Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissECP.pdf: 9517321 bytes, checksum: e528d9311d42f94d3167e859e7d873b1 (MD5) Previous issue date: 2000-11-30 / Universidade Federal de Minas Gerais / THE STUDY OF PbTiO3 (PT) CERAMIC POWDERS USING THE POLYMERIC PRECURSOR METHOD was started by the preparation of a precursor solution of metallic cations. Citric acid was used as quelation agent and ethylene glycol as esterification and polymerization agent. This solution was submitted to thermal treatment at temperatures about 300°C for the pyrolysis of the obtained polyester. PT crystalline powders were obtained starting from amorphous precursors, varying the calcination conditions as the temperature, the time and the furnace atmosphere. The evolution of the crystallization process of the PT was accompanied by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and infrared spectroscopy (FTIR). It was verified that the beginning of the crystallization of the PT occurs at a temperature below the Curie temperature of the material (~ 490°C). Heat treatments for one hour at 400°C yields PT crystalline and free of secondary phases. It was observed that the formation of the PT phase takes place without the formation of an intermediary carbonate phase that can occur in perovskites obtained by the polymeric precursor method. It was verified that there was no formation of pyrochlore or fluorite intermediary crystalline phase, and the only intermediary phase found was cubic PT in some calcination stages. This indicates that the polymeric precursor method provides the homogenization of the ions at the molecular level, during the synthesis process. Aiming at a better understanding of the crystallization process, a comparison was performed between the amorphous and crystalline powders by means of X-ray absorption, using EXAFS (Extended X-Ray Absorption Fine Structure) and XANES (X-Ray Absorption Near Edge Structure) spectra. It was thus verified that the amorphous powders present a short distance structure formed by sixfold oxygen titanium coordination coexisting with fivefold oxygen titanium coordination. Photoluminescent property at room temperature was detected in the amorphous powders. It was verified by reflectance spectra the presence of a tail and of optical exponential borders which are characteristic of amorphous semiconductors. It was also verified that these tail and borders are sensitive to the temperature and to the time of calcination. With the increase of the degree of crystallization of the material and the consequent ordering of the crystalline phase, this luminescent property disappears. By means of theoretical calculations it was possible to verify that the amorphous powder induces electronic levels in the area of the band gap of the material. This fact favors the recombination of the electron-hole pair, which is possibly the responsible for the photoluminescence. / NO ESTUDO DE PÓS CERÂMICOS DE PbTiO3 (PT) UTILIZANDO-SE O MÉTODO DOS PRECURSORES POLIMÉRICOS, foi preparada uma solução precursora de cátions métálicos, empregando-se ácido cítrico como agente quelante e etilenoglicol como agente esterificante e polimerizante. Esta solução, foi submetida ao tratamento térmico, à temperaturas ao redor de 300 C, para a pirólise do poliéster obtido. Os pós de PT cristalinos, foram obtidos a partir de precursores amorfos, variando-se as condições de calcinação como a temperatura, o tempo e a utilização ou não de fluxo de gases. A evolução do processo de cristalização do PT foi acompanhada por difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman e espectrofotometria na região do infravermelho (FTIR). Verificou-se que o início da cristalização do PT ocorre a uma temperatura inferior à temperatura de Curie do material (~ 490 C). A partir de 400 C por uma hora de calcinação foi obtido PT cristalino e livre de fases secundárias. Observou-se que a formação da fase PT ocorre sem formação de fase intermediária de carbonato, que pode ser obtida na obtenção de perovisquitas pelo método dos precursores poliméricos. Verificou-se que não houve a formação de fase cristalina intermediária como pirocloro ou fluorita, sendo que só a fase PT cúbica foi encontrada como fase intermedária em alguns estágios de calcinação. Isto indica, que o método dos precursores poliméricos proporciona a homogenidade dos íons em nível molecular, durante o processo de síntese. Para uma compreensão de como ocorre o processo de cristalização, foi realizada uma comparação entre pós amorfos e cristalinos por absorção de raios X, por intermédio de espectros EXAFS (Extended X-Ray Absorption Fine Structure) e XANES (X-Ray Absorption Near Edge Structure). Com isto, verificou-se que os pós amorfos apresentam uma estrutura à curta distância formada por titânio hexacoordenado por oxigênio coexistindo com titânio pentacoordenado. Foi detectada propriedade fotoluminescente para os pós amorfos à temperatura ambiente, em que se verificou por espectros de reflectância a presença de uma cauda e de bordas ópticas exponenciais características de semicondutores amorfos. Verificou-se que estas caudas e bordas são sensíveis à temperatura e ao tempo de calcinação. Com o aumento da cristalização do material, com a conseqüente ordenação da fase cristalina, esta propriedade luminescente desaparece. Utilizando-se cálculos teóricos foi possível verificar que o pó amorfo, induz a formação de níveis eletrônicos na região da banda gap do material. Fato, que favorece a recombinação do par elétron-buraco, que possivelmente é o responsável pela fotoluminescência.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4345.pdf: 3664623 bytes, checksum: 621f85cb94e7e9446ce83bab43ded3eb (MD5) Previous issue date: 2012-02-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / This work consists on the preparation and characterization of the optical, thermal and structural properties of glasses and nano-glass-ceramics based on heavy metal oxide glasses, containing different transition metal elements (Ni and Ag). We studied the follow vitreous compositions: 100-x(30SbPO4-50WO3-20PbO)-xNiCl2 (x= 0 - 10 % mol) and 100-x(SbPO4-WO3-PbO-4NiCl2)-xAgCl (x= 0 - 20 % mol). The glasses were prepared in platinum crucibles using the melting-quenching methodology. Thermal characterization was carried out using DSC technique, while the structural characterization was done using the X-ray diffraction, Infrared, and Raman spectroscopy. Optical properties were determined using UV-Vis, luminescence, Zscan and M-lines spectroscopy. Chemical analysis and the morphology of nanoparticles were studied by EDX and transmission electron microscopy, respectively. In order to induce controlled crystallization into the glassy matrix, heat treatments above Tg in both vitreous systems were performed. Samples containing only nickel have been studied by Luminescence and Z-Scan techniques to study the emission in the near infrared region and determine the nonlinear refractive index, respectively. Luminescence results obtained for the system 100-x(SbPO4-WO3-PbO)- xNiCl2 show infrared broad band emission into the range from 1.2 to 1.8 µm arising from Ni2+ transition in octahedral sites. Controlled thermal annealing leads to formation of NiO nanoparticles. Samples in the system 100-x(SbPO4-WO3-PbO- 4NiCl2)-xAgCl, when submitted to thermal annealing leads to crystallization of metallic silver nanoparticles with different sizes which is depending on the time of treatment. No changes in the optical spectra, concerning the Ni2+ transition were observed after thermal treatment. / Este trabalho consiste na preparação e caracterização óptica, térmica e estrutural de vidros e nano-vitro-cerâmicas à base de óxidos de metais pesados, contendo diferentes elementos de transição (Ni e Ag). Foram estudadas as seguintes composições vítreas: 100-x(30SbPO4-50WO3-20PbO)-xNiCl2 (x= 0 10 % em mol) e 100-x(28,67SbPO4-48,67WO3-18,67PbO-4NiCl2)-xAgCl (x= 0 20 % em mol). Os vidros foram preparados em cadinhos de platina, através do processo fusão seguido por choque-térmico. A caracterização térmica foi realizada utilizando-se a técnica DSC, enquanto que a caracterização estrutural foi realizada utilizando-se a difração de Raios-X, espectroscopia Raman e Infravermelho. As propriedades ópticas foram determinadas utilizando-se a espectroscopia na região UV-Vis, luminescência, varredura Z e espectroscopia M-lines, por outro lado, a morfologia e análise química foram realizadas usando um microscópio de transmissão e análise por EDX. Com intuito de induzir a cristalização das nanopartículas no interior da matriz vítrea, realizou-se um tratamento térmico controlado acima de Tg em ambos os sistemas vítreos. Os resultados de luminescência mostram que os vidros do sistema 100- x(SbPO4-WO3-PbO)-xNiCl2 apresentam emissão de banda larga na região do infravermelho próximo entre 1,2 e 1,8 µm provenientes das transições dos íons Ni2+ em ambiente octaédrico. O tratamento térmico controlado leva a formação de nanopartículas de NiO. As amostras do sistema 100-x(SbPO4-WO3-PbO-4NiCl2)- xAgCl quando submetidas a tratamento térmico leva à formação de nanopartículas de prata metálica com diferentes dimensões dependendo do tempo de tratamento térmico. Não ocorre alteração nas bandas de absorção referentes ao Ni2+ após o tratamento térmico.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2016-05-11T11:38:41Z No. of bitstreams: 1 arquivo total.pdf: 5689290 bytes, checksum: 55be9a3cf14a111bd7b7407cbca5df8e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-11T11:38:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivo total.pdf: 5689290 bytes, checksum: 55be9a3cf14a111bd7b7407cbca5df8e (MD5) Previous issue date: 2015-08-07 / The photoluminescence efficiency in compounds of lanthanide ions is a result of the complex balance between absorption of photons, energy transfer and quenching mechanisms, among which the multiphonon decay and suppression mediated by low energy ligand-to-metal charge transfer states (LMCT) which might be generated by ligands that have a low oxidation potential, for instance the NCS–. Less than a decade ago, this process was described mainly in terms of the energy transfer between 4f states and LMCT states, not being considered the participation of intraligands states. In the present study, we investigated the photoluminescent properties of new lanthanide isothiocyanates coordination complexes with N-acetyl-2-aminopyridine, N-benzoyl-2-aminopyridine and N-benzoyl-2- aminopyrimidine as ligands. We also synthesized the well-known complexes of formulas [Ln(NCS)3(phen)3] (H2O), and [Ln(NO3)3(Phen)2] with phen = 1,10-phenanthroline. The complexes were characterized via CHN elemental analysis, vibrational spectroscopy, complexometric titration and thermogravimetric analysis. Their spectroscopic properties were investigated via molecular diffuse reflectance, excitation and emission spectroscopy along with time decay of the emitting states. The results from the analysis of emission spectroscopy and photoluminescence excitation, as well as the lifetimes measurements of the emitting states of the investigated complexes provided what we believe to be the most expressive experimental demonstration of the luminescence quenching via triplet-LMCT energy transfer process in Eu(III) complex so far. / A eficiência na fotoluminescência em compostos de íons lantanídeos é o resultado de um balanço complexo entre absorção de fótons, transferência de energia e mecanismos supressores, dentre os quais se destacam o decaimento multifônon e a supressão mediada por estados de transferência de carga ligante-metal (TCLM) de baixa energia, que pode ser gerado por ligantes que apresentam baixo potencial de oxidação, a exemplo do NCS–. Há menos de uma década, este processo era descrito essencialmente em termos da transferência de energia entre estados 4f e os estados TCLM, não sendo considerada a participação dos estados intraligantes. Neste trabalho, investigamos as propriedades fotoluminescentes de novos compostos de coordenação de isotiocianatos de lantanídeos com os ligantes N-acetil- 2-aminopiridina, N-benzoil-2-aminopiridina e N-benzoil-2-aminopirimidina. Sintetizamos, também, os complexos já conhecidos, de fórmulas gerais [Ln(NCS)3(phen)3] (H2O) e [Ln(NO3)3(phen)2] com phen= 1,10-fenantrolina. Os complexos foram caracterizados por análise elementar de CHN, espectroscopia vibracional na região do infravermelho, análise termogravimétrica e titulação complexométrica e suas propriedades espectroscópicas foram investigadas por espectroscopias molecular de reflectância difusa e de excitação e emissão bem como os tempos de decaimento dos estados emissores. Os resultados obtidos a partir das análises de espectroscopia de emissão e excitação da fotoluminescência, assim como as medidas de tempos de vida dos estados emissores dos complexos investigados proporcionaram o que acreditamos ser a demonstração experimental mais expressiva, até então, do processo de supressão da luminescência mediada pelo processo de transferência de energia tripleto-TCLM em complexos do íon Eu(III).

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-28T12:38:08Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2848315 bytes, checksum: 889dad8fe5cef6b4c28b622bd45da5cb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-28T12:38:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2848315 bytes, checksum: 889dad8fe5cef6b4c28b622bd45da5cb (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Homonuclear complexes LnCitnH2O (Ln3+ = Eu3+, Tb3+ and Gd3+) were synthesized by stoichiometric addition of the respective aqueous solutions of the Ln3+ ions under the form nitrate and sodium citrate solution (Na3Cit) at a ratio of 1:1. A complex of formula Bi6O4(OH)4Cit2.2H2O, (M1), was synthesized similarly to the homonuclear complexes Ln3+, wherein the composition obtained was not compatible with the stoichiometry of the starting reactants, i.e., the stoichiometric bismuth/citrate ratio of 1:1. Other bismuth complex, with minima formula BiCit2H2O, (M2), was synthesized by reaction of Na3Cit with Bi(NO3)3 and phen, from the stoichiometric ratio 1:1:1, i.e., citrate, Bi3+ and phen. The complex EuCit.1/2(phen).2H2O (phen = 1,10-phenanthroline) was obtained by reaction between Na3Cit, Eu(NO3)3 and phen with a stoichiometry of the starting reactants in the ratio 1:1:1. Complexes bismuth and lanthanide, heteronucleares, were also synthesized in the ratio 1:1:2, from their respective nitrate salts of Bi3+ and Ln3+ and of the Na3Cit salt. All of these materials were characterized using: atomic graphite furnace absorption spectrophotometry, elemental analysis (CHN), (except for complexes M1 and M2), infrared (IR) spectroscopy and thermal analysis (TG-DTA-DTG). For the EuCit.1/2(phen).2H2O complex, luminescence spectroscopy was also used, which showed high luminescent intensity when irradiated with light of wavelength 350 nm. From the quantitative data of the graphite furnace, elemental analysis (CHN) and thermal analysis techniques, the chemical composition of each complex was suggested and by infrared, coordination forms of the ligands Cit and phen to ions metallics were found. For the heteronuclear complexes, the results of all these techniques indicate structures of the types [LnBi2Cit2.3H2O](H2O)3 ( Ln = Eu3+ and Gd3+ ) and [BiTbCit.2H2O](H2O)3. / Complexos homonucleares LnCit.nH2O (Ln3+ = Eu3+, Tb3+ e de Gd3+ ( n= 1 - 3)) foram sintetizados por adição estequiométrica das respectivas soluções aquosas dos íons de Ln3+, sob a forma nitrato, e da solução de citrato de sódio (Na3Cit), sendo a proporção usada referente às soluções dos reagentes de 1:1. Complexos de bismuto e lantanídeo, heteronucleares, também foram sintetizados a partir dos respectivos sais de nitrato de Bi3+ e Ln3+ e do sal de Na3Cit agora na proporção 1:1:2. Um complexo de fórmula Bi6O4(OH)4Cit2.2H2O, (M1), foi sintetizado de modo semelhante aos dos complexos homonucleares Ln3+, porém, a composição obtida não foi compatível com a estequiometria dos reagentes de partida, ou seja, estequiométrica de 1:1, bismuto / citrato. Outro complexo de bismuto, com fórmula mínima de BiCit.2H2O, (M2), foi sintetizado pela reação de Na3Cit com Bi(NO3)3 e fen, a partir da razão molar 1:1:1, isto é, citrato, ion de bismuto e fen. Também um complexo de európio com composição EuCit.1/2(fen).2H2O (fen = 1,10-fenantrolina) foi obtido pela reação entre Na3Cit, Eu(NO3)3 e fen com uma estequiometria dos reagentes de partida também na proporção de 1:1:1. Todos estes materiais foram caracterizados por: espectrofotometria de absorção utilizando forno de grafite, análise elementar (CHN), (com exceção dos complexos M1 e M2), espectroscopia vibracional na região do infravermelho (FTIR) e análise térmica (TG-DTA-DTG). Para o complexo EuCit.1/2(fen).2H2O espectroscopia de luminescência foi também usada, tendo o mesmo mostrado alta intensidade luminescente quando irradiado com luz de comprimento de onda de 350 nm. A partir dos dados quantitativos de forno de grafite, análise elementar (CHN) e técnicas de análise térmica, a composição química de cada complexo foi sugerida e pelos espectros de infravermelho, as formas de coordenação dos ligantes Cit e fen aos íons metálicos foram também indicadas. Para os complexos heteronucleares, os resultados das três primeiras técnicas indicam estruturas dos tipos [LnBi2Cit2.3H2O](H2O)3 ( Ln = Eu3+ e Gd3+) e [BiTbCit.2H2O](H2O)3.

Submitted by ANA KARLA PEREIRA RODRIGUES (anakarla_@hotmail.com) on 2017-07-31T11:39:39Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 9429450 bytes, checksum: 4a660a5b5c0d6e333014749a35080084 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-31T11:39:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 9429450 bytes, checksum: 4a660a5b5c0d6e333014749a35080084 (MD5) Previous issue date: 2016-07-28 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The present study develops bifunctional optical magnetic materials with high lantanide content. For this purpose, magnetite was pepared by co-precipitation method and chelating groups were introduced on the Fe3O4 surface with organosilanes containing ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) derivative, which were previously prepared via reaction between EDTA-dianhydride and aminoalkyl alkoxysilanes agents: 3- (Trimethoxysilyl)propylamine (1N), N-[3(trimethoxysilyl)propyl] ethylenediamine (2N) and N1-(3-trimethoxysilylpropyl)diethylenetriamine) (3N). After coordination of lanthanide ions (Gd3+, Eu3+, Tb3+ or Sm3+), the first coordination sphere of the lanthanide ions in the Ln-EDTA complexes, present on the modified surfaces of Fe3O4 particles, were completed by addition of -diketonate ligands (tta: thenoyltrifluoroacetonate, dbm: dibenzoylmetane, bzac: benzoylacetone and acac: acetylacetone) in order to improve their luminescence properties. The materials were characterized by powder X-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetometry (VSM), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), thermogravimetric analysis (TGA), wavelength dispersive X-ray fluorescence (WDXRF) and Fourrier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) as well as by zeta potential measurements and luminescence spectroscopy. The hybrid materials exhibited intense red emission assigned to the 4f-4f transitions of the Eu3+ ion, likewise characteristic green and orange emissions of Tb3+ and Sm3+, respectively, indicating an efficient intramolecular ligand-to-metal energy transfer. The experimental intensity parameters ( 2 and 4), lifetimes (t), as well as radiative (Arad) and non-radiative (Anrad) decay rates of the Eu3+ ion were determined and discussed. / O presente trabalho desenvolve materiais bifuncionais óptico magnéticos contendo altos teores de íons lantanídeos. Para este propósito, a fase magnética foi preparada pelo método de coprecipitação e grupos quelantes foram introduzidos em sua superfície a partir da utilização de organosilanos derivados do ácido etilenodiamino tetra-acético (EDTA), os quais foram sintetizados previamente através da reação entre o dianidrido de EDTA (EDTA-DA) e os seguintes aminoalquil alcoxissilanos: 3-(Trimetoxissilil)propilamina (1N), N-[3(trimetoxissilil)propil]etilenodiamina (2N) e N1-(3-trimetoxissililpropil) dietilenotriamina. Após a coordenação do metal (Gd3+, Eu3+, Tb3+ ou Sm3+), a primeira esfera de coordenação dos íons lantanídeos nos complexos Ln-EDTA, presentes na superfície modificada das partículas de Fe3O4, foi complementada pela adição de ligantes -dicetonas (tta: tenoiltrifluoroacetona, dbm: dibenzoilmetano, bzac: benzoilacetona e acac: acetilacetona) com o objetivo de otimizar as propriedades luminescentes dos materiais. Os materiais foram caracterizados por difração de raios X de pós (XRD), magnetometria de amostra vibrante (VSM), microscopia eletrônica de varredura (SEM), microsopia eletrônica de transmissão (TEM), análise termogravimétrica (TGA), fluorescência de raios X por dispersão em comprimento de onda (WDXRF) e espectroscopia de absorção no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), bem como medidas de potencial zeta e espectroscopia de luminescência. Os materiais híbridos exibiram intensa emissão na cor vermelha, atribuída às transições 4f–4f do íon Eu3+ ion, da mesma forma que emissões na cor verde e laranja, características dos íons Tb3+ e Sm3+, respectivamente, indicando uma eficiente transferência de energia intramolecular do ligante para o metal. Os parâmetros de intensidade ( 2 e 4), o tempo médio de vida do estado emissor (t) e as taxas de decaimento radiativo (Arad) e não radiativo (Anrad) do íon Eu3+ foram determinadas e discutidas.

Submitted by ANA KARLA PEREIRA RODRIGUES (anakarla_@hotmail.com) on 2017-07-31T14:45:43Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 9976488 bytes, checksum: d0e80f609f413107e918fa94fe016bad (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-31T14:45:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 9976488 bytes, checksum: d0e80f609f413107e918fa94fe016bad (MD5) Previous issue date: 2017-02-13 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / This work reports the synthesis, characterization and investigation of the luminescent properties of new lanthanide -diketonate complexes, Ln(- dic)2(NO3)L2, Ln(TTA)3L2 and Ln(DBM)3L (TPPO), where thenoyltrifluoroacetone (TTA) and dibenzoylmethane (DBM), L = triphenylphosphine oxide (TPPO), tributylphosphine oxide (TBPO), and trioctylphosphine oxide (TOPO). Eu3+ ion complexes were also synthesized with triphenylarsine oxide (TPAsO) and tricyclohexylphosphine (TCHPO) as auxiliary ligands. The complexes were characterized by complexometric titration with EDTA, CHN elemental analysis, Fourier transform infrared (FTIR) absorption spectroscopy and thermogravimetric analysis (TGA). The photoluminescent properties in the visible and near infrared (NIR) regions of the synthesized complexes were investigated from excitation, emission and luminescence decay curves. The excitation spectra are characterized by the presence of large bands associated with transitions centered on the ligands, evidencing the efficiency of the luminescence sensitization by the antenna ligands. The emission spectra in the visible region of the compounds of the Sm3+ and Eu3+ ions show narrow bands attributed to intraconfigurationtransitions and are dominated by the hypersensitive transitions (~645 nm) and (~612 nm). The values of the intensity parameters and for the complexes of Sm3+ and Eu3+ presented a good correlation, evidencing that the chemical environment influence in a similar way the spectroscopic properties of these ions. The photoluminescent properties of the Eu3+ ion complexes were investigated by the intensity parameters and , radiative and nonradiative ( and ), lifetime of the emitting state () and quantum emission efficience . The highest values of are found for Eu(-dic)2(NO3)L2 complexes, in the range of 51-86%. It was observed that the Eu(-dic)3L2 compounds exhibited shorter lifetimes, which may be related to the presence of a suppressor channel, resulting in higher values of . The intensity parameters and vary only slightly when changes occur in the number and nature of the ligands of the first coordination sphere, with parameter being more sensitive to changes in coordination geometry. The emission spectra in the NIR region of the bis- and trisdiketonate complexes of Pr3+, Nd3+, Sm3+, Er3+ and Yb3+ ions present characteristic luminescence. Changes in the nature and number of ligands coordinated to the Ln3+ ion slightly influence the spectral profiles. The results obtained for the studied systems suggest that these are potential candidates to act as Molecular Light Converting Devices. / Este trabalho reporta a síntese, caracterização e investigação das propriedades luminescentes de -dicetonatos de íons lantanídos, Ln(- dic)2(NO3)L2, Ln(TTA)3L2 e Ln(DBM)3L, em que Ln3+ = Pr3+, Nd3+, Sm3+, Eu3+, Er3+ e Yb3+, -dic = 2-tenoilltrifluoroacetona (TTA) e dibenzoilmetano (DBM), L = óxido de trifenilfosfina (TPPO), tributilfosfina (TBPO) e trioctilfosfina (TOPO). Para os compostos do íon Eu3+, foram também sintetizados os complexos com o óxido de trifenilarsina (TPAsO) e triciclohexilfosfina (TCHPO) como ligantes auxiliares. Os complexos sintetizados foram caracterizados por titulação complexométrica com EDTA, análise elementar CHN, espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e análise termogravimétrica (TGA). As propriedades fotoluminescentes nas regiões do visível e infravermelho próximo (NIR) dos complexos sintetizados foram investigadas a partir dos espectros de excitação, emissão e curvas de decaimento de luminescência. Os espectros de excitação são caracterizados pela presença de bandas largas associadas às transições centradas nos ligantes , evidenciando a eficiência na sensibilização da luminescência pelos ligantes antenas. Os espectros de emissão, na região do visível, dos compostos dos íons Sm3+ e Eu3+, exibem bandas finas oriundas das transições intraconfiguracionaise são dominados pelas transições hipersensíveis (~645 nm) e (~612 nm). Os valores dos parâmetros de intensidade e dos complexos de Sm3+ e Eu3+ apresentaram uma boa correlação, evidenciando que o ambiente químico influência de maneira semelhante as propriedades espectroscópica destes íons. As propriedades fotoluminescentes dos complexos do íon Eu3+ foram investigados por meio dos parâmetros de intensidade e , taxas de radiativa e nãoradiativa ( e ), tempo de vida do estado () e, eficiência quântica de emissão ( ). Os maiores valores de são encontrados para os complexos Eu(- dic)2(NO3)L2, na faixa de 51-86%. Observou-se que os compostos Eu(-dic)3L2 exibiram tempo de vida mais curto, o que pode estar relacionado com a presença de uma canal supressor, resultando assim em maiores valores de . Os parâmetros de intensidade e , variam apenas ligeiramente quando ocorre alterações no número e na natureza dos ligantes da primeira esfera de coordenação, sendo o 2 mais sensível as alterações na geometria de coordenação. Os espectros de emissão na região do NIR dos complexos bis- e tris-dicetonatos dos íons Pr3+, Nd3+, Sm3+, Er3+ e Yb3+ apresentam luminescência característica. As alterações na natureza e número de ligantes coordenados ao íon Ln3+ influenciam ligeiramente os perfis espectrais. Os resultados obtidos para os sistemas estudados sugerem que estes são potenciais candidatos a atuarem como Dispositivos Moleculares Conversores de Luz.

Submitted by ANA KARLA PEREIRA RODRIGUES (anakarla_@hotmail.com) on 2017-08-07T15:46:16Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5525294 bytes, checksum: b7714e7665b3af997613f352395d6e2b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-07T15:46:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5525294 bytes, checksum: b7714e7665b3af997613f352395d6e2b (MD5) Previous issue date: 2014-09-03 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / This work reports spectroscopic and structural investigations of the complexes presenting the formulas [Ln(TTA)3L2], [Ln(DBM)3L], [Ln(TTA)2(NO3)L2], [Ln(DBM)2(NO3)L2] and [Ln(DBM)(NO3)2(HMPA)2], where Ln: Eu3+ or Tb3+, TTA: 2-thenoyltrifluoroacetonate, DBM: dibenzoylmethanate and L: HMPA (hexamethylphososphoramide) or TPPO (Triphenylphosphine oxide). The compounds were characterized by complexometric and elemental analysis and single crystal X-ray diffraction. The spectroscopic properties of the complexes were studied by diffuse reflectance and luminescence spectroscopies. Formation of positronium in the complexes were also investigated. In order to obtain a synergy between theory and experiment, DFT calculations were performed, for geometry optimization and to obtain DBM triplet states energies, using B3LYP, B97D, M06-2X, PBE1PBE, CAM-B3LYP and ω-B97XD functionals, in both gas phase and in acetone solvent. X-ray data showed that the replacement of DBM molecules by nitrate ions promotes stronger intramolecular interactions, which influence the compounds melting points. The diffuse reflectance and excitation spectra suggest the presence of ligant-to-metal charge transfer states (LMCT) of low energy in DBM containing Eu3+ complexes. The replacement of DBM ligands by nitrate ions decrease the energy of these LMCT states. This decrease is duo to the lower polarizability of the nitrate ion which promotes a greater charge donor effect on the other ligands, reducing the energy of the LMCT state. Positron annihilation results showed that positronium formation in compounds containing both DBM and phosphine oxides decreases when the former are replaced by nitrate ions, due to the increase of electron density donation from the ligands to the metal center, decreasing the phosphinoxides positronium formation capacity. DFT calculation provided relatively satisfactory results for geometry optimization and in obtaining DBM triplet states energies. These results indicate that the replacement of B-diketonate ligands by less polarizable species, such as nitrate, has a great influence on the structural and spectroscopic properties of the investigated compounds. / Este trabalho reporta investigações espectroscópicas e estruturais de complexos de fórmulas [Ln(TTA)3L2], [Ln(DBM)3L], [Ln(TTA)2(NO3)(TPPO)2], [Ln(DBM)2(NO3)L2] e [Ln(DBM)(NO3)2(HMPA)2], em que Ln: Eu3+ ou Tb3+, TTA: 2-tenoiltrifluoroacetonato, DBM: dibenzoilmetanato e L: HMPA (hexametilfosforamida) ou TPPO (Trifenilfosfinóxido). Os compostos foram caracterizados por análises complexométricas e elementar e difração de raios X de monocristal. As propriedades espectroscópicas dos complexos foram estudadas através de espectroscopia de reflectância difusa e de luminescência. O processo de formação de positrônio nos complexos também foi investigado. No intuito de obter uma sinergia teoria-experimento, foram realizados cálculos DFT, para otimização de geometria e obtenção de estados tripletos do DBM, utilizando os funcionais B3LYP, B97D, M06- 2X, PBE1PBE, CAM-BγLYP e ω-B97XD, em fase gasosa e no solvente acetona, Os dados de estruturas de raios X mostraram que a substituição de moléculas de DBM por íons nitrato promove a existência de interações intermoleculares mais fortes o que tem uma influência sobre o ponto de fusão dos compostos. Os espectros de reflectância difusa e de excitação sugerem a presença de estados de transferência de carga ligantemetal (TCLM) de baixa energia em complexos de Eu3+ contendo o ligante DBM, com um abaixamento na energia desses estados à medida que os ligantes DBM são substituídos por íons nitrato. Isso é explicado considerando que a menor polarizabilidade do íon nitrato provoca um maior efeito doador de carga nos outros ligantes, diminuindo a energia do estado TCLM. Os resultados de aniquilação de pósitron mostraram que a formação de positrônio em compostos com ligantes DBM e fosfinóxidos diminui quando os primeiros são substituídos por íons nitrato, devido ao aumento da doação de densidade eletrônica dos ligantes para o centro metálico, diminuindo a capacidade formadora dos fosfinóxidos. Os cálculos teóricos DFT forneceram resultados relativamente satisfatórios para a otimização de geometrias dos complexos e para a obtenção de energias dos estados tripletos do ligante DBM. Esses resultados indicaram que a substituição de ligantes B-dicetonatos por espécies menos polarizáveis, como o nitrato, tem grande influência nas propriedades estruturais e espectroscópicas dos compostos estudados.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work we describe a theoretical study of lanthanide complexes with macrocyclic ligands. Spectroscopic properties of the cryptate [EuÌ(bipy)2py(CO2Et)2]3+.2H2O were investigated with semiempirical methodologies such as Sparkle, INDO/S-CIS, Judd- Ofelt model as well as Malta s models implemented in LUMPAC (Luminescence Package). This computational package has turned viable the purely theoretical design of highly luminescent lanthanide complexes. We initially looked for a calculation method that better reproduced the absorption spectrum of the cryptate, finding out that AM1-p was the best candidate. This method used Sparkle/AM1 together with INDO/S-CIS. In the sequence we tested LUMPAC s efficacy using a series of trisbipyridines and observed that the theoretical results were in good agreement to the experimental ones. Finally, we studied the cryptate EuÌ(bipy)2py(CO2Et)2]3+.2H2O and its derivatives. The theoretical intensity parameters (= 2, 4, 6) of the cryptates revealed that Eu3+ ion lies in a weakly polarizable environment. The transfer rates clearly indicated that the energy transfer occurs predominantly from the ligand s triplet state to 5D1 and 5D0 levels belonging to Eu3+ ion. The low quantum yield values observed for all cryptates were probably due to a poor resonance between the ligand s triplet state and the emitting level from Eu3+. The most promising substituted cryptate was found to be [EuÌ3]3+, however the calculation of a cryptate conjugated with microcystin-LR did not show better results. In summary the results as a whole evidenced that the methodology employed is promising in predicting spectroscopic properties of lanthanide complexes. / Neste trabalho, realizamos um estudo teórico envolvendo complexos de lantanídeos com ligantes macrocíclicos. Investigamos as propriedades espectroscópicas do criptato [EuÌ(bipy)2py(CO2Et)2]3+.2H2O utilizando metodologias semiempíricas, como os modelos Sparkle, INDO/S-CIS, o modelo de Judd-Ofelt e os modelos de Malta e colaboradores implementados no pacote computacional denominado LUMPAC Luminescence Package. Tal pacote tornou viável o procedimento de design puramente teórico de complexos de lantanídeos com elevada luminescência. Inicialmente buscamos a metodologia de cálculo mais adequada para o estudo, tomando como critério a reprodução do espectro de absorção do criptato, de tal forma que o método que apresentou o melhor perfil foi o AM1-p. Este método utilizou o Sparkle/AM1 em conjunto com a metodologia INDO/S-CIS. Em seguida, testamos a eficácia do pacote computacional LUMPAC usando uma série de trisbipiridinas, verificando que os resultados teóricos ficaram em acordo com os dados experimentais. Por fim, estudamos o criptato [EuÌ(bipy)2py(CO2Et)2]3+.2H2O e seus derivados. Os parâmetros teóricos de intensidades (= 2, 4, 6) do criptatos revelaram que o íon Eu3+ está em um ambiente pouco polarizável. As taxas de transferência indicaram claramente que a transferência de energia ocorre predominantemente do estado tripleto do ligante para os níveis 5D1 e 5D0 do íon Eu3+. Os baixos valores observados para os rendimentos quânticos de todos os criptatos foram devidos a uma pobre ressonância entre o estado tripleto do ligante e o nível emissor do íon Eu3+. O criptato substituído mais promissor foi o [EuÌ3]3+, contudo os cálculos do criptato conjugado com a microcistina-LR, não se mostraram melhores. Tal fato pode ser explicado considerando-se que o acréscimo no rendimento quântico do criptato é da ordem do erro do modelo. Em suma, todo o conjunto de resultados evidenciou que a metodologia empregada é promissora com relação à previsão de propriedades espectroscópicas de complexos de lantanídeos.

Releases on literature involving MOFs (Metal Organic Framework), has undergone significant growth on last years, Although applications using theoretical methods with these structures are still scant. The present work initially evaluated the predictive ability of the MOFs structures in the solid phase through the semiempirical AM1, PM3 and PM6 methods. We considered 82 different coordination networks composed of 26 different metal centers, drawn from articles published in the last five years. With relation to MOFs formed by metals (Al, Zn, Hg, Pb, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Ag, Cd, Sr, Ga, Mg) the results suggest that the PM6 method is the most accurate results in close agreement with the respective experimental structures. Regarding MOFs that consist of trivalent lanthanide ions, our results suggest that the use of Sparkle/PM3 model premises the solid phase calculation of MOFs of various types with high accuracy. The use of semiempirical method is justified by the fact that MOFs are structures whose unit cell usually has more than 100 atoms, which makes the method the most ideal for their application in this study. As is known the use of semiempirical methods shows good results and requires a littler computational cost when compared with DFT (Density Functional Theory) and HF (Hartree-Fock) methodologies. Based on these results, it was found that the Sparkle/PM6 semiempirical method is the most suitable for studying the chemical interactions between the drug Doxorubicin and ZIF-8 MOF, when this one is used as Doxorubicin carrier. The teoric results suggest that occurs adsorption of the drug with the surface of ZIF-8 and docking study provided five different interactions by adsorption. The studies comparing different Sparkle models considering calculations at solid phase and vacuum indicated the solid phase calculation as the most appropriate for this type of study, and the Sparkle/PM3 method stood out as the most efficient for this purpose. The simulation of the structure with variation in temperature resulted in convincing luminescence data with those obtained experimentally. The MOF named EuMell1, was the used in these studies / Relatos na literatura envolvendo asMOFs (Metal Orgânic Framework), têmaumentado consideravelmente nos últimos anos, no entanto, trabalhos envolvendo métodos teóricos computacionais com estas estruturas ainda são escassos. O presente trabalho inicialmente avalia a capacidade de predição das estruturas em fase sólida de MOFs através dos métodos semiempíricos AM1, PM3 e PM6. Foram consideradas 82 diferentes redes de coordenação compostas por 26 diferentes centros metálicos, retiradas de artigos publicados nos últimos cinco anos. Com relação às MOFs formadas pelos metais (Al, Zn, Hg, Pb, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Ag, Cd, Sr, Ga, Mg) os resultados obtidos sugerem que o método PM6 mostrou-se o mais exato apresentando resultados em grande concordância com as respectivas estruturas experimentais. Com relação às MOFs compostas por íons lantanídeos trivalentes os resultados obtidos sugerem que a utilização do modelo Sparkle/PM3 permite o cálculo em fase sólida de MOFs dos mais variados tipos com elevada exatidão. O uso do método semiempírico se justifica pelo fato das MOFs serem estruturas cuja célula unitária geralmente possui mais que 100 átomos, o que torna o método o mais ideal para sua aplicação neste estudo, pois o uso dos métodos semiempíricos apresentam bons resultados e requerem menores custo computacional quando comparado com as metodologias DFT (Teoria do Funcional da Densidade) e HF( Hartree-Fock)). Com base nos resultados obtidos com as otimizações, constatou-se que o método semiempírico Sparkle/PM6 é omais indicado para estudar as interações entre o fármaco Doxorrubicina e a MOF ZIF-8, quando esta é utilizada como veículo carreador da Doxorrubicina. Os resultados teóricos sugerem que ocorre a adsorção do fármaco com a superfície da ZIF-8 e o estudo de docking forneceu cinco possibilidades de interação via adsorção. Os estudos de comparação entre os diferentes modelos Sparkle considerando cálculos em fase sólida e no vácuo indicaram o cálculo em fase sólida como o mais indicado paraotimização estrutural desse tipo de sistema, e o método Sparkle/PM3 se sobressaiu como o mais eficiente para este fim. O cálculo da estrutura com simulação da variação de temperatura, resultou em dados luminescentes em grande acordo com os valores obtidas experimentalmente. A MOF denominada deEuMell 1, foi a utilizada nestes estudos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Integrating solid-state qubits to photonic circuit can be a revolutionary ingredient for quantum information processing and transportation of information. If on one hand solidstate based qubits are a very promising candidate for the quantum computation unit, photons, on the other hand, are the most reliable and fast way to transport information. Making the junction of this two ingredients is highly desired. In this sense, semiconductor quantum dots (QDs) in photonic crystals (PhC) provide a perfect environment for such an integration, where waveguides can be used to connect qubits and detectors. In this work, the light-matter interaction of a system composed of quantum dots embedded in semiconductors nanocavities is studied in details using density matrix formalism in the Lindblad form. In a first study, the effect of incoherent therms on the splitting of emission spectrum of a single QD inside a PhC is analyzed and we found that the splitting observed in the experiments can not translated very easily by polaritonic splitting. In other words, the observed splitting is not the coherent coupling between exciton and photons. In another work a quantum dot molecule inside a PhC is used and found that depending on the symmetry (symmetric or anti-symmetric) the molecule state, the splitting in the emission spectrum can be decreased (even zero depending on the choices of parameters) or enhanced when compared to that of a single QD. In the last study the emission spectrum of a system composed of an empty cavity coupled to another cavity with a single QD embedded is investigated. Our results demonstrate that the emission spectra of a low quality factor mode of the empty cavity can be used to monitor the quantum dot-cavity subsystem and its interactions. / Integrar bits quânticos(qubits) de estado sólido em circuitos fotônicos pode ser um ingrediente revolucionário para processamento e transporte de informação quântica. Se por um lado qubits baseado s em estado sólido são candidatos muito promissores para serem a unidade básica de computação quântica, por outro, o uso de fótons é a maneira mais confiável e rápida para transportar informações. Fazer a junção destes dois ingredientes é altamente desejado. Neste sentido, pontos quânticos semicondutores (PQs) em cristais fotônicos formam um ambiente ideal para tal realização, onde guias de onda podem ser utilizados para fazer a ligação entre qubits e detectores. Com esta motivação, neste trabalho é estudada em detalhes a interação radiação-matéria de um sistema composto por PQs embutidos em nanocavidades semicondutoras. Em todos os estudos é usado o formalismo da matriz densidade na forma de Lindblad. Em um primeiro estudo, é analisado o efeito de termos incoerentes no splitting do espectro de emissão de um único PQ dentro de uma nanocavidade. Vê-se que splitting observado nos experimentos não se traduz de forma fácil para o splitting polar itônico. Em outras palavras, o splitting observado nos experimentos não é o acoplamento entre o éxciton e os fótons. Em outro estudo utiliza-se uma molécula de PQ dentro de uma nanocavidade. Observa-se que, dependendo da simetria do estado quântico da molécula de PQ(simétrico ou anti-simétrico), o splitting no espectro de emissão pode ser reduzido (chegando até mesmo a zero dependendo dos parâmetros) ou equivalente como splitting de um único PQ. Por fim, investiga-se o espectro de emissão de um sistema composto por uma cavidade vazia acoplada a outra cavidade contendo um único PQ. Os resultados demonstram que o espectro de emissão de um modo de uma cavidade vazia de baixo fator de qualidade pode ser usado para monitorar o subsistema cavidade com um único PQ e suas interações. / Doutor em Física