Nuevo material nanoestructurado de carácter híbrido Metal-Cerámico con propiedades ópticas mejoradas

El uso de óxidos de tierras raras está íntimamente ligado al desarrollo de nuevas tecnologías. De hecho, la aparición de nuevos imanes permanentes, dispositivos de almacenaje de información o destinados a la captura de neutrones, ha sido posible a la investigación que desde hace pocas décadas se centra en estos tipos de compuestos. Otro ejemplo, quizá más cotidiano, lo representa el óxido de ytrio dopado con europio. Éste se emplea en las nuevas generaciones de pantallas de plasma, sustituyendo a los componentes poliméricos o el fósforo rojo que se usaba en los primeros dispositivos comerciales, dadas sus excepcionales propiedades luminiscentes debidas a la sustitución por parte del europio en la estructura del óxido de ytrio.

Debido tanto a su explotación comercial, como a la alta resolución y espectros de emisión de fluorescencia caracterizados por picos de emisión estrechos en comparación a los compuestos poliméricos de la primera generación de pantallas planas, se han desarrollado numerosas líneas de síntesis para la obtención de óxido de ytrio dopado con europio. Entre estas, destacan los métodos sol-gel, la coprecipitación, la irradiación por microondas, la deposición láser o el método de Spray Pirólisis.

Este último método ha sido el empleado por investigadores del Grupo de Tecnología de Polvos (GTP) de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) para desarrollar un sistema híbrido de carácter nanoestructurado, formado por plata metálica y el óxido de ytrio dopado al 9% atómico con europio. Las muestras obtenidas presentan una morfología homogénea y esférica, constituida por partículas secundarias no aglomeradas formadas por partículas primarias de tamaño nano. En la figura 1 se muestra un análisis por TEM de las muestras obtenidas.

Fig.1: Análisis por TEM de las muestras nanoestructudas obtenidas por spray pirólisis del sistema híbrido Ag/Y2O3:Eu

De acuerdo con la Figura 1, se puede apreciar que las partículas obtenidas presentan una composición homogénea en ytrio, europio y oxígeno. Mientras que la plata muestra una distribución heterogénea sobre las partículas secundarias del óxido.

Por otro lado, la introducción de la plata en el sistema, persigue lograr aumentar la intensidad de emisión por parte del europio mediante fenómenos de reflexión del haz incidente, aumentando de esta manera la eficiencia del mismo; si bien, el principal problema que puede acarrear el uso de la plata, como de cualquier otro metal, es la posibilidad de favorecer procesos de desactivación no radiativa por parte del europio (transferencias de carga), lo cual acarrearía una pérdida en la intensidad de la señal de emisión detectada.

En relación a esto último, se llevaron a cabo dos síntesis alternativas con distintas concentraciones de plata (5•10-4M y 5•10-2M: S1 y S2 respectivamente). Los espectros de emisión obtenidos (usando como referencia el Y2O3:Eu (9%at) ponen de manifiesto que la presencia de plata aumenta las propiedades ópticas del sistema estudiado en varios órdenes de magnitud (véase Fig.2), si bien la muestra S1 presenta mejores propiedades ópticas, debido a que un elevado contenido en plata parece favorecer procesos de desactivación no radiativa.

Fig.2: Comparativa de las señales de emisión de las muestras estudiadas en función del contenido de plata empleado.

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