Materiales emisores de luz en estado sólido : caracterización y estudio de propiedades ópticas de compuestos de coordinación de europio(III) y terbio(III)

Abstract

Los materiales emisores de luz basados en iones lantánidos han sido ampliamente estudiados durante los últimos años, debido a sus aplicaciones en diversas áreas de la ciencia y la tecnología, siendo utilizados por ejemplo en pantallas de dispositivos electrónicos, iluminación LED, sondas luminiscentes, imagenología, etc. Se ha comprobado que, al ajustar las proporciones de los componentes de emisiones roja y verde en un compuesto basado en iones lantánidos, se pueden obtener múltiples colores, e incluso la emisión de luz blanca. En el contexto del estudio de este tipo de materiales, en el presente trabajo se abordan las síntesis, caracterizaciones y estudios de propiedades luminiscentes de distintos compuestos de coordinación basados en EuIII y/o TbIII con ligandos macrocíclicos tipo Base de Schiff. Se presentan 4 compuestos de coordinación homometálicos, denominados complejos precursores, que constan de un centro metálico de europio(III) o de terbio(III), los cuales presentan emisiones rojas y verdes, respectivamente. Se presentan además distintos compuestos de coordinación preparados mediante la combinación de los complejos precursores mencionados con el ligando puente 1,4-bencenodicarboxilato (BDC), formando así compuestos dinucleares homometálicos y heterometálicos. Los compuestos de coordinación dinucleares heterometálicos se prepararon con distintas proporciones de EuIII/TbIII, con la finalidad de que mediante la combinación de las emisiones de sus componentes los materiales obtenidos se comporten como emisores de luz blanca. Los compuestos fueron caracterizados en estado sólido y a temperatura ambiente mediante espectroscopia infrarroja, difracción de rayos X, análisis termogravimétrico, reflectancia difusa y espectroscopia de emisión, y además se realizaron cálculos de parámetros de energía utilizando el software LUMPAC (1.4.1). En los estudios de las propiedades luminiscentes de los compuestos sintetizados se identifican las señales características de emisión de los centros metálicos de europio(III) y de terbio(III), lo que indica que los ligandos utilizados son capaces de sensibilizar a estos iones metálicos. Todos los compuestos heterometálicos estudiados presentaron emisiones de colores cercanos al blanco ideal (definido en CIE como 0,333, 0,333), lo cual corrobora que, en compuestos de coordinación de este tipo, la combinación de centros metálicos de europio(III) y terbio(III) en las proporciones adecuadas permite obtener emisiones blancas.

Lanthanide based light emitting materials have been widely studied in recent years due to their applications in different areas of science and technology, being used in displays of electronic devices, LED lighting, luminescent probes, imaging, etc. It has been found that by adjusting the proportions of the components with red and green emission in a lanthanide based compound, multiple colors and even white light emission can be obtained. In this context, the synthesis, characterizations, and studies of luminescent properties of several coordination compounds based on Eu III and/or Tb III with Schiff Base type macrocyclic ligands are addressed. Herein , f our homometallic coordination compounds are presented, named as “ precursor complexes ””, consisting of a europium(III) or terbium(III) metal center, which present red and green emission , In addition, several coordination compounds were prepared by combining th ese precursor complexes with a bridging ligand (1,4 benzenedicarboxylate, BDC), thu s forming homometallic and heterometallic dinuclear coordination compounds. The h eterometallic dinuclear compounds were prepared using different proportions of Eu III /Tb III , aiming to obtain white light emitting materials by the combination of the emission of their components. The compounds were characterized in solid state at room temperature by infrared spectroscopy, X ray diffraction, thermogravimetric analysis, diffuse reflectance and emission spectroscopy Also, some e nergy parameter calculations were performed using the LUMPAC software (1.4.1) Through luminescence studies the characteristic emission bands of both metal centers, europium(III) and terbium(III), were identified . This fact indicates that the used ligands were capable to sensitize the mentioned lanthanide ions. All the studied heterometallic compounds showed color emissions near to the “ideal white” (in CIE defined as 0.333, 0.333), which corroborates that in this type of coordination compounds, the combination of the appropriate proportions of europium(III) and terbium(III) me tal ce nters allows to obtain white emission.