Terras-Raras tem atraído considerável atenção para a sondagem de temperaturas em escala nanométricas. Neste trabalho apresentamos um estudo da luminescência de íons de Terras-Raras de Eu3+ dispersos em matriz vítrea boro-silicato para construção de sensores térmicos na região criogênica (10 - 300 K). Efeitos da concentração do íon na matriz também são analisados. Para o estudo foram utilizadas amostras vítreas dopadas com íon de Európio sintetizadas pelo o grupo de pesquisa usando o método de Fusão.Primeiramente, a matriz SBP (40SiO2 40B2O3 20PbO2 - em porcentagem molar) foi produzida fundindo-se os óxidos, em um cadinho de alunima, a 1500°C durante 30 minutos. Em seguida, resfriou-se rapidamente a matriz entre duas placas metalicas, pois assim, ocorreu facilmente a troca de calor. Posteriormente, essa matriz foi pulverizada e adicionada íons na forma de óxido em pó, 2Eu2O3, em concetrações variadas e fundida novamente à 1500°C durante de 30 minutos. Os espectros de fotoluminescência mostram transições características do íon Eu3+ que, neste caso, com aumento da temperatura houve um aumento das intensidades de fotoluminescência dos picos dessas transições. Este fato está associado à formação de grupos O-H na superfície dos nanocriais, devido à energia térmica de ativação dos defeitos intrínsecos dos estados carregados do NCS de superfície, com posterior recombinação não radiativa para o estado 5D0 de íons Európio faz com que ocorra aumento de intensidade de emissão. Aqui, foi evidenciado que o aumento da temperatura da amostra, a razão entre os níveis 5D0 → 7F2 e 5D0 →7F1 aumenta a intensidade de fotoluminescência. Este comportamento mostra que o sistema de vidro de borossilicato de chumbo dopado com Eu3+ pode ser bom candidato a ser usado para melhorar eficiência de luminescência em sistemas ópticos operando a temperatura ambiente.
Palavras-chave: Nanotermometria; luminescência; sensor; temperatura; Európio