Photoluminescent nanostructured organic/inorganic hybrids

O presente trabalho propõe-se caracterizar a estrutura e as propriedades de fotoluminescência de materiais híbridos orgânicos/inorgânicos. A origem química e fotofísica subjacente à emissão de luz branca dos diureiasils, híbridos compostos por uma rede siliciosa ligada covalentemente por pontes urei...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Nobre, Sónia de Sousa (author)
Formato: doctoralThesis
Idioma:eng
Publicado em: 2011
Assuntos:
Texto completo:http://hdl.handle.net/10773/2686
País:Portugal
Oai:oai:ria.ua.pt:10773/2686
Descrição
Resumo:O presente trabalho propõe-se caracterizar a estrutura e as propriedades de fotoluminescência de materiais híbridos orgânicos/inorgânicos. A origem química e fotofísica subjacente à emissão de luz branca dos diureiasils, híbridos compostos por uma rede siliciosa ligada covalentemente por pontes ureia a cadeias poliméricas, foi estudada fazendo uso de dois compostos modelo que reproduzem, selectivamente, as componentes orgânica e inorgânica daquela rede híbrida. A emissão nos di-ureiasils resulta da convolução de uma componente originada nos grupos ureia com uma outra proveniente dos domínios siliciosos. A comparação entre os tempos de vida das emissões dos compostos modelo com as do híbrido, a dependência do tempo de vida destas emissões com a temperatura e a variação da curva de decaimento associada à emissão dos grupos ureia com o tempo de atraso entre o final da excitação e o início da medida, suportam a ocorrência de transferência de energia entre a componente originada nos domínios siliciosos e a proveniente dos grupos ureia. A taxa de transferência de energia foi quantitativamente estimada considerando os mecanismos de troca (3.7×108 s- 1 ) e dipolo-dipolo (1.3×109 s-1). Esta taxa foi, também, calculada para um diureiasil incorporando um complexo de Eu3+ tendo-se verificado que o canal mais eficiente para a luminescência é: (S0) Híbrido → (T) Híbrido → (T) Ligando → (5D1, 5D0) → 7 F0-4. Um precursor híbrido com cadeias alquílicas e grupos ureia (P12), preparado por catálise àcida ou nucleofílica, deu origem, respectivamente, a uma estrutura lamelar cristalina (L12) e a um material amorfo (A12). Iões Eu3+ foram incorporados nos dois sistemas. Para os híbridos obtidos por catálise nucleofílica, demonstrou-se que a sua morfologia é fortemente determinada pela presença e modos de coordenação dos iões Eu3+. Todos os híbridos são emissores de luz branca. A incorporação de iões Eu3+ diminui o rendimento quântico da rede híbrida, o que indica a existência de transferência de energia rede-iões Eu3+ . Um precursor incorporando bipiridina e grupos ureia foi preparado pelo método sol-gel através de catálise nucleofílica, dando origem a híbridos amorfos. Estes híbridos são caracterizados por uma emissão de banda larga atribuída à sobreposição de três componentes: i) estado tripleto da bipridina, recombinações electrão-lacuna originadas ii) nos grupos ureia e iii) nos domínios siliciosos. Valores de 0.18-0.22 foram obtidos para o rendimento quântico, para excitação no UV/azul. Foi demonstrado que os híbridos podem ser excitados com um LED de INGaN comercial, tornando-os materiais promissores para aplicações em fontes de luz de estado sólido. Os híbridos foram também preparados incorporando iões Eu3+, Gd3+, Tb3+ e Eu3+/Tb3+. Os materiais resultantes são emissores de luz branca onde a emissão intra 4-f dos iões lantanídeo se sobrepõe à emissão da rede híbrida.