Síntese e caracterização de nanocompósitos vítreos contendo nanopartículas semicondutoras e metálicas

Abstract

Nesse trabalho nanocompósitos vítreos (NCV) — contendo nanopartículas semicondutoras (CdSe ou CdS), metálicas (Ag) e híbridas (Ag/CdSe ou Ag/Cds) — foram sintetizados pelos métodos via sol-gel e fusão/resfriamento e caracterizados quanto as suas propriedades morfológicas, estruturais e opticas. Os NCV - sol-gel foram obtidos, pela primeira vez, por meio da incorporação de nanopartículas (NPs) de Ag e NPs do tipo caroço/casca de CdSe/CdS (CS-CdSe/CdS), as quais foram previamente sintetizadas e suspensas em coloides e posteriormente adicionadas ao meio da reação sol-gel. Os NCV - fusão/resfriamento, foram produzidos por meio do crescimento in situ de NPs de Ag e CdS por meio da introdução do CdS bulk e AgNO3 e por posterior tratamentos térmicos. Todos os NCV foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Transmissão, Absorção Óptica e Espectroscopia Raman. Os NCV - sol-gel também foram caracterizados por Análise Térmica Diferencial e Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier, enquanto NCV - fusão/resfriamento foram também caracterizadas por Espectroscopia de Fotoluminescência. As análises morfológicas dos NCV revelaram que para ambos os sistemas (sol-gel e fusão/resfriamento) os diâmetros médios das NPs semicondutoras (CdSe/CdS e CdS) são da ordem de 5 nm. Contudo, os diâmetros médios encontrados para as NPs de Ag foram de ordem de 50 nm e 5 nm para os sistemas sol-gel e fusão/resfriamento, respectivamente. Em complemento, foi verificado que para baixos teores de NPs, as amostras apresentaram distribuições relativamente homogêneas para ambas as NPs, em toda a extensão das matrizes vítreas. Por outro lado, quando elevados teores de NPs foram empregados, grandes aglomerados de NPs foram encontrados. Em complemento, os dados experimentais evidenciaram que a presença das NPs em ambas as matrizes vítreas contribuiu para a formação de estruturas cristalinas de curto alcance mais abertas, privilegiando os arranjos tetraédricos com configurações mais simples. Foi também verificado que devido a condição da síntese dos NCV - sol-gel uma fração (20-60%) das NPs de CS-CdSe/CdS foram transformadas em liga de CdSxSe1-x (0,20 < x < 0,35) sem, contudo, passar por mudanças morfológicas. Por último, foi constatado que todos os NCV produzidos nesta tese demostraram possuir interações entre a ressonância plasmônica e as emissões excitônicas provenientes das diferentes NPs.