Síntesis, caracterización y amplificación de la luminiscencia de espinelas y wolframitas dopadas

Abstract

El enfoque de este trabajo de tesis tiene como objetivo estudiar la amplificación de señales luminiscentes de óxidos inorgánicos tipo espinela y tipo wolframita al interactuar con una superficie funcionalizada de nanopartículas de oro y plata. Se estudió el efecto que producen estas superficies en la luminiscencia de diferentes óxidos dopados con un 5 % mol de Cr3+ y Eu3+. Para lograr este propósito, estos cationes se insertaron en diferentes compuestos: tipo espinela AAl2O4 y tipo wolframita, AWO4, donde A = Zn, Mg. Los materiales tipo espinela se sintetizaron por el método del citrato sol-gel mientras que los tipo wolframita fueron sintetizados por el método del estado sólido. La caracterización estructural de estos óxidos indica que los dopantes se insertan homogéneamente dentro de la estructura y que no quedan aislados formando islas. La caracterización espectroscópica muestra que para todos los compuestos dopados con Eu3+ la emisión de estos materiales se debe a la transición D0 5→FJ 7, J = 0, 1, 2, 3, 4, mientras que para los compuestos dopados con Cr3+ se debe a la transición E 2 →A 42, llamada comúnmente “línea fonónica cero”. Por otro lado, se sintetizaron nanopartículas de oro y de plata por el método del citrato, y recubiertas con SiO2, las que fueron depositadas sobre vidrio funcionalizado. Las NPs quedan distribuidas homogéneamente en la superficie. Finalmente, empleando la técnica de spin-coating, se depositó sobre la superficie modificada con NPs@SiO2 el material inorgánico dopado con Eu3+ y Cr3+, llegándose a obtener factores de amplificación de la luminiscencia de 2,5 veces para los materiales dopados con Cr3+ y 4,5 veces para los materiales dopados con Eu3+.

The aim of this work deals with the study of enhanced luminescence of spinel-type and wolframite-type inorganic oxides when they interact with a functionalized surface of gold and silver nanoparticles. The effect that these surfaces produce on the luminescence of different oxides doped with 5% mol of Cr3+ and Eu3+ was studied. To achieve this purpose, these cations were inserted into different compounds: spinel-type AAl2O4 and wolframite-type, AWO4, where A = Zn, Mg. Spinel-type materials were synthesized by the sol-gel citrate method, while wolframite-type materials were synthesized by the solid-state method. The structural characterization of these oxides indicates the dopants are inserted homogeneously within the structure and that they are not isolated forming islands. The spectroscopic characterization shows that for all compounds doped with Eu3+ the emission of these materials is due to the transition D0 5→FJ 7, J = 0, 1, 2, 3, 4, while for compounds doped with Cr3+ it is due to the transition E 2 →A 42, commonly called “zero phononic line”. On the other hand, gold and silver nanoparticles were synthesized by the citrate method, and they were coated with SiO2, which were deposited on functionalized glass. The NPs are homogeneously distributed on the surface. Finally, using the spin-coating technique, the inorganic material doped with Eu3+ and Cr3+ was deposited on the modified surface with NPs@SiO2, obtaining amplification factors of luminescence intensity of 2.5-fold for materials doped with Cr3+ and 4.5-fold for materials doped with Eu3+.