Fluorescência por upconversion de nanocomplexos multifuncionais de Fe₃O₄ dopado com lantanídeos

Palavras-chave: Nanopartículas,Luminescência

O presente trabalho tem como objetivo obter nanocomplexos multifuncionais, constituídos por um core superparamagnético e uma shell luminescente por upconversion, sintetizando nanopartículas de óxido de ferro funcionalizadas com iões lantanídeos. Estes materiais possuem propriedades luminescentes únicas e podem ser controlados através de um campo magnético externo, podendo ser utilizados em inúmeras aplicações nomeadamente, nas áreas biomédica e ambiental. Sintetizaram-se 3 nanocomplexos distintos: Fe3O4@LaF3:Yb3+/Er3+, Fe3O4@NaYF4:Yb3+/Er3+ e Fe3O4@NaYF4:Yb3+/Ho3+. O primeiro é obtido recorrendo ao método de microemulsão e co-precipitação e os restantes ao método de decomposição térmica. O nanocomplexo Fe3O4@LaF3:Yb3+/Er3+ foi submetido a um tratamento térmico de modo a verificar qual a influência deste nas propriedades finais. Os materiais obtidos foram alvo de caracterização físico-química, magnética e de luminescência. Os difractogramas obtidos provaram que os materiais eram constituídos por duas fases cristalinas. O nanocomplexos Fe3O4@LaF3:Yb3+/Er3+ são constituídos por óxido de ferro e LaF3 hexagonal e os nanocomplexos Fe3O4@NaYF4:Yb3+/Er3+ e Fe3O4@NaYF4:Yb3+/Ho3+ por óxido de ferro e NaYF4 hexagonal. A presença dos iões de lantanídeo nos nanocomplexos foi comprovada através dos espectros de EDS. A análise de VSM revelou que todos os materiais produzidos possuem superparamagnetismo, visto que, a cima da temperatura de bloqueio, as curvas de magnetização não possuem histerese e consequentemente os materiais não possuem coercitividade e magnetização remanescente. Obteve-se uma magnetização de saturação de 10.2 emu.g-1, 5.4 emu.g-1, 8.3 emu.g-1, 14.0 emu.g-1 para os nanocomplexos Fe3O4@LaF3:Yb3+/Er3+ sem tratamento térmico, Fe3O4@LaF3:Yb3+/Er3+ com tratamento térmico, Fe3O4@NaYF4:Yb3+/Er3+ e Fe3O4@NaYF4:Yb3+/Ho3+, respetivamente. A presença do processo de upconversion nos nanocomplexos sintetizados foi comprovada pela análise efetuada no microscópio multifotão. Excitaram-se as nanopartículas com um laser com comprimento de onda de 980 nm e obtiveram-se picos de emissão na zona do visível. Os nanocomplexos Fe3O4@LaF3:Yb3+/Er3+ sem tratamento térmico e com tratamento térmico emitem picos a 501 nm e 675 nm, e a 540 nm e 657 nm, respetivamente. Conclui-se que o tratamento térmico melhora as propriedades de luminescência, visto que os nanocomplexos que foram sujeitos ao tratamento térmico têm maior intensidade de luminescência. Para o nanocomplexo Fe3O4@NaYF4:Yb3+/Er3+ obtiveram-se três picos de emissão, 520 nm, 540 nm e 657 nm, enquanto que para o nanocomplexo Fe3O4@NaYF4:Yb3+/Ho3+ se obtiveram apenas dois a 540 nm e 647 nm. Estes picos coincidem com os picos de emissão reportados na literatura para os respetivos iões. Os resultados obtidos para os nanocomplexos sintetizados neste trabalho comprovam que estes têm potencial para futuras aplicações. É de realçar que os resultados do nanocomplexo Fe3O4@NaYF4:Yb3+/Ho3+ são bastante promissores, uma vez que não existem reportados na literatura nanocomplexos semelhantes. Foi possível provar que se podem obter materiais com boas propriedades magnéticas e luminescentes quando se recorre ao ião Ho3+ como ião ativador.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias