Tesis doctoral de Rosa Martín Rodríguez
El trabajo resumido en esta tesis se ha llevado a cabo dentro del grupo de altas presiones y espectroscopia de la universidad de cantabria y tiene dos objetivos principales. Por un lado, se han estudiado las propiedades ópticas de distintos iones de metales de transición y tierras raras en diversas redes aislantes. Se han realizado medidas experimentales de luminiscencia, absorción, tiempo de vida y espectroscopia resuelta en tiempo. Concretamente, uno de los objetivos principales ha sido establecer los mecanismos responsables de la luminiscencia de upconversion (uc) de los materiales estudiados, y los requerimientos estructurales para aumentar su eficiencia. Para ello se han comparado diversos métodos de síntesis así como diferentes concentraciones de impurezas. Asimismo, se han investigado transiciones de fase a alta presión en semiconductores con tamaño de partícula en el rango de los nanómetros mediante absorción óptica, espectroscopia raman y difracción de rayos x. los procesos de uc permiten obtener luz visible de forma eficiente tras la excitación en el infrarojo (ir). El estudio de materiales que presentan luminiscencia de uc atrae un gran interés por sus posibles aplicaciones tales como materiales láser, marcadores biológicos, fósforos o para mejorar la eficiencia de células solares. la mayoría de los estudios de uc involucran combinaciones de iones de tierras raras, en particular, el yb3+ es un excelente candidato para inducir uc en otros iones. En este trabajo se han caracterizado estructural y espectroscópicamente nanopartículas de y2o3: er3+, yb3+, nayf4: er3+, yb3+, así como nanocristales de gd3ga5o12 (ggg) e y3al5o12 (yag) co-dopados con tb3+-yb3+ y eu3+-yb3+ preparadas usando diversos métodos de síntesis. Los procesos de uc en los materiales dopados con iones que poseen niveles de energía resonantes, tales como er3+ e yb3+, se han asignado a mecanismos de absorción de estado excitado (gsa/esa) y transferencia de energía (gsa/etu). Por el contrario, la luminiscencia de uc en los sistemas con tb3+-yb3+ o eu3+-yb3+ se ha explicado de acuerdo con el mecanismo de sensitización cooperativa. al contrario que las transiciones f-f en las tierras raras, las transiciones d-d de los metales de transición son mucho más sensibles al entorno, por ejemplo, el mn2+ puede emitir desde la región azul hasta la roja del espectro, dependiendo del campo cristalino generado por la red en la que se encuentre. Por ello, la combinación de iones de lantánidos y metales de transición extiende las posibilidades de sintonización de la luminiscencia de uc a través de cambios en las energías de los estados involucrados. La emisión de uc en sistemas mixtos metal de transición-lantánido fue observada por primera vez en csmncl3 y rbmncl3 dopados con yb3+ sólo a bajas temperaturas. En este trabajo se ha observado por primera vez luminiscencia verde de uc en el sistema lamgal11o19 (lma): mn2+, yb3+ hasta 650 k. Asimismo se ha llevado a cabo un estudio espectroscópico exhaustivo de este material analizando la dependencia de sus propiedades de uc con la concentración de impurezas y la temperatura. las técnicas de alta presión pueden modificar la simetría y la fuerza del campo cristalino de un material, por ello resultan muy útiles a la hora de obtener información acerca de las propiedades ópticas de un ión, especialmente en el caso de los metales de transición. en este trabajo se han investigado las propiedades ópticas de nanopartículas de ggg impurificadas con cr3+ en función de la temperatura (en el rango 25-300 k) y de la presión (hasta 20 gpa). Este sistema resulta particularmente interesante debido a que el cr3+ se encuentra cerca del punto de cruzamiento de estados excitados 4t2-2e y el estado desde el que tiene lugar la emisión es una mezcla de ambos estados excitados. por último, se han estudiado las propiedades ópticas y estructurales de nanopartículas de cds y zncoo a alta presión. Las propiedades de los semiconductores nanocristalinos pueden ser muy distintas de las del material masivo (bulk ). En particular, se ha demostrado anteriormente un aumento de la presión de transición así como una disminución de la temperatura de fusión al disminuir el tamaño de partícula. En este estudio, se ha visto que las nanopartículas de cds presentan una transición de fase zinc-blenda (zb) -nacl en torno a 6 gpa. En el caso de zno impurificado con co2+ se han estudiado los efectos de la transición de fase empleando el co2+ como sonda local. La transición de fase irreversible wurtzita (w) – nacl en nanocristales de zncoo tiene lugar progresivamente y se completa a 14-15 gpa.
Datos académicos de la tesis doctoral «Síntesis, caracterización estructural y estudio espectroscópico de materiales nanocristalinos y microcristalinos«
- Título de la tesis: Síntesis, caracterización estructural y estudio espectroscópico de materiales nanocristalinos y microcristalinos
- Autor: Rosa Martín Rodríguez
- Universidad: Cantabria
- Fecha de lectura de la tesis: 18/02/2011
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Rafael Valiente Barroso
- Tribunal
- Presidente del tribunal: alfredo Segura García del río
- marco Bettinelli (vocal)
- andries Meijerink (vocal)
- victor Lavin della ventura (vocal)