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https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/19988
Tipo de Documento: | Tese |
Título : | Influência do teor de oxigênio nas propriedades estruturais e ópticas do sistema yf-yof aplicável em sensores ópticos sem contato |
Autor : | Cruz, Bárbara Matos |
Fecha de publicación : | 23-feb-2024 |
Director(a): | Macedo, Zélia Soares |
Co-Director(a): | Lilge, Tatiane Strelow |
Resumen: | Na biomedicina, pequenas variações locais de temperatura nas células podem indicar distúrbios de saúde como crescimento e aparecimento de células cancerígenas, inflamações e outras patologias. Atualmente, o desenvolvimento de novas metodologias para detectar e tratar essas doenças que causam menos efeitos colaterais é amplamente explorado para minimizar muitos métodos invasivos utilizados nos pacientes. Assim, a capacidade de aferir a temperatura de uma célula com termômetro sem contato está sendo muito estudada com compostos inorgânicos, onde as técnicas podem ser menos invasivas, com resposta rápida e grande estabilidade. Com base em materiais inorgânicos destacados na literatura, foi estudada neste trabalho a síntese de dois materiais à base de ítrio: YF3 (YF) e Y7O6F9 (YOF). Para obter uma resposta óptica desses materiais, íons de Nd3+ a 1% em mol foram inseridos no sítio do Y3+. A escolha do Neodímio como dopante se deve à sua excitação e emissão na primeira janela biológica (650–950 nm), muito importante para aplicações biológicas. A nucleação e o crescimento das partículas de YF foram realizados pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas, utilizando temperatura de 140 ºC por 1h. Este método é tido como ecologicamente correto e muito promissor para sintetizar materiais devido à sua baixa temperatura e tempo de tratamento térmico, principalmente na síntese de fluoretos. Para obter YOF, foi utilizada uma segunda etapa: após a reação hidrotérmica, as partículas de YF foram tratadas termicamente. Após a calcinação, o produto obtido foi uma fase cristalina correspondente ao YOF. Os resultados estruturais foram analisados por medidas de DRX e XPS. Os padrões de difração mostram a formação com sucesso do YF, e do YOF com aumento de temperatura. Na análise por XPS percebeu-se o aumento do teor de oxigênio com o aumento da temperatura de tratamento térmico. A morfologia e o tamanho das partículas foram analisados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), que mostram a morfologia das partículas em forma de bastão e tamanhos submicrométricos. Por meio da absorção óptica foi possível ver as principais transições, típicas do neodímio. Análises ópticas, baseadas na metodologia da razão de intensidade de luminescência (RIL), foram utilizadas para investigar a sensibilidade das amostras à temperatura e como a inserção de oxigênio influencia na sensibilidade relativa (Sr) dos materiais em estudo. É relevante destacar que as potências utilizadas nos lasers de 800 nm (6,2 mW) e 660 nm (11 mW) são consideradas baixas conforme a MPE (maximum permissible exposure) para a pele humana, um parâmetro que define a densidade de potência do laser segura para aplicações biológicas sem risco de danos. Além disso, a baixa potência dos lasers, aliada aos valores de sensibilidade obtidos com uma baixa concentração de dopagem nas amostras, juntamente com a excitação e emissão na primeira janela biológica, sugere que os compostos estudados, dopados com neodímio, são promissores para uso em sensores ópticos luminescentes. |
Resumen : | In biomedicine, little local temperature variations in cells can indicate health disorders like growth and appearance of carcinogen cells, inflammations, and other pathologies. Nowadays, the development of new methodologies to detect and treat these illnesses causing less side effects are widely explored to minimize many invasive methods used in patients. So, the ability to infer the temperature of a cell with a non-contact thermometer is being very studied with inorganic compounds, where the techniques can be less invasive, with fast response and great stability. Based on inorganic materials highlighted in the literature, were studied is this work, the synthesis of two Yttrium-based materials: YF3 (YF) and Y7O6F9 (YOF). To improve the optical response of these materials, 1 mol% Nd3+ ions were inserted into the Y3+ site. The choice of Neodymium as dopant is due its excitation and emission in the first biological window (700–950 nm), very important to biological applications. The nucleation and growth of YF particles was performed by the microwave-assisted hydrothermal method, using a temperature of 140 ºC for 1h. This method is an eco-friendly route and very promising to synthesize materials due its low temperature and time of heat treatment, mainly on fluorides synthesis. To obtain YOF, a second step was used: after the hydrothermal reaction, the YF particles were thermally treated. After calcination, the final product obtained was a crystalline phase corresponding to YOF. The structural results were analyzed using XRD and XPS measurements. Diffraction patterns show successful formation of YF, and YOF with posterior increasing temperature. In XPS analysis, an increase of oxygen content was noticed within increasing thermal treatment temperature. The morphology and size of particles was analyzed by scanning electron microscopy (SEM), showing rod-like shape morphology particles and submicrometer sizes. Through optical absorption it was possible to observe the main transitions, typical of neodymium. Optical analyzes, based on Luminescence Intensity Ratio (LIR) methodology were used to investigate sensibility of samples to temperature, and how the insertion of oxygen influences the relative sensibility (Sr) of materials under study. It is important to highlight that the powers used in 800 nm (6.2 mW) and 660 nm (11 mW) CW lasers are considered low according to the MPE (maximum permissible exposure) for human skin, a parameter that defines the power density of the safe laser for biological applications without risk of damage. In addition, the low power of the lasers, combined with the sensitivity values obtained with a low doping concentration in the samples, with excitation and emission in the first biological window, suggest that the studied compounds, doped with neodymium, are promising in luminescent optical sensors field. |
Palabras clave : | Fluoreto de ítrio Método hidrotérmico assistido por micro-ondas Oxifluoreto de ítrio Oxigênio Termômetro luminescente Método RIL yttrium fluoride Microwave-assisted hydrothermal method Yttrium oxyfluoride Oxygen Luminescent thermometer LIR method |
Área CNPQ: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
Patrocinio: | Fundação de Apoio a Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe - FAPITEC/SE Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES |
Idioma : | por |
Institución: | Universidade Federal de Sergipe (UFS) |
Programa de Posgrado: | Pós-Graduação em Física |
Citación : | CRUZ, Bárbara Matos. Influência do teor de oxigênio nas propriedades estruturais e ópticas do sistema yf-yof aplicável em sensores ópticos sem contato. 2024. 96 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2024. |
URI : | https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/19988 |
Aparece en las colecciones: | Doutorado em Física |
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