Sintesi e caratterizzazione spettroscopica di TiO2 e ossidi misti nanostrutturati attivati con ioni metallici luminescenti
Scheda Progetto di ricerca
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- Data inizio
- 1 settembre 2005
- Durata (mesi)
- 24
- Dipartimenti
- Biotecnologie
- Responsabili (o referenti locali)
- Speghini Adolfo
Descrizione
Nella prima fase del progetto saranno preparati titania e ossidi metallici misti attivati con ioni lantanidi e di metalli di transizione sotto forma di polveri nanocristalline impiegando tecniche ad alta temperatura (sintesi per combustione), tecniche in soluzione e sintesi sotto pressione (solvotermale). In particolare, saranno preparati i seguenti materiali:
- TiO2 attivata con ioni lantanidi trivalenti (ad esempio Eu3+, Er3+, Ho3+) per via solvotermale e mediante tecnica sol-gel;
- Gd3Al5O12, Gd3Ga5O12, Lu3Al5O12, GdAlO3 e LuAlO3, attivati con ioni lantanidi luminescenti (Eu3+, Er3+, Ho3+, Yb3+, Nd3+) mediante sintesi per combustione da soluzione (propellant synthesis) a partire da una soluzione acquosa contenente i nitrati metallici e carboidrazide, e per sintesi solvotermale;
- niobati misti di bario e stronzio (SrxBa1-xNb2O6, x=0.25-0.75) a partire da una soluzione contenente i nitrati od ossalati metallici, per sintesi solvotermale o con metodo in soluzione sol-gel (Pechini).
I materiali ottenuti saranno quindi caratterizzati usando tecniche di spettroscopia vibrazionale (FTIR e Raman).
Si procederà quindi in una seconda fase, allo studio delle proprietà spettroscopiche (assorbimento e luminescenza) sia a temperatura ambiente che a bassa temperatura dei materiali sintetizzati. In particolare, verranno misurati gli spettri di assorbimento o riflettanza diffusa nel visibile e nell'infrarosso e gli spettri di luminescenza nel visibile eccitati da varie sorgenti laser, in particolare da un laser ad Argon (a radiazione continua) e da un laser a coloranti pulsato pompato da un laser Nd-YAG, avente una durata dell'impulso di circa 10 ns. Ove possibile, si procederà alla misura degli spettri di eccitazione della luminescenza impiegando uno spettrofluorimetro convenzionale. Inoltre, eccitando con il laser pulsato nella zona dell'infrarosso, si procederà alla misura di spettri di luminescenza nel visibile (fenomeno di upconversion). Saranno inoltre ottenute informazioni sulla dinamica degli stati eccitati degli ioni lantanidi misurando le curve di decadimento della luminescenza a seguito di eccitazione pulsata.
Verranno quindi ottenute informazioni sulle probabilità di assorbimento e di emissione, anche sulla base della teoria di Judd-Ofelt, sulle rese quantiche di luminescenza e sui meccanismi di rilassamento degli stati eccitati. Saranno di conseguenza valutate le potenzialità applicative dei sistemi oggetto di studio nel settore dei materiali per dispositivi ottici. Le metodiche sperimentali di sintesi saranno inoltre ottimizzate allo scopo di ottenere materiali in cui sia minimo il rilassamento non radiativo e massima l'efficienza della luminescenza.
- TiO2 attivata con ioni lantanidi trivalenti (ad esempio Eu3+, Er3+, Ho3+) per via solvotermale e mediante tecnica sol-gel;
- Gd3Al5O12, Gd3Ga5O12, Lu3Al5O12, GdAlO3 e LuAlO3, attivati con ioni lantanidi luminescenti (Eu3+, Er3+, Ho3+, Yb3+, Nd3+) mediante sintesi per combustione da soluzione (propellant synthesis) a partire da una soluzione acquosa contenente i nitrati metallici e carboidrazide, e per sintesi solvotermale;
- niobati misti di bario e stronzio (SrxBa1-xNb2O6, x=0.25-0.75) a partire da una soluzione contenente i nitrati od ossalati metallici, per sintesi solvotermale o con metodo in soluzione sol-gel (Pechini).
I materiali ottenuti saranno quindi caratterizzati usando tecniche di spettroscopia vibrazionale (FTIR e Raman).
Si procederà quindi in una seconda fase, allo studio delle proprietà spettroscopiche (assorbimento e luminescenza) sia a temperatura ambiente che a bassa temperatura dei materiali sintetizzati. In particolare, verranno misurati gli spettri di assorbimento o riflettanza diffusa nel visibile e nell'infrarosso e gli spettri di luminescenza nel visibile eccitati da varie sorgenti laser, in particolare da un laser ad Argon (a radiazione continua) e da un laser a coloranti pulsato pompato da un laser Nd-YAG, avente una durata dell'impulso di circa 10 ns. Ove possibile, si procederà alla misura degli spettri di eccitazione della luminescenza impiegando uno spettrofluorimetro convenzionale. Inoltre, eccitando con il laser pulsato nella zona dell'infrarosso, si procederà alla misura di spettri di luminescenza nel visibile (fenomeno di upconversion). Saranno inoltre ottenute informazioni sulla dinamica degli stati eccitati degli ioni lantanidi misurando le curve di decadimento della luminescenza a seguito di eccitazione pulsata.
Verranno quindi ottenute informazioni sulle probabilità di assorbimento e di emissione, anche sulla base della teoria di Judd-Ofelt, sulle rese quantiche di luminescenza e sui meccanismi di rilassamento degli stati eccitati. Saranno di conseguenza valutate le potenzialità applicative dei sistemi oggetto di studio nel settore dei materiali per dispositivi ottici. Le metodiche sperimentali di sintesi saranno inoltre ottimizzate allo scopo di ottenere materiali in cui sia minimo il rilassamento non radiativo e massima l'efficienza della luminescenza.
Enti finanziatori:
- Ateneo
-
Finanziamento: assegnato e gestito dal dipartimento
Programma: RICATENEO - Finanziamenti d'Ateneo per la Ricerca Scientifica
Partecipanti al progetto
- Marco Giovanni Bettinelli
- Professore ordinario
- Matteo Daldosso
- Daniele Falcomer
- Adolfo Speghini
- Professore associato
- Erica Viviani
- Tecnico-Amministrativo
