Luminescência persistente

A luminescência persistente é um fenômeno em que um material continua a emitir luz por um período de tempo após a fonte de excitação (como luz visível, radiação ultravioleta ou feixe de elétrons) ser removida. Esse período pode variar de segundos a várias horas.  Esse fenômeno ocorre devido à recombinação de elétrons excitados em níveis de energia mais baixos, o que permite que a luz seja emitida mesmo após a cessação da excitação. Materiais com luminescência persistente têm diversas aplicações, incluindo em dispositivos de iluminação, sinalização de emergência e em materiais de segurança.

Foram desenvolvidos no projeto temático diversos materiais luminescentes persistentes (PeL) com aplicação em compósitos vítreos e poliméricos. A pesquisa tem se concentrado principalmente na síntese de materiais como SrAl2O4:Eu²⁺,Dy³⁺, ZnGa₂O₄:Mn2+ e perovskitas dopadas com Pr3+ (NaNbO3, CaTiO3). O foco é explorar tanto os mecanismos de luminescência persistente desses materiais como a sinergia entre essas partículas luminescentes e matrizes de vidros ou polímeros, visando ampliar a aplicabilidade em dispositivos optoeletrônicos, biomateriais e sensores.

Uma das principais contribuições deste subprojeto é a incorporação de micropartículas luminescentes de SrAl2O4:Eu²⁺,Dy³⁺ em compósitos vítreos, utilizando o método de sinterização viscosa sem pressão, resultando em materiais translúcidos com luminescência persistente de até 12 minutos. Esses compósitos apresentaram compatibilidade química entre as micropartículas e a matriz vítrea de silicato, sem interação química indesejada, conforme revelado por microscopia eletrônica e análises de dispersão de energia por raios X (EDX). Esses resultados encontram-se publicados nos trabalhos desenvolvidos pelos pesquisadores do temático Lucas Rodrigues, Verônica Teixeira e Danilo Manzani.

Além do mais, foram desenvolvidos compósitos vítreos contendo Sr₂MgSi₂O₇²⁺,Dy³⁺, um material luminescente persistente comercial na cor azul, incorporado em uma matriz de K₂O-Li₂O-P₂O₅-Nb₂O₅. O compósito apresenta excelente transparência na região espectral entre 325 a 800 nm, com dispersão homogênea das micropartículas na matriz, comprovada por microtomografia. As micrografias de MEV e o mapeamento por espectroscopia Raman indicaram a integridade das partículas incorporadas, sem dissolução visível na escala microscópica. As propriedades ópticas não foram alteradas pela incorporação do PeL no vidro, conforme evidenciado pelas curvas de luminância e termoluminescência, apesar de um leve deslocamento da banda de termoluminescência em 20°C. Esse estudo encontra-se na dissertação de mestrado do aluno Victor Silva, sob orientação do Prof. Danilo Manzani.

Também, a pesquisa contou com a fabricação de filmes finos luminescentes utilizando nanopartículas de ZnGa₂O₄:Mn2+ (ZGO) sintetizadas por métodos hidrotermal e de sinterização assistida por micro-ondas. Esses filmes, quando incorporados em matrizes de hidroxi-propil-metilcelulose (HPMC), mostraram uma emissão verde persistente e promissora para aplicações como dispositivos optoeletrônicos flexíveis. A caracterização detalhada desses materiais, incluindo nanomapeamentos com radiação Síncrotron na linha Carnauba por fluorescência de raios X (XRF) e luminescência excitada por raios X (XEOL), confirmou a integridade estrutural das nanopartículas após o processo de fabricação. Esses resultados encontram-se publicados em artigo dos pesquisadores do temático Lucas Rodrigues e Verônica Teixeira.