Modificaciones químicas de nanofósforos rojos con múltiples aplicaciones: hacia diseños con mayor eficiencia luminiscente

Abstract

Los materiales luminiscentes inorgánicos o fósforos poseen diversas aplicaciones fotónicas, optoelectrónicas y biomédicas. Cada de una de ellas presenta diferentes requerimientos, y actualmente están orientadas hacia el diseño de nanoestructuras con alta eficiencia luminiscente. Seleccionada la matriz o cristal huésped del fósforo, las estrategias convencionales para aumentar la luminiscencia consisten en optimizar la concentración de iones activadores y sensibilizadores; y en modificar la superficie por pasivación o funcionalización. Adicionalmente, la forma y dimensión de las nanoestructuras se pueden controlar mediante la selección del método de síntesis y por transformaciones estructurales específicas. Todos estos aspectos se han revisado recientemente para nanosondas activadas con Eu3+ y motivaron el desarrollo de este proyecto sustentado por antecedentes previos del grupo de trabajo. Particularmente, se propone optimizar la luminiscencia de nanoestructuras de LaPO4: Eu3+, combinando la sensibilización por co-dopado homovalente y la pasivación superficial por recubrimiento. Esta última modificación se podrá extender a otros ortocompuestos de lantano activados con Eu3+, utilizando un procedimiento adaptado de precipitación controlada. Como herramientas de análisis de los fósforos rojos se emplearán las siguientes técnicas instrumentales: fluorescencia de rayos X (XRF), espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS), análisis térmogravimétrico y diferencial (TGA-DTA), calorimetría de barrido diferencial (DSC), difracción de rayos X (XRD), espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), espectroscopía laser Raman (LRS), espectroscopía de resonancia paramagnética (EPR), microscopía electrónica de barrido y de transmisión (SEM y TEM), espectroscopía de fotoluminiscencia (PLS) y microscopía laser confocal (CLM).

Inorganic luminescent materials or phosphors have different photonic, optoelectronic and biomedical applications with diverse requirements. Recently, they are aimed to the design of nanostructures with high luminescent efficiency. Once selected the matrix or host crystal of the phosphor, the optimizing the concentration of sensitizer and activator ions and the modifying the surface by passivation or functionalization are the conventional strategies to enhance the luminescence. Additionally, both the shape and dimension of the nanostructures can be controlled by the selection of the synthesis method and specific structural transformations. All these aspects have been recently reviewed for Eu3+-activated nanoprobes and motivated the development of this project, supported by previous background of the working team. This project is focused on enhancing the luminescence of LaPO4: Eu3+ nanostructures, combining the sensitization by homovalent co-doped and the surface passivation by coating. This last modification may be extended to other Eu3+-activated lanthanum orthocompounds, using an adapted method of controlled precipitation. The following characterization techniques will be employed: X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), thermogravimetric and differential analysis (TGA-DTA), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), laser Raman spectroscopy (LRS), paramagnetic resonance spectroscopy (EPR), scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM), photoluminescence spectroscopy (PLS) and confocal laser microscopy (CLM).