Nanopartículas fluorescentes de LaF3 : Er3+, Yb3+ sintetizadas por el método Wet Chemistry y su caracterización usando espectroscopia óptica, DRX y microscopía electrónica

Abstract

Se han sintetizado nanopartículas LaF3: Er3+, Yb3+, emisoras de luz por upconversion, utilizando el método de wet chemistry seguido de un tratamiento térmico a temperaturas de 400°C, 500°C y 600°C. En estas nanopartículas, la luminiscencia se atribuye al proceso de Upconversion, donde se observan emisiones de transiciones radiativas verdes y rojas bajo una radiación NIR de 980nm. Los resultados del upconversion revelaron la dependencia de las emisiones con las concentraciones de Er3+ e Yb3+ en la síntesis de estas nanopartículas, así como su dependencia con el tratamiento térmico al que fueron sometidas. En todos los casos se observaron máximos de intensidad a 525nm, 546nm y 668nm. Por medio de espectros de reflectancia difusa, se obtuvieron las bandas de absorción de iones Er3+ e Yb3+. Por otro lado, se realizaron mediciones de fotoluminiscencia para la identificación de las bandas de emisión del Er3+ en el rango visible. Además, para confirmar la presencia de LaF3, las muestras obtenidas se analizaron usando difracción de rayos X y mostraron una buena correspondencia con la fase hexagonal LaF3 con parámetros reticulares, a, b = 7,1850 Å y c = 7,351 Å. También se observó que el tamaño de las nanopartículas puede ajustarse variando la temperatura del tratamiento térmico. Posteriormente, se obtuvieron datos de morfología e información adicional sobre la naturaleza cristalina del material utilizando la técnica de microscopía electrónica. Por lo tanto, a partir de los resultados de la difracción de rayos X y la espectroscopia óptica, se verificó que el incremento de la temperatura en el tratamiento térmico de las nanopartículas influyó significativamente en su tamaño, morfología e intensidad luminiscente.

It has been possible to synthesize LaF3: Er3+, Yb3+ nanoparticles, which are light emitters by upconversion, using the Wet chemistry method followed by a thermal treatment at temperatures of 400°C, 500°C and 600°C. In these nanoparticles, luminescence is attributed to upconversion process, where green and red radiative transitions emissions are observed under NIR irradiation of 980nm. The upconversion results revealed the emission dependence with Er3+ and Yb 3+ concentrations in the synthesis of these nanoparticles, as well as their dependence with thermal treatment to which they were subjected, being in all case the most intense at 525nm, 546nm and 668nm. By means of diffuse reflectance spectra, the absorption bands of Er3+ and Yb3+ ions were obtained. On the other hand photoluminescence measurements were made for the identification of emission bands in Er3+, in the visible range. Furthermore, in order to confirm the presence of LaF3, the obtained samples were analyzed using X-ray diffraction and showed a good correspondence with the LaF3 hexagonal phase with lattice parameters, a, b = 7.1850Å and c = 7,351Å . It was also observed that nanoparticles size can be adjusted by varying the temperature of the heat treatment. Subsequently, morphology data and additional information about crystalline nature of the material was obtained using the electron microscopy technique. Thus, from the X-ray diffraction and optical spectroscopy results, it was verified that temperature increment in the thermal treatment of the nanoparticles, significantly influenced its size, morphology and luminescent intensity.