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Complexos luminescentes baseados em Tb3+ com alto rendimento quântico

In this work, two ligands N,N'-bis(2-hidroxibenzil)-N,N'-bis(piridina-2-ilmetil) etilenodiamina (H2bbpen) and N,N'-bis(2-hidroxilbenzil)-N,N'-bis(piridin-2-ilmetil)1,2- propanodiamina (H2bbppn) were used to prepare luminecent mononuclear complexes: [Tb(bbpen)(NO3)] and [Tb(bbppn)...

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Autor principal:	Leão, Joyce de Mattos
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2019
Assuntos:	Fotoluminescência Luminescência Metais de terras-raras Análise espectral Microscopia eletrônica de varredura Photoluminescencia Luminescence Rare earth metals Spectrum analysis Scanning electron microscopy CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA Física
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4353
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spelling	riut-1-43532019-08-30T06:00:42Z Complexos luminescentes baseados em Tb3+ com alto rendimento quântico Luminescent Tb3+ complexes with high quantum yield Leão, Joyce de Mattos Macedo, Andreia Gerniski http://lattes.cnpq.br/4203846336170641 Viana Junior, Emilson Ribeiro http://lattes.cnpq.br/6034855461324993 Viana Junior, Emilson Ribeiro Spada, Edna Regina Malthez, Anna Luiza Metidieri Cruz Fotoluminescência Luminescência Metais de terras-raras Análise espectral Microscopia eletrônica de varredura Photoluminescencia Luminescence Rare earth metals Spectrum analysis Scanning electron microscopy CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA Física In this work, two ligands N,N'-bis(2-hidroxibenzil)-N,N'-bis(piridina-2-ilmetil) etilenodiamina (H2bbpen) and N,N'-bis(2-hidroxilbenzil)-N,N'-bis(piridin-2-ilmetil)1,2- propanodiamina (H2bbppn) were used to prepare luminecent mononuclear complexes: [Tb(bbpen)(NO3)] and [Tb(bbppn)(NO3)]. Ligand H2bbppn differs from H2bbpen by an additional methyl group. Although these ligands are similar, the resulting complexes presented different luminescent properties. In order to evaluate the sensitization efficiency of these ligands at the antenna effect, photoluminescence was studied at room temperature and 11 K, measures of emission, excitation, decay time and quantum yield were performed for both complexes. Results of quantum-mechanical calculations performed for the proligands H2bbpen and H2bbppn showed that both ligands are suitable to work as “antenna” for Tb3+ complexes. [Tb(bbppn)(NO3)] complex showed higher 5D4 (Tb3+) decay time when compared with [Tb(bbpen)(NO3)]. The quantum yield results were (21±2)% and (67±7)% for [Tb(bbpen)(NO3)] and [Tb(bbppn)(NO3)], respectively. Finally, higher quantum yield of [Tb(bbppn)(NO3)] comes from reduced thermally active non radiative paths. Higher non radiative decays occur at the complex I due the bending of the bridging site, this feature is minimized with the methyl group attached to the ethylenediamine at the complex II. Moreover the complex [Tb(bbppn)(NO3)] has lower symmetry when compared with [Tb(bbpen)NO3] and the methyl group form weak bonds with the nitrate group, all these features have impact onto the luminescence properties. Moreover, results of cathodoluminescence showed the 5D4 →7FJ characteristic spectra of Tb3+ that point out the potential of these complexes for application in field emission displays. Both complexes are soluble in acetonitrile (ACN) and dimethyl sulfoxide (DMSO), a characteristic that allowed the processing as thin films. Additionally, a structural change occurs in high concentrated DMSO solution; in this case, the nitrate group was replaced by a DMSO molecule. Neste trabalho são reportados os resultados dos ligantes N,N'-bis(2-hidroxibenzil)- N,N'-bis(piridina-2-ilmetil)etilenodiamina (H2bbpen) e N,N'-bis(2-hidroxilbenzil)-N,N'- bis(piridin-2-ilmetil)1,2-propanodiamina (H2bbppn) utilizados na síntese dos complexos mononucleares luminescentes: [Tb(bbpen)(NO3)] e [Tb(bbppn)(NO3)]. O ligante H2bbppn difere do H2bbpen pela presença de um grupo metila no ligante, embora sejam muitos similares, os dois complexos apresentaram diferentes propriedades óticas. Resultados de cálculos téoricos para os ligantes H2bbpen e H2bbppn indicam que ambos são adequados para atuar como “antena” em complexos de Tb3+. A fotoluminescência dos complexos foi estudada em temperatura ambiente e 11 K para avaliar e eficiência de sensitização dos ligantes no efeito antena, sendo caracterizada por espectros de emissão, excitação, tempo de vida e rendimento quântico. O complexo [Tb(bbppn)(NO3)] apresentou maior tempo de vida do nível 5D4 (Tb3+), quando comparado com o complexo [Tb(bbpen)(NO3)]. Os valores de rendimento quântico foram (21±2)% e (67±7)%, para os complexos [Tb(bbpen)(NO3)] e [Tb(bbppn)(NO3)], respectivamente. O maior valor de rendimento quântico do [Tb(bbppn)(NO3)] resulta do fato de que na ausência do grupo metila existem caminhos de depopulação não radiativa que estão presentes no complexo [Tb(bbpen)(NO3)] devido ao “bending” associado ao grupo etilenodiamina, estas vibrações são minizadas com a inclusão do grupo metila que deixa a estrutura mais rígida. Além disso, o complexo [Tb(bbppn)(NO3)] têm menor simetria quando comparado com o [Tb(bbpen)(NO3)] e o grupo metila forma ligações fracas com o grupo nitrato, estes fatores também tem influência nas propriedades óticas de compostos baseados em lantanídeos. As medidas de catodoluminescência mostram espectros característicos de Tb3+ com as transições 5D4 →7Fj mostrando o potencial de aplicação destes materiais em displays. Ambos os complexos são solúveis em acetonitrila (ACN) e dimeltilsufóxido (DMSO), o que permite o processamento em filmes finos. Adicionalmente, verifica-se uma alteração estrutural quando os complexos são preparados em soluções concentradas em DMSO, na qual o grupo nitrato é substituído por um DMSO. 2019-08-29T18:06:16Z 2019-08-29T18:06:16Z 2019-03-18 masterThesis LEÃO, Joyce de Mattos. Complexos luminescentes baseados em Tb3+ com alto rendimento quântico. 2019. 80 f. Dissertação (Mestrado em Física e Astronomia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4353 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Física e Astronomia UTFPR
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description	In this work, two ligands N,N'-bis(2-hidroxibenzil)-N,N'-bis(piridina-2-ilmetil) etilenodiamina (H2bbpen) and N,N'-bis(2-hidroxilbenzil)-N,N'-bis(piridin-2-ilmetil)1,2- propanodiamina (H2bbppn) were used to prepare luminecent mononuclear complexes: [Tb(bbpen)(NO3)] and [Tb(bbppn)(NO3)]. Ligand H2bbppn differs from H2bbpen by an additional methyl group. Although these ligands are similar, the resulting complexes presented different luminescent properties. In order to evaluate the sensitization efficiency of these ligands at the antenna effect, photoluminescence was studied at room temperature and 11 K, measures of emission, excitation, decay time and quantum yield were performed for both complexes. Results of quantum-mechanical calculations performed for the proligands H2bbpen and H2bbppn showed that both ligands are suitable to work as “antenna” for Tb3+ complexes. [Tb(bbppn)(NO3)] complex showed higher 5D4 (Tb3+) decay time when compared with [Tb(bbpen)(NO3)]. The quantum yield results were (21±2)% and (67±7)% for [Tb(bbpen)(NO3)] and [Tb(bbppn)(NO3)], respectively. Finally, higher quantum yield of [Tb(bbppn)(NO3)] comes from reduced thermally active non radiative paths. Higher non radiative decays occur at the complex I due the bending of the bridging site, this feature is minimized with the methyl group attached to the ethylenediamine at the complex II. Moreover the complex [Tb(bbppn)(NO3)] has lower symmetry when compared with [Tb(bbpen)NO3] and the methyl group form weak bonds with the nitrate group, all these features have impact onto the luminescence properties. Moreover, results of cathodoluminescence showed the 5D4 →7FJ characteristic spectra of Tb3+ that point out the potential of these complexes for application in field emission displays. Both complexes are soluble in acetonitrile (ACN) and dimethyl sulfoxide (DMSO), a characteristic that allowed the processing as thin films. Additionally, a structural change occurs in high concentrated DMSO solution; in this case, the nitrate group was replaced by a DMSO molecule.
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