Sensores ópticos possibilitam a determinação da temperatura de maneira rápida e à distância, em ambientes onde os sensores de contato padrão se mostram ineficientes, como centrais elétricas (fortes campos eletromagnéticos), circuitos eletrônicos e células biológicas (escala micrométrica). Estes dispositivos são baseados em variações de uma propriedade óptica de um dado material devido à variação de temperatura. A técnica da razão da intensidade de fluorescência (FIR) faz uso da variação das intensidades relativas das emissões de dois níveis termicamente acoplados de um centro emissor, muitas vezes um íon terra-rara trivalente. O neodímio (Nd3+) é comumente empregado por apresentar emissões na janela biológica óptica do infravermelho próximo. Neste trabalho, vidros fluorofosfatos dopados com Nd3+ são utilizados como materiais para determinação da temperatura através da FIR. As emissões são coletadas por uma fibra óptica conectada a um espectrômetro portátil, cujos espectros medidos são analisados por um software. Este sistema permite a determinação em tempo real das razões das intensidades de fluorescência e, consequentemente, da temperatura. Sensibilidades de até 1,96%/K são obtidas para a razão entre as emissões do Nd3+ em 800 e 870 nm. Já o uso da razão entre as intensidades das emissões em 750 e 870 nm resulta em sensibilidades que chegam a 2,46%/K. A adição de itérbio (Yb3+) aos vidros faz com que a sensibilidade chegue a 2,77%/K quando emissões de ambos os íons são comparadas. O papel dos fônons na transferência de energia entre os íons é analisado. Os valores de razão de fluorescência obtidos a partir da análise pela teoria de Judd-Ofelt são aproximadamente 25% inferiores aos obtidos experimentalmente, não permitindo, neste sistema, o cálculo a priori da curva de calibração do sensor. / Optical sensors enable fast and long-distance temperature measurements in environments where standard contact sensors are ineffective, such as power stations (strong electromagnetic fields), electronic circuits and biological cells (sub-micron scale). These devices are based on temperature induced changes in optical properties of a given material. The fluorescence intensity ratio technique (FIR) makes use of the relative emission intensities variation of two thermally coupled levels of an emission center, usually a trivalent rare-earth ion. Neodymium (Nd3+) is commonly employed as its emissions lie in the near-infrared biological optical window. Here, Nd3+-doped fluorophosphate glasses are employed as a temperature sensing material through the use of FIR. The emissions are collected by an optical fiber connected to a portable spectrometer, whose measured spectra are analyzed by a software. This system enables real-time determination of the fluorescence intensity ratios and, therefore, the temperature. Sensibilities as high as 1.96%/K are obtained through the ratio between 800 and 870 nm Nd3+ emissions. The use of the emission ratio between 750 and 870 nm results in 2,46%/K sensibilities. The addition of ytterbium (Yb3+) dopant to the glasses makes the sensibilities increase to 2,77%/K when the emissions from both ions are compared. The phonons role in the energy tranfer between the ions is analyzed. The fluorescence ratio values obtained via Judd-Ofelt analysis are approximately 25% lower than the experimentally obtained, thus preventing, in this system, a priori calculation of the sensors calibration curve.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study reports the synthesis, structural and optics characterization of LiSrPO4 pure and doped with Lanthanide ions as Ce3+, Eu3+ or Tb3+. The samples were synthesized via the Sol-gel route. Glucose was chosen as the chelating agent, however, samples were also produced without the use of the chelating agent, with the aim of studying its in uence on the structural and optical properties. Di erent temperatures of syntheses were used in the production of the samples. Samples were produced with stoichiometric variation of Li+ (excess and de ciency) and doped with Ce3+, Eu3+ or Tb3+. The temperature of 1000 C for 2 hours was found as the best condition to obtain the crystalline phase of pure and doped LiSrPO4 . The structural characterization of the samples was performed using X-ray di ractometry and from them it was possible to estimate the mean crystallite size of the samples. The use of glucose allows obtaining crystals of the order of 18 nm, presenting smaller sizes when compared to the route without using the glucose employing the calcination temperature of 1000 C for 2 hours. It was found that the change in temperature of calcination changes the average size of the crystallite in samples pure and doped. Samples produced with stoichiometric variation of Lithium doped have a mean crystallite size higher than pure samples, presenting an average size of 46 nm, 24 nm and 21 nm for samples doped with Ce3+, Eu3+ or Tb3+, respectively. The samples doped with Ce3+ exhibit excitation and emission bands in the UV and near-UV region, respectively. The increase of the Lithium concentration reduces the emission intensity of the samples doped with Ce3+. The samples doped with Eu3+ contains a band of transfer charge (260 nm) with an intensity equivalent to transition 7F0 ! 5L6 (394 nm), both of which were the most intense of the spectrum of excitation. The intensity of the emission of these samples increases with the increase of Li+ concentration, agreeing with the variation of the symmetric factor, in which it is veri ed that the Eu3+ ion is in a site of low symmetry. The high intensity of transitions 5D0 ! 7F2 and 5D0 ! 7F4 provides an emission in the red of the visible spectrum. The samples doped with Tb3+ contain a very intense excitation band in the UV region (219 nm). This high excitation intensity xviii xix results in very intense emission spectra. The increase in the concentration of Li+ reduces the emission intensity of the samples doped with Tb3+. The two peaks with maximum emission refer to transitions 5D3 ! 7F6 (380 nm) and 5D4 ! 7F5 (545 nm), resulting in an emission in the cyan region of the visible spectrum. / Este trabalho relata a s ntese, caracteriza c~ao estrutural e optica do LiSrPO4 puro e dopado com ons terras raras como Ce3+, Eu3+ ou Tb3+. As amostras foram sintetizadas via rota Sol-gel. Foi escolhida como agente quelante a glicose, por em, tamb em foram produzidas amostras sem a utiliza c~ao do agente quelante, com o objetivo de estudar a sua in u^encia nas propriedades estruturais e opticas. Diferentes temperaturas de s nteses foram utilizadas na produ c~ao das amostras. Foram produzidas amostras com varia c~ao estequiom etrica de Li+ (excesso e de ci^encia) e dopados com Ce3+, Eu3+ ou Tb3+. A temperatura de 1000 oC por 2 horas foi encontrada como a melhor condi c~ao para a obten c~ao da fase cristalina do LiSrPO4 puro e dopado. A caracteriza c~ao estrutural das amostras foi realizada utilizando difratometria de raios X e a partir delas foi poss vel estimar o tamanho m edio do cristalito das amostras. A utiliza c~ao da glicose permite obter cristalitos da ordem de 18 nm, apresentando tamanhos menores quando comparado com a rota sem utiliza c~ao da glicose utilizando a temperatura de calcina c~ao de 1000 C por 2 horas. Veri cou-se que a mudan ca na temperatura de calcina c~ao altera o tamanho m edio do cristalito nas amostras puras e dopadas. As amostras produzidas com varia c~ao estequiom etrica de L tio dopada apresentam tamanho m edio de cristalito superior as amostras puras, tendo um tamanho m edio de 46 nm, 24 nm e 21 nm para as amostras dopadas com Ce3+, Tb3+ e Eu3+, respectivamente. As amostras dopadas com Ce3+ apresentam bandas de excita c~ao e emiss~ao na regi~ao do UV e UV pr oximo, respectivamente. O aumento da concentra c~ao de L tio reduz a intensidade de emiss~ao das amostras dopadas com Ce3+. As amostras dopadas com Eu3+ cont em uma banda de transfer^encia de carga (260 nm) com intensidade equivalente a transi c~ao 7F0 ! 5L6 (394 nm), sendo ambas as mais intensas do espectro de excita c~ao. A intensidade da emiss~ao destas amostras aumenta com o incremento da concentra c~ao de Li+, concordando com a varia c~ao do fator de sim etrica, no qual e constatado que o on Eu3+ encontra-se em um s tio de baixa simetria. A alta intensidade das transi c~oes 5D0 ! 7F2 e 5D0 ! 7F4 propicia uma emiss~ao na regi~ao do vermelho do espectro vis vel. As amostras dopadas com Tb3+ cont em uma banda muito intensa de excita c~ao na regi~ao UV (219 nm). Esta alta intensidade de excita c~ao resulta em espectros de emiss~ao bastante intensos. O aumento da concentra c~ao de Li+ reduz a intensidade de emiss~ao das amostras dopadas com Tb3+. Os dois picos com m aximo de emiss~ao referem-se as transi c~oes 5D3 ! 7F6 (380 nm) e 5D4 ! 7F5 (545 nm), resultando em uma emiss~ao na regi~ao do ciano do espectro vis vel. / São Cristóvão, SE

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Pesquisas e publicações sobre polímeros luminescentes vêm sendo desenvolvidas nos últimos anos devido à inovação acadêmica, porém ainda no âmbito nacional possuem aplicação industrial limitada. Marcadores ópticos processados são pouco explorados devido à dificuldade de processamento dos materiais poliméricos luminescentes com estabilidade de luminescência. Os materiais utilizados para o processamento de polipropileno luminescente foram Poliamida 6 (PA6) dopada com complexo sintetizado de [Eu(tta)3(H2O)2] obtida através do processo de diluição do polímero e técnica de derramamento. As poliolefinas, por serem inertes, não se adequam ao procedimento comum de dopagem, assim no presente trabalho, o polipropileno luminescente foi preparado indiretamente por dopagem com poliamida dopada com complexo de európio em processamento por extrusão. As técnicas de caracterização utilizadas foram a Análise Térmica (TG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Difração de Raios-X (XRD), Espectroscopia de infravermelho (FT-IR) e estudo das propriedades fotoluminescentes. A blenda PP/PA6:Eu(tta)3 processada apresentou propriedades luminescentes observadas nas transições intraconfiguracionais de bandas finas 4f6 - 4f6 relativas aos níveis de excitação de energia 7F0 → 5L6 (394nm), 7F0 → 5D3 (415nm), 7F0 → 5D2 (464nm), 7F0 → 5D1 (525nm) e 7F0 → 5D0 (578nm). Tanto a blenda de PP/PA6:Eu(tta)3 e os filmes de PA6:Eu(tta)3 quando expostos a luz UV (365nm) apresentaram luminescência vermelha. Os resultados de TG mostraram que sob atmosfera de O2 o PP dopado PA6:Eu(tta)3 apresentou maior estabilidade do que o PP puro. Neste trabalho foi possível processar PP/PA6:Eu(tta)3 com propriedades térmicas e fotoestabilidade, que permitem sua utilização com marcador óptico em processamentos. / Research and publications about luminescent polymers have been developed in the last years for the academic innovation; however the industrial application has been very limited in this area. Processed Optical markers are few explored due to the difficult to process luminescent polymeric materials with stable luminescence. The materials used of processing luminescent polypropylene (PP) were polyamide 6 (PA6) doped with europium complex [Eu(tta)3(H2O)2] obtained through the dilution and casting process. Due to their inercy, polyolefins do not fit into the common procedure of doping, in consequence, in this work luminescent polypropylene was indirectly prepared by polyamide 6 doped with europium complex through extrusion process. Product characterization was done using Thermalgravimetry analysis (TG), Differential Scanning Calorimetric (DSC), X-Ray Diffraction (XRD), Infrared spectroscopy (FTIR) and fotoluminescence of emission and excitation. The blend PP/PA6:Eu(tta)3 presented luminescent properties, after semi-industrial process, as observed in the narrow bands of intraconfiguration transitions - 4f6 relatives to energy levels 7F0 → 5L6 (394nm), 7F0 → 5D3 (415nm), 7F0 → 5D2 (464nm), 7F0 → 5D1 (525nm) e 7F0 → 5D0 (578nm) of emission spectrum. Red light of the pellets or film is emitted when excited in UV lamp (365nm). TG results showed under O2 atmosphere that PP doped with PA6:Eu(tta)3 was more stable than pure PP. In this work luminescent PP/PA6:Eu(tta)3 was processed with properties of thermal and photo stability which can be used as optical marker in polymer processing.

Pesquisas e publicações sobre polímeros luminescentes vêm sendo desenvolvidas nos últimos anos devido à inovação acadêmica, porém ainda no âmbito nacional possuem aplicação industrial limitada. Marcadores ópticos processados são pouco explorados devido à dificuldade de processamento dos materiais poliméricos luminescentes com estabilidade de luminescência. Os materiais utilizados para o processamento de polipropileno luminescente foram Poliamida 6 (PA6) dopada com complexo sintetizado de [Eu(tta)3(H2O)2] obtida através do processo de diluição do polímero e técnica de derramamento. As poliolefinas, por serem inertes, não se adequam ao procedimento comum de dopagem, assim no presente trabalho, o polipropileno luminescente foi preparado indiretamente por dopagem com poliamida dopada com complexo de európio em processamento por extrusão. As técnicas de caracterização utilizadas foram a Análise Térmica (TG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Difração de Raios-X (XRD), Espectroscopia de infravermelho (FT-IR) e estudo das propriedades fotoluminescentes. A blenda PP/PA6:Eu(tta)3 processada apresentou propriedades luminescentes observadas nas transições intraconfiguracionais de bandas finas 4f6 - 4f6 relativas aos níveis de excitação de energia 7F0 → 5L6 (394nm), 7F0 → 5D3 (415nm), 7F0 → 5D2 (464nm), 7F0 → 5D1 (525nm) e 7F0 → 5D0 (578nm). Tanto a blenda de PP/PA6:Eu(tta)3 e os filmes de PA6:Eu(tta)3 quando expostos a luz UV (365nm) apresentaram luminescência vermelha. Os resultados de TG mostraram que sob atmosfera de O2 o PP dopado PA6:Eu(tta)3 apresentou maior estabilidade do que o PP puro. Neste trabalho foi possível processar PP/PA6:Eu(tta)3 com propriedades térmicas e fotoestabilidade, que permitem sua utilização com marcador óptico em processamentos. / Research and publications about luminescent polymers have been developed in the last years for the academic innovation; however the industrial application has been very limited in this area. Processed Optical markers are few explored due to the difficult to process luminescent polymeric materials with stable luminescence. The materials used of processing luminescent polypropylene (PP) were polyamide 6 (PA6) doped with europium complex [Eu(tta)3(H2O)2] obtained through the dilution and casting process. Due to their inercy, polyolefins do not fit into the common procedure of doping, in consequence, in this work luminescent polypropylene was indirectly prepared by polyamide 6 doped with europium complex through extrusion process. Product characterization was done using Thermalgravimetry analysis (TG), Differential Scanning Calorimetric (DSC), X-Ray Diffraction (XRD), Infrared spectroscopy (FTIR) and fotoluminescence of emission and excitation. The blend PP/PA6:Eu(tta)3 presented luminescent properties, after semi-industrial process, as observed in the narrow bands of intraconfiguration transitions - 4f6 relatives to energy levels 7F0 → 5L6 (394nm), 7F0 → 5D3 (415nm), 7F0 → 5D2 (464nm), 7F0 → 5D1 (525nm) e 7F0 → 5D0 (578nm) of emission spectrum. Red light of the pellets or film is emitted when excited in UV lamp (365nm). TG results showed under O2 atmosphere that PP doped with PA6:Eu(tta)3 was more stable than pure PP. In this work luminescent PP/PA6:Eu(tta)3 was processed with properties of thermal and photo stability which can be used as optical marker in polymer processing.

Este trabalho apresenta a preparação, caracterização e estudos sobre as propriedades de fotoluminescência dos complexos de coordenação a partir de β-dicetonatos e salicilatos de terras raras trivalentes (βdicetonatos = acac- e tta-; salicilatos = Hsal- e TR3+ = Sm3+, Eu3+, Gd 3+e Tb3+) dopados nos polímeros PHB (poli3hidroxibutirato) e PMMA (polimetilmetacrilato). Os sistemas poliméricos foram caracterizados por meio das técnicas de microanálises de CHN, titulação complexométrica com EDTA, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, análises termogravimétricas TGA/DTG e difratometria de raios X (método do pó). Os dados de espectroscopia no IV evidenciaram a ocorrência da interação entre as matrizes poliméricas PHB e PMMA com os complexos de β-dicetonatos e salicilatos de TR.3+ As análises termogravimétricas TGA/DTG sugeriram o caráter anidro na maioria dos sistemas poliméricos dopados e apresentaram uma diminuição de termoestabilidade com o aumento da dopagem. Os difratogramas de raios X evidenciaram que os filmes poliméricos são semicristalinos e que cada uma das séries apresenta perfis espectrais semelhantes. A cristalinidade dos sistemas aumentou em função da porcentagem de dopagem e, ao mesmo tempo, mantémse independente da variação do íon TR3+ ou ligante de coordenação. Foram observados nos espectros de excitação dos complexos de TR3+ dopados nos polímeros PHB e PMMA supressão de luminescência das bandas finas oriundas das transições 4f4f proveniente dos íons TR3+. Os espectros de emissão dos sistemas PHB e PMMA dopados com os complexos de Gd3+, utilizadas técnicas do estado estacionário e resolvido no tempo, evidenciaram que os estados tripletos T do ligante tta mostraramse mais ressonantes com os níveis excitados 5D0 do íon Eu3+ e 4G5/2 do Sm3+. Por outro lado, os estados T dos ligantes acac e Hsal estão mais ressonantes com o nível emissor 5D4 do íon Tb.3+ Com base nos espectros de emissão dos sistemas PHB e PMMA dopados com complexos de Sm3+, Eu3+ e Tb3+ apresentaramse bandas características das transições intraconfiguracionais oriundas dos íons Sm3+ (4G5/2→6H5/2→11/2), Eu3+ (5D0→7FJ, J = 0—6) e Tb3+ (5D0→7FJ, J = 0—6) exibindo cores de emissões vermelhaalaranjada, vermelha e verde, respectivamente. Para a maioria dos filmes dopados houve supressão de luminescência em função do aumento da concentração da dopagem. As propriedades fotoluminescentes foram investigadas a partir dos dados espectrais dos sistemas PHB e PMMA dopados com complexos hidratados que mostraram, principalmente, bandas finas oriundas das transições 5D0&#85947F0—4 (Eu3+), dominados pela transição hipersensível 5D0—7F2 (~612 nm) indicando que íon Eu3+ encontrase em um ambiente químico não centrossimétrico. Os filmes PHB:Eu(tta)3 e PMMA:Eu(tta)3 apresentaram maiores valores de Ω2, sugerindo que o íon Eu3+ localizase em um ambiente químico mais polarizável. Os maiores valores de eficiência quântica de emissão do nível emissor 5D0 (η) foram para os filmes poliméricos dopados com o complexo [Eu(tta)3(H2O)2]. As cores das emissões dos sistemas poliméricos sintetizados neste trabalho possibilitam aplicações em sistemas tricolor, visto que suas emissões correspondem às cores primárias vermelho (Eu3+), azul (Gd3+) e verde (Tb3+). Os filmes PMMA:Gd(Hsal)3, apresentaram altas intensidades de emissão oriundas das transições T1→S0 do ligante salicilato, emitindo cor azul a temperatura ambiente (298 K). As matrizes poliméricas desempenham papéis essenciais nos processos de sensibilização luminescente dos sistemas contendo Eu3+ e Tb3+ e, portanto, atuam como Dispositivos Moleculares Conversores de Luz (DMCLs) / This work presents the preparation, characterization and studies of photoluminescence properties based on trivalent rare earth coordination complexes of βdiketonates and salicylates (β-diketonates = acac- and tta-; salicylates = Hsal- and RE3+ = Sm3+, Eu3+, Gd3+ and Tb3+) doped into polymers PHB (poly3hydroxybutyrate) and PMMA (polymethylmethacrylate). The polymer systems were characterized using techniques of CHN microanalysis, complexometric titration with EDTA, infrared absorption spectroscopy, thermogravimetric analysis TGA/DTG and Xray powder diffraction. Data from the IR spectroscopy revealed the occurrence of interaction between the PHB and PMMA polymer matrix with the RE3+ complex of βdiketonates and salicylates. The thermogravimetric analysis TGA/DTG suggested anhydrous character in most doped polymer systems and showed a decrease of thermal stability with increasing doping content. The Xray diffraction study showed that the polymer films are semicrystalline and each series presents spectral profiles similar to each other. The crystallinity of the polymeric systems increased according to the doping percentage and, at the same time, maintained independent to the alteration of RE3+ ion or the coordinated ligand. It was observed in the excitation spectra of PHB and PMMA polymer systems doped with RE3+-complexes luminescence quenching of narrow bands arising from the 4f4f transitions of RE3+ ions. In the emission spectra of PHB and PMMA systems doped with Sm3+, Eu3+ and Tb3+ complexes, characteristic emission bands arising from intraconfigurational transitions were observed from the ions Sm3+ (4G5/2→6H5/2,-11/2), Eu3+ (5D0→7FJ, J = 0-6) and Tb3+ (5D4→7FJ, J = 6-0), exhibiting orangered, red and green colour emission, respectively. Most of the doped films displayed concentration quenching of luminescence. Photoluminescence properties were investigated based on the spectroscopic data obtained for systems of PHB and PMMA doped with hydrated complexes. Particularly, emission bands arising from the 5D0→7F0-4 transitions (Eu3+) were dominated by the hypersensitive 5D07F2 transition (~612 nm), indicating that the Eu3+ ion is found in a noncentrosymmetric chemical environment. PHB:Eu(tta)3 and PMMA:Eu(tta)3 films showed high Ω2 values, suggesting that the Eu3+ ion is located in a more polarizable chemical environment. The highest values of emission quantum efficiency (η) of the 5D0 emitting level were found with those polymer films doped with [Eu(tta)3(H2O)2] complex. The emission colours of polymer systems synthesized in this work enabled their potential applications in fullcolour displays, since their emissions are the primary colours: red (Eu3+), blue (Gd3+) and green (Tb3+). The PMMA:Gd(Hsal)3 films exhibits intense blue colour emission arising from the T1→S0 transition of the salicylate ligand at room temperature (298 K). The polymer matrix performs an essential role in the luminescent sensitization processes for systems containing Sm3+, Eu3+, Gd3+ and Tb3+, hence the overall systems act as Light Conversion Molecular Devices (LCMDs)

Este trabalho apresenta a preparação, caracterização e estudos sobre as propriedades de fotoluminescência dos complexos de coordenação a partir de β-dicetonatos e salicilatos de terras raras trivalentes (βdicetonatos = acac- e tta-; salicilatos = Hsal- e TR3+ = Sm3+, Eu3+, Gd 3+e Tb3+) dopados nos polímeros PHB (poli3hidroxibutirato) e PMMA (polimetilmetacrilato). Os sistemas poliméricos foram caracterizados por meio das técnicas de microanálises de CHN, titulação complexométrica com EDTA, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, análises termogravimétricas TGA/DTG e difratometria de raios X (método do pó). Os dados de espectroscopia no IV evidenciaram a ocorrência da interação entre as matrizes poliméricas PHB e PMMA com os complexos de β-dicetonatos e salicilatos de TR.3+ As análises termogravimétricas TGA/DTG sugeriram o caráter anidro na maioria dos sistemas poliméricos dopados e apresentaram uma diminuição de termoestabilidade com o aumento da dopagem. Os difratogramas de raios X evidenciaram que os filmes poliméricos são semicristalinos e que cada uma das séries apresenta perfis espectrais semelhantes. A cristalinidade dos sistemas aumentou em função da porcentagem de dopagem e, ao mesmo tempo, mantémse independente da variação do íon TR3+ ou ligante de coordenação. Foram observados nos espectros de excitação dos complexos de TR3+ dopados nos polímeros PHB e PMMA supressão de luminescência das bandas finas oriundas das transições 4f4f proveniente dos íons TR3+. Os espectros de emissão dos sistemas PHB e PMMA dopados com os complexos de Gd3+, utilizadas técnicas do estado estacionário e resolvido no tempo, evidenciaram que os estados tripletos T do ligante tta mostraramse mais ressonantes com os níveis excitados 5D0 do íon Eu3+ e 4G5/2 do Sm3+. Por outro lado, os estados T dos ligantes acac e Hsal estão mais ressonantes com o nível emissor 5D4 do íon Tb.3+ Com base nos espectros de emissão dos sistemas PHB e PMMA dopados com complexos de Sm3+, Eu3+ e Tb3+ apresentaramse bandas características das transições intraconfiguracionais oriundas dos íons Sm3+ (4G5/2→6H5/2→11/2), Eu3+ (5D0→7FJ, J = 0—6) e Tb3+ (5D0→7FJ, J = 0—6) exibindo cores de emissões vermelhaalaranjada, vermelha e verde, respectivamente. Para a maioria dos filmes dopados houve supressão de luminescência em função do aumento da concentração da dopagem. As propriedades fotoluminescentes foram investigadas a partir dos dados espectrais dos sistemas PHB e PMMA dopados com complexos hidratados que mostraram, principalmente, bandas finas oriundas das transições 5D0&#85947F0—4 (Eu3+), dominados pela transição hipersensível 5D0—7F2 (~612 nm) indicando que íon Eu3+ encontrase em um ambiente químico não centrossimétrico. Os filmes PHB:Eu(tta)3 e PMMA:Eu(tta)3 apresentaram maiores valores de Ω2, sugerindo que o íon Eu3+ localizase em um ambiente químico mais polarizável. Os maiores valores de eficiência quântica de emissão do nível emissor 5D0 (η) foram para os filmes poliméricos dopados com o complexo [Eu(tta)3(H2O)2]. As cores das emissões dos sistemas poliméricos sintetizados neste trabalho possibilitam aplicações em sistemas tricolor, visto que suas emissões correspondem às cores primárias vermelho (Eu3+), azul (Gd3+) e verde (Tb3+). Os filmes PMMA:Gd(Hsal)3, apresentaram altas intensidades de emissão oriundas das transições T1→S0 do ligante salicilato, emitindo cor azul a temperatura ambiente (298 K). As matrizes poliméricas desempenham papéis essenciais nos processos de sensibilização luminescente dos sistemas contendo Eu3+ e Tb3+ e, portanto, atuam como Dispositivos Moleculares Conversores de Luz (DMCLs) / This work presents the preparation, characterization and studies of photoluminescence properties based on trivalent rare earth coordination complexes of βdiketonates and salicylates (β-diketonates = acac- and tta-; salicylates = Hsal- and RE3+ = Sm3+, Eu3+, Gd3+ and Tb3+) doped into polymers PHB (poly3hydroxybutyrate) and PMMA (polymethylmethacrylate). The polymer systems were characterized using techniques of CHN microanalysis, complexometric titration with EDTA, infrared absorption spectroscopy, thermogravimetric analysis TGA/DTG and Xray powder diffraction. Data from the IR spectroscopy revealed the occurrence of interaction between the PHB and PMMA polymer matrix with the RE3+ complex of βdiketonates and salicylates. The thermogravimetric analysis TGA/DTG suggested anhydrous character in most doped polymer systems and showed a decrease of thermal stability with increasing doping content. The Xray diffraction study showed that the polymer films are semicrystalline and each series presents spectral profiles similar to each other. The crystallinity of the polymeric systems increased according to the doping percentage and, at the same time, maintained independent to the alteration of RE3+ ion or the coordinated ligand. It was observed in the excitation spectra of PHB and PMMA polymer systems doped with RE3+-complexes luminescence quenching of narrow bands arising from the 4f4f transitions of RE3+ ions. In the emission spectra of PHB and PMMA systems doped with Sm3+, Eu3+ and Tb3+ complexes, characteristic emission bands arising from intraconfigurational transitions were observed from the ions Sm3+ (4G5/2→6H5/2,-11/2), Eu3+ (5D0→7FJ, J = 0-6) and Tb3+ (5D4→7FJ, J = 6-0), exhibiting orangered, red and green colour emission, respectively. Most of the doped films displayed concentration quenching of luminescence. Photoluminescence properties were investigated based on the spectroscopic data obtained for systems of PHB and PMMA doped with hydrated complexes. Particularly, emission bands arising from the 5D0→7F0-4 transitions (Eu3+) were dominated by the hypersensitive 5D07F2 transition (~612 nm), indicating that the Eu3+ ion is found in a noncentrosymmetric chemical environment. PHB:Eu(tta)3 and PMMA:Eu(tta)3 films showed high Ω2 values, suggesting that the Eu3+ ion is located in a more polarizable chemical environment. The highest values of emission quantum efficiency (η) of the 5D0 emitting level were found with those polymer films doped with [Eu(tta)3(H2O)2] complex. The emission colours of polymer systems synthesized in this work enabled their potential applications in fullcolour displays, since their emissions are the primary colours: red (Eu3+), blue (Gd3+) and green (Tb3+). The PMMA:Gd(Hsal)3 films exhibits intense blue colour emission arising from the T1→S0 transition of the salicylate ligand at room temperature (298 K). The polymer matrix performs an essential role in the luminescent sensitization processes for systems containing Sm3+, Eu3+, Gd3+ and Tb3+, hence the overall systems act as Light Conversion Molecular Devices (LCMDs)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The study describes the preparation, structural and optical characterization of Lithium Aluminate (LiAl5O8) pristine and doped with trivalent lanthanide ions (Ln3+ =Ce3+, Eu3+ or Tb3+). In this study, Lithium Aluminate pure and doped were produced via sol-gel route, using glucose anhydrous as polymer agent. Structural analysis was performed using X-rays di raction (XRD) and optical properties through photoluminescence spectroscopy. The X-ray di raction (XRD) patterns showed signi cant evidence of formation of the desired crystalline phase. Based on XRD patterns and using the Scherrer equation, it is estimated that all of the samples produced have a nanosize dimensions. The results revels stoichiometric variation of lithium and the incorporation of the dopant ion did not cause signi cant changes in the LiAl5O8. Photoluminescence measurement of (LiAl5O8) pristine and doped with Ce3+, Eu3+ or Tb3+, for samples with and without variation of lithium stoichiometry were performed. The Excitation and emission spectra of the LiAl5O8 pristine showed with wide and high intensity bands, all attributed to the Fe3+ ion. The presence of iron ions are attributed to its existence in precursor reagents. Excitation spectra of Ce3+, Eu3+ or Tb3+, have high intensity wide band and wavelengths of higher excitation intensity in the ultraviolet region (240-290 nm), all attributed the speci c intercon guration transitions of each dopant ion. Being for the ions Ce3+ and Tb3+ due to the transition 4f!5d, and for the ion Eu3+ due to the charge transfer between Oxygen and Europium. The emission spectra, exhibited high emission intensity in the blue colors when doped with Ce3+ ions, red when doped with Eu3+ ions and green with Tb3+ ions. Based on the emission spectra and chromaticity diagrams, it was possible to verify that the accomplishment of the stoichiometric variation of Lithium in uences quantitatively in the spectral emission, motivating a variation in the chromaticity coordinates. Therefore, it can conclude that the variation of the Lithium stoichiometry signi cantly changes the optical properties of the LiAl5O8 when doped Ce3+, Eu3+ or Tb3+. This is capable to emitting di erent color bands in the region of blue, red and green when exposed to ultraviolet radiation. / O presente estudo apresenta à sintetização, caracterização estrutural e óptica do Aluminato de Lítio (LiAl5O8) puro e dopado com íons lantanídeos trivalentes (Ln3+ = Ce3+, Eu3+ ou Tb3+). Os aluminatos de lítio puro e dopados foram produzidos através da rota de síntese via sol-gel, utilizando glicose anidra como agente polimerizador. A análise estrutural foi realizada por meio da difração de raios X (DRX), re namento Rietveld e óptica através da espectroscopia fotoluminescente. Os padrões de DRX evidenciaram de maneira signi cativa a formação da fase cristalina desejada, estando em conformidade com o padrão teórico mais aceito na literatura. Com base nos DRX e através da equação de Scherrer, estima-se que todas as amostras produzidas neste estudo apresentam-se com dimensões nanométricas. Mediante o re namento Rietveld, veri cou-se que o desvio estequiom étrico de lítio assim como à introdução do íon dopante não ocasionaram mudanças de grande relevância na formação estrutural do LiAl5O8. O estudo fotoluminescente do LiAl5O8 puro e dopado com Ce3+, Eu3+ ou Tb3+ para as amostras com e sem desvio de estequiometria de lítio foram realizados através dos espectros de excitação e emissão. Os espectros de excitação e emissão do LiAl5O8 puro apresentaram-se com bandas largas e de grande intensidade, todas atribuídas ao íon Fe3+. A presença do ferro é atribuída a sua existência nos reagentes precursores. Os espectros de excitação do Ce3+, Eu3+ ou Tb3+ se apresentam na forma de uma banda larga com alta intensidade e comprimentos de onda de maior intensidade de excitação na região do ultravioleta (240-290 nm), todas devidamente atribuídas as transições intercon guracionais especí cas de cada íon dopante, sendo para os íons Ce3+ e Tb3+ oriunda da transição 4f!5d, e para o íon Eu3+ devido à transferência de carga entre o oxigênio e o európio. Já os espectros de emissão, exibiram alta intensidade de emissão nas cores azul proveniente do Ce3+, vermelho devido a utilização do íon Eu3+ e verde oriundo do dopante Tb3+. Com base, nos espectros de emissão e pelos diagramas de cromaticidade, constatou-se que a realização do desvio estequiométrico de lítio in uência quantitativamente na formação espectral, motivando uma variação nas coordenadas de cromaticidade. Isto determina a mudança na cor de emissão do material, ou seja, a variação da estequiometria de lítio proporciona de maneira signi cativa mudanças nas propriedades ópticas do LiAl5O8 quando dopado. Portanto, obteve-se como resultado materiais com o mesmo padrão estrutural, capazes de emitir em diferentes faixas de cores na região do azul, vermelho e verde, quando expostos a radiação ultravioleta. / São Cristóvão, SE

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A new approach to describe the crystal field interaction in compounds that contains trivalent lanthanide ions is presented. It is considered the electrostatic balance of the optically active site, the effective charge of the central ion and the sign of crystal field parameters (CCP) as determinant factors in the crystal field interaction. The method of the first equivalent neighbours (MENN) was reformulated, and improvements in predicting the CCP and energy levels 7FJ of Eu3+ could be realized. Moreover, it was possible to predict the lanthanide-nearest neighbour interaction of load factors (Ln-NN), the maximum coverage of the wave functions of the interacting ions and energy levels levels structure of the 7FJ of Eu3+. The physically acceptable limits are designed to load factors and the maximum overlap of the wave functions of the interacting ions. The compounds studied have high symmetry and exhibit a first neighbourhood consisting of oxygen ions, fluorine or chlorine. The use of secular determinants solutions of the energy matrices served as an excellent theoretical framework for the development of the method, which is applied based on the simple overlap model (SOM). This allowed the description of the interaction of the crystalline field by a nonparametric method and simple application. In addition, it was predicted the wave functions overlap factor of the interacting ions, the total effective bonding charge of Eu3+, and the relationships and trends of the crystal field interaction with the chemical species of the NN and the type of Ln that makes up the main host matrix. Finally, it was possible to remodulate the MENN at a more theoretical method by using theoretical data. The results served to confirm the efficiency and accuracy of MENN in describing the interaction of the crystal field on systems containing trivalent lanthanide ions. / Uma nova abordagem na descrição da interação do campo cristalino em compostos contendo íons lantanídeos trivalentes é apresentada. São considerados o equilíbrio eletrostático do sítio opticamente ativo, a carga efetiva do íon central e o sinal dos parâmetros de campo cristalino (PCC) como fatores determinantes na descrição da interação de campo cristalino. O método dos primeiros vizinhos equivalentes (MENN) foi reformulado, e assim melhorias na previsão dos PCC e dos níveis de energia 7FJ do Eu3+ puderam ser realizadas. Além disso, foi possível prever fatores de carga de interação lantanídeo-primeiro vizinho (Ln-PV), o recobrimento máximo das funções de onda dos íons interagentes e estrutura dos níveis níveis de energia 7FJ do Eu3+. Foram estabelecidos limites fisicamente aceitáveis para os fatores de carga e para o recobrimento máximo das funções de onda dos íons interagentes. Os compostos estudados possuem alta simetria e apresentam uma primeira vizinhança composta por íons de oxigênio, flúor ou cloro. A utilização das soluções dos determinantes seculares das matrizes energéticas serviram como um excelente aporte teórico para o desenvolvimento do método, o qual é aplicado tendo por base o modelo de recobrimento simples (SOM). Isto permitiu a descrição da interação do campo cristalino por um método não paramétrico e de simples aplicação. Além disso, foi realizada a previsão do fator de recobrimento das funções de onda dos íons interagentes, carga efetiva total de ligação do Eu3+, e as relações e tendências da interação do campo cristalino com a espécie química dos PV, e o tipo de Ln que compõe a matriz hospedeira principal. Por fim, foi possível tornar o MENN um método mais teórico através da utilização de dados teóricos. Os resultados obtidos serviram para confirmar a eficiência e precisão do MENN na descrição da interação do campo cristalino em sistemas contendo íons lantanídeos trivalentes.