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Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01014.pdf: 6937603 bytes, checksum: 09cfcabc799f2b9265e63c4371e17e5d (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IEA/D / Instituto de Energia Atomica - IEA

Este trabalho consiste na caracterização óptica dos íons terras raras Er+3, Yb+3 e Gd+3 quando em vidros fluoroindatos. As técnicas utilizadas foram: absorção óptica, luminescência e tempo de vida. Foram realizadas medidas de upconversion em vidros dopados com os íons Er+3 e Yb+3 nas concentrações de 2% mol de ErF3 e concentrações de 0, 2 e 8% mol de Yb+3 com excitação em 0.8 e 0.98&#956m observando as transições 2H11/2 &#8594 4I15/2 4S3/2 &#8594 4I15/2 (verde) e 4F9/2 &#8594 4I15/2 (vermelho). Como resultado verificou-se que o Yb+3 aumenta a eficiência da emissão por upconversion no vermelho. Através de medidas espectroscópicas nos vidros fluoroindatos com Gd+3 não foi verificado tendência a cristalização destes vidros, mesmo para altas concentrações de Gd+3 Para o íon Gd+3em vidros fluoroindatos foram determinados os parâmetros de Judd-Ofelt, através dos quais determinamos as propriedades ópticas do íon e comparamos com os dados obtidos experimentalmente. Estes resultados se encontram em boa concordância / This work consists of the optical characterization of rare earth Er+3, Yb+3 and Gd+3 fluoroindate glasses by means of luminescence, optical absorption and lifetime techniques. Upconversion process were studied in Er+3, Yb+3 doped glasses (with the same ErF3 concentration and different Yb+3 concentrations) excited at 0.8 and 0.98&#956m. Transitions 2H11/2 &#8594 4I15/2 4S3/2 &#8594 4I15/2 (green) e 4F9/2 &#8594 4I15/2 (red) were detected. As a result, we conclude that the Yb+3 incorporation increases the emission efficiency of the red upconversion process. Spectroscopic measurements performed on Gd+3 fluoroindate glasses didn\'t point out crystallization tendency of the glasses, even for high Gd+3 concentrations. The Judd-Ofelt parameters of Gd+3 fluoroindate glasses were obtained, so that the optical properties of Gd+3 were determined. The results are in good agreement with the experiment

No presente trabalho, fizemos um estudo espectroscópico do vidro sódio aluminofosfato, cuja composição é (100-x) (NaPO3)3 - xAI(NaPO3)3visando utilizar a referida matriz como possível meio ativo para laser. Para isso, caracterizamos matrizes vítreas não dopadas e dopadas com o íon terra-rara Eu3+ e Nd3+. Nas matrizes não dopadas, procurou-se avaliar como algumas propriedades ópticas, como por exemplo, transmissão e alguns parâmetros estruturais (energia de fônon) se comportavam mediante a substituição sistemática do (NaPO3)3 pelo AI(PO3)3. O uso do Nd3+ como íon opticamente ativo nesta matriz vítrea, se deve ás suas excelentes características como elemento de prova. Para a caracterização destas amostras utilizamos diferentes técnicas, como por exemplo, excitação, luminescência sob excitação seletiva, absorção luminescência e tempo de vida. Os resultados obtidos, mostraram que com o aumento do alumínio a energia de fônon do vidro aumenta, o tempo de vida do nível 5D0 diminui e as bandas de emissão se alargam, o que indica que o alumínio causa uma desordem estrutural. O íon Nd3+, por ser um dos mais eficientes íons laseres, teve suas emissões avaliadas em função da composição, buscando uma matriz que otimizasse os parâmetros referentes à emissão laser. Devido a presença do grupo OH- na estrutura do vidro, o tempo de vida do nível laser 4F3/2 era menor que o calculado pela teoria de Judd¬-Ofelt, provocando então, uma baixa eficiência quântica de emissão (da ordem de 0.75). Então, a fim de evitar a presença dos referidos grupos, preparamos algumas amostras em atmosfera de nitrogênio (N2) dopadas com Nd3+, conseguindo assim, aumentar a eficiência quântica de emissão para 0.98 / In this work we have done a spectroscopic study on sodium aluminophosphate glasses of composition (NaPO3)- xAI(NaPO3)3 aiming to investigate the potential use of this glass host as laser active media when doped with Nd3+. Undoped samples were characterized to evaluate on what extent some optical properties, as transmission, and structural parameters (phonon energies), would be affected by systematic substitution of (NaPO3)3- AI(PO3)3. Since Eu3+ present excellent characteristics as a probe element, samples doped with this ion were characterized by excitation, luminescence with or without selective excitation, absorption and lifetime measurements. The results indicated that the phonon energy of the glass increases with increasing aluminum content, the lifetime of excited 5D0 state of Eu3+ decreases, and the emission bands are broadened. Such observations are evidences of an increase in structural disorder. Since Nd3+ is one of the most efficient laser ions, samples doped with it were also studied as a function of host compositional changes, aiming to optimize laser emission at 1.06 μm. Due to the presence of OH- groups in primarily prepared matrices, the experimental lifetime of laser level 4F3/2 was shorter than the one calculated by the Judd-Ofelt theory, resulting in a small quantum efficiency (≈0.75). To solve this inconvenience, Nd3+ doped samples were prepared under N2 atmosphere and that way, the quantum efficiency raised to a value of 0.97

Este trabalho consiste na caracterização óptica de vidros fluoretos (fluoreto de gálio e chumbo) e de vidros óxidos (aluminato de cálcio), dopados com os íons terras raras Er+3 visando à aplicação destas matrizes como meios ativos para lasers nas regiões do infravermelho e visível. Para isto foram utilizadas as técnicas espectroscópicas de absorção óptica, luminescência, tempo de decaimento e conversão ascendente de luz. O estudo é baseado nas seguintes emissões do Er+3: 4I11/2→ 4I13/2 (2800nm), 4I13/2 →4I15/2(1550nm) e 4S3/2→4I15/2(550nm). As melhores amostras óxidas para as três emissões foram aquelas codopadas com Er+3 e Yb+3. No caso dos vidros fluoretos, as amostras codopadas são mais eficientes para emissão no visível (conversão ascendente de luz) e as amostras dopadas apenas com Er+3 se mostram mais eficientes para as emissões no infravermelho. Os vidros fluoretos apresentam as maiores eficiências quânticas para as emissões de interesse devido os mesmos possuírem maior transparência e menor energia de fônons que os vidros óxidos. Porém, estes últimos apresentam maior resistência mecânica, maior condutividade e difusividade térmica o que os tornam interessantes para aplicações de alta potência. . / This work cansists in the optical characterization of Er+3 e Yb+3 doped fluoride, (galium and lead fluoride), and oxide, (calcium aluminate), glasses , aiming the application of theses hosts as an active media for laser in the infrared and visible regions. With this purpose we employed the spectroscopic technique of absorption and luminescence, and measurementes of excited state lifetimes and upconversion were performed. The study is based on the following Er+3: 4I11/2→ 4I13/2 (2800nm), 4I13/2 →4I15/2(1550nm) and 4S3/2→4I15/2(550nm). The best oxide samples were those codoped with Er+3 e Yb+3. For the fluoride glasses, the codoped samples showed to be more eficient for emission in the visible region, (upconversion), whereas the single doped samples are more eficient for emission in the infrared region. The fluoride glasses presented larger quantic efficiency for the emissions in which we were interested, due to the fact that these glasses are more transparent and have smaller phonon energies than the oxide glasses. However, the latter have better mechanical strength, larger thermal conductivity and difusivity, which enables them to be applied in high power systems.

O presente trabalho consiste em uma caracterização ótica de vidros fluoretos dopados com Nd3+ e com Yb3+ dando ênfase ao estudo dos processos de transferência de energia entre estes íons. Também são abordadas possíveis aplicações que os referidos vidros dopados com Nd3+ e codopados com Nd3+ e Yb3+ possam encontrar. Algumas destas aplicações são em meio ativo para laseres no infravermelho e em células solares. Para tal caracterização foram realizadas medidas de absorção, de tempo de vida, de luminescência no infravermelho e no visível e de luminescência resolvida no tempo. Também encontram-se neste trabalho cálculos sobre as probabilidades de transição radiativa dos níveis 4F3/2 do Nd3+ e 2F5/2 do Yb3+ além de um estudo sobre os processos de transferência de energia entre estes íons. Das medidas mencionadas acima foi encontrado que a concentração de neodímio para a qual se observa a emissão mais intensa é de ≅ 1,5% mol Nd F3 e que a eficiência quântica de emissão do nível 4F3/2 deste íon, no vidro fluoroindogalato, é alta (0,96). Nas amostras codopadas com Nd3+ e Yb3+ o máximo da emissão ocorre para a amostra com 1% NdF3 e 2% YbF3. Sobre os processos de transferência de energia, os parâmetros que caracterizam a transferência entre os íons Nd3+ e entre Nd3+ e Yb3+, foram calculados pelo modelo de Dexter e obtidos experimentalmente através das curvas de decaimento da luminescência. Os valores conseguidos das duas maneiras estão em boa concordância entre si / The present work consists in an optical characterization of Nd3+ doped and Nd3+ and Yb3+ codoped fluoride glasses with emphasis on the study of energy transfer processes among these ions. Possible applications that the refered Nd3+ doped and Nd3+ and Yb3+ codoped glasses can find are also considered. Some of these applications are as active media of infrared lasers and in solar cells. The characterization was done by absorption, lifetime, infrared and visible luminescence and time resolved measurements. In this work some calculations of the radioactive transition probabilities of the 4F3/2 do Nd3+ e 2F5/2 of Yb3+ levels and a study of the energy transfer processes among these ions were also carried out. From the above mentioned measurements it was found that the concentration at which the neodymium emission is higher is about 1,5% mol NdF3 and that the quantum efficiency of the emission for the 4F3/2 do Nd3+ of Nd3+ level, in fluoroindogallate, is high (0.96). In the Nd3+ and Yb3+ codoped samples the maximum emission is observed for the sample with 1% Nd3+ and 2% Yb F3. Considering the energy transfer processes, the parameter that characterizes the energy transfer among Nd3+ ions and among Nd3+ and Yb3+ was calculated by Dexter\'s model and experimentally obtained from the decay curve of the luminescence intensity. The values found are in good agreement to each other

O interesse em utilizar terras raras para investigar propriedades e funções de sistemas bioquímicos tanto quanto de determinar substâncias biológicas tem crescido em diferentes áreas, incluindo biomarcadores em imunologia (fluoroimunoensaios). Atualmente, o uso de terras raras no diagnóstico de diversas doenças tem se tornado muito importante com o desenvolvimento de kits de diagnóstico. Como característica principal, as terras raras podem apresentar longo tempo de vida, fotoestabilidade e bandas de emissão finas e bem definidas na região do visível, demonstrando vantagens únicas quando comparadas a outras espécies luminescentes. O presente trabalho teve como objetivo sintetizar molibdatos de terras raras pelo método de coprecipitação, assim como caracterizá-los através de técnicas como: difração de raios X, espectroscopia do infravermelho, análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão e estudos de luminescência. Nesse trabalho foram desenvolvidos três diferentes estudos de síntese: a influência da variação da velocidade do dispersor no momento da precipitação; a influência do tratamento térmico na estrutura, morfologia e propriedades luminescentes; e a influência da concentração do íon dopante nas propriedades estruturais e espectroscópicas. Outro passo importante desse trabalho foi o de aminofuncionalizar as nanopartículas utilizando um organosilano (APTES) para recobrir e estabelecer pontos para que essas partículas pudessem se ligar a espécies biológicas. Foi comprovado pelos resultados das caracterizações que esse processo foi eficiente e a incorporação da sílica foi bem sucedida. O Antígeno Específico da Próstata (PSA) foi então ligado às nanopartículas funcionalizadas para possibilitar o diagnóstico de câncer de próstata através de fluoroimunoensaios e dessa forma, níveis de detecção foram estabelecidos. / The interest in using rare earths to investigate the properties and functions of biochemical systems as well as to determinate biological substances has increased in several fields, including biomarkers in immunology (fluoroimmunoassays). Nowadays the use of lanthanides in the diagnosis of various diseases have become more important through the development of commercial diagnostic kits. As main feature, these rare earths can show a long lifetime, photostability and emission bands of atomic like behavior and well defined, in the visible region, demonstrating unique advantages when compared to other luminescent species. The present work had as its goal to synthesize rare earth molybdates by the co-precipitation method as well as to characterize these materials by X-ray diffraction, near infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, scanning electronic microscopy, transmission electronic microscopy and luminescent studies. In this work, three different studied were developed: the influence of the vortex speed variation during co-precipitation in the structure of the final product, morphology and luminescence properties; the influence of the annealing temperature also in the structure, morphology and luminescence properties; and the influence of concentration of the doping in the luminescence properties. Another important step of this work was the functionalization of nanoparticles using an organosilane (APTES) to coat and establish points for binding the particles to biological species. It was proved that this process was very efficient by the characterization results and the silica incorporation was well succeeded. Specific prostatic cancer (PSA) was then linked to the functionalized nanoparticles to diagnostic prostatic cancer by fluoroimmunoassay and levels for detection were established.

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