Transferência de Energia de Ressonância Entre Pontos ... · 2.7. Medidas de fotoluminescência no estado estacionário, resolvidas no tempo e medidas de absorção molecular no

Universidade Federal de São João del-Rei Coordenadoria do Curso de Química

Transferência de Energia de Ressonância Entre Pontos Quânticos de CdTe/MPA e

Nanopartículas de Carbono Sensibilizadas com Nitrogênio

Brener Rodrigo de Carvalho Vale

São João del-Rei – 2015

TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA DE RESSONÂNCIA ENTRE PONTOS QUÂNTICOS DE CDTE/MPA E NANOPARTÍCULAS

DE CARBONO SENSIBILIZADAS COM NITROGÊNIO

Monografia de Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado no 1° semestre do ano de 2015 ao Curso de Química, Grau Acadêmico Bacharelado, da Universidade Federal de São João del-Rei, como requisito parcial para obtenção do título Bacharel em Química. Autor: Brener Rodrigo de Carvalho Vale Docente Orientador: Marco Antônio Schiavon Modalidade do Trabalho: Pesquisa

São João del-Rei – 2015

RESUMO

Neste trabalho foram sintetizados pontos quânticos (PQs) de CdTe estabilizados com

ligantes de superfície ácido 3-mercaptopropiônico (MPA) com três diferentes tamanhos,

2,23; 2,48 e 3,07 nm. O aumento do diâmetro dos PQs se deu com o aumento do tempo de

refluxo do meio reacional. O rendimento quântico de fotoluminescência (Φf) dos materiais foi

de 8,4; 7,9 e 12,2% para os PQs de 2,23; 2,48 e 3,07 nm de tamanho de diâmetro,

respectivamente. As análises de tempo de vida do estado excitado indicaram que os PQs de

CdTe/MPA possuem dois tempos de vida, onde um é associado a recombinação do éxciton

enquanto que o outro é devido a emissão de superfície do material. Foi sintetizado

nanopartículas de carbono sensibilizadas com nitrogênio (NPCNs) obtidas pelo método de

pirólise. O precursor molecular utilizado no estudo foi um aminoácido de cadeia curta,

glicina. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia de fotoluminescência no

estado estacionário e resolvida no tempo, e espectroscopia de absorção molecular no UV-

Vis. O estudo de transferência de energia de ressonância (TER) indicou que o processo de

transferência ocorre quando o CdTe/MPA atua como aceptor enquanto que NPCN atua

como doador. A distância crítica de Förster (R0) aumentou de acordo com o tamanho dos

PQs, devido o espectro de absorção se tornar cada vez mais afastados do espectro de

emissão do doador. A distância entre doador e aceptor (r) diminuiu com o aumento da

concentração de CdTe/MPA em relação a NPCN, e consequentemente, aumentando a

eficiência do processo. A eficiência da transferência variou de 33 – 90% de acordo com a

razão CdTe/NPCN. O sistema CdTe/MPA e NPCN se mostrou bastante adequado para

TER.

SUMÁRIO

1. Introdução pag. 1

1.1. Pontos Quânticos pag. 1-2

1.2. Nanopartículas de Carbono pag. 3

1.3. Transferência de Energia de Ressonância pág. 3-4

2. Parte Experimental pág. 4

2.1.Reagentes pág. 4

2.2. Síntese dos Pontos Quânticos de CdTe pág.4-5

2.3. Purificação dos PQs de CdTe pág. 5

2.4. Preparação da Solução Tampão Britton e Robinson pág. 5-6

2.5. Síntese das Nanopartículas de Carbono sensibilizadas com nitrogênio pág. 6

2.6. Purificação das NPCNs pág. 6

2.7. Medidas de fotoluminescência no estado estacionário, resolvidas no

tempo e medidas de absorção molecular no UV-Vis pág. 7

2.8. Rendimento Quântico de Fotoluminescência pág. 7-8

2.9. Construção da Curva Analítica pág. 8

2.10. Experimentos de Transferência de Energia de Ressonância pág. 9

3. Resultados e Discussões pág. 9

3.1. Síntese e caracterização dos PQs de CdTe/MPA pág. 9 - 14

3.2. Síntese e caracterização dos NPCNs pág.14 - 16

3.3. Experimento de Transferência de Energia de Ressonância pág. 16 - 22

4. Conclusão pág. 22 – 23

5. Referências pág. 23 - 25

Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2015

1

1. Introdução

Algumas classes de compostos nanométricos têm atraído grande interesse científico

e tecnológico nos últimos anos, devido suas atrativas características físicas e químicas.

Dentre esses materiais se destacam as partículas nanocristalinas constituídas de elementos

semicondutores com tamanhos que variam de 2 a 10 nm, também denominados de Pontos

Quânticos (PQs).1

1.1. Pontos Quânticos

Como falado acima, PQs são partículas com tamanhos bastante reduzidos que podem

ser constituídas de materiais semicondutores. Eles são compostos que podem ser divididos

de acordo com os grupos da tabela periódica, II-IV, III-V, IV-VI. No entanto, os sistemas

mais estudados são do tipo II-IV onde se enquadra o CdTe.

PQs possuem uma característica peculiar que é a dependência do tamanho com o

comprimento de onda tanto de emissão como de absorção devido ao efeito de confinamento

quântico nas três dimensões do espaço. Este efeito é definido como o aprisionamento dos

pares elétron-buraco (ou éxciton).2 O entendimento teórico disto foi proposto por Bruss e

Efros.2-4 Bruss foi o primeiro que não negligenciou a interação eletrostática dentro do modelo

da aproximação da massa efetiva e mostrou que as forças de Coulomb deveriam ser

consideradas nos portadores de cargas confinados em PQs.4 Desta forma, ele derivou a

equação que descreve o efeito de confinamento quântico nestes sistemas. Para PQs

esféricos e de raio R o band gap é dado por:

(Eq. 1)

Onde Egbulk

é o band gap do sólido na forma massiva, me e mh são as massas efetivas do

elétron (e-) e buraco (b+), respectivamente, e ε é a constante dielétrica óptica do material na

forma de sólido massivo.3-4 Assim, observa-se que o segundo termo do lado direito da

equação 1 se torna dominante para R muito pequeno. Uma vez que Eg é inversamente

proporcional ao quadrado de R. Portanto, qualquer variação no raio do material altera o

band gap do mesmo.


2

PQs tem sido extensivamente estudados nos últimos anos devido suas aplicações em

dispositivos fotovoltaicos,5 eletrônicos,6 e biomédicos.7 Além de serem estudados com o

propósito de melhor entender suas propriedades físicas e químicas.8-11 A vasta

aplicabilidade destes materiais se dá devido as suas atrativas características que merecem

ser ressaltadas neste texto como, alto rendimento quântico de fotoluminescência (Φf),

elevado coeficiente de absortividade molar e espectro de absorção abrangendo uma larga

faixa do espectro eletromagnético.2 Aliado a isto, eles apresentam espectro de emissão

simétrico, estreito e ajustável ao tamanho do material, variando da região do ultravioleta até

a região do infravermelho próximo e alta estabilidade a fotodegradação.2

A fim de evitar agregação, dar estabilidade, possibilidade de controle do tamanho e da

morfologia dos PQs, além de possibilitar funcionalizações, utilizam-se moléculas orgânicas

denominadas de ligantes de superfície (LS).12 Nosso grupo de pesquisa tem investigado

diferentes LS em PQ de CdTe, como 3-mercaptopropiônico (MPA), L-glutationa (GSH),

ácido tioglicólico (TGA) e 1-tioglicerol (TGH).13 Os melhores resultados foram para os

ligantes MPA, TGA e GSH. A diferença entre os ligantes MPA e TGA está somente em um

átomo de carbono na cadeia e devido a isto o comportamento dos PQs estabilizados por

estes ligantes é bem parecido.13 Por exemplo, dinâmica de crescimento relativamente

baixa, elevados valores de Φf, mas estreitos valores de largura a meia altura (FWHM) para

MPA e valores altos para TGA.13 Por outro lado o LS GSH já teve uma rápida dinâmica de

crescimento, valores de Φf moderados e estreitos valores de FWHM; aliado a isso os PQs

estabilizados com GSH geralmente são caracterizados por possuir uma casca de CdS ao

arredor do caroço de CdTe, devido a degradação do ligante no meio reacional.13,14

Em todos os casos os ligantes se conectam ao PQ pela extremidade contendo o átomo

de enxofre. Esse comportamento se origina da natureza dos compostos.13 Este fato é

explicado pela teoria de ácidos e bases de Pearson,15 uma vez que os íons cádmio e o

enxofre são ácidos e bases moles, respectivamente.15,16 Sendo assim eles tendem a

formarem uma ligação muito estável em relação a um ácido duro e uma base mole.16 Um LS

ideal para sínteses no meio aquoso deve possuir pelo menos dois grupos funcionais, sendo

um deles um grupo tiol.15 Dependendo do segundo grupo o pH terá um importante papel nas

propriedades ópticas do PQ, pois ele fica responsável pela interação com o solvente.15 Por

fim, junto a uma gama de resultados da literatura o ligante MPA foi escolhido para o estudo

em questão.


3

1.2. Nanopartículas de Carbono

Paralelo aos PQs a base de materiais semicondutores, também tem surgido na literatura

as nanopartículas de carbono (NPC).17-20 A grande vantagem desses compostos está em

sua baixa toxicidade em relação aos PQs de materiais semicondutores. Além disso, eles

possuem alta estabilidade química, alta dispersão em água, baixa fotodegradação,

biocompatibilidade e ainda facilidade de preparação e baixo custo.17-20 O campo de

aplicação destes compostos cobrem as áreas de fotocatálise, LED, conversão de energia e

sensibilizadores.21

NPCs são frequentemente obtidas pela fragmentação de uma adequada fonte de

carbono seguida de passivação de superfície. Quando sua superfície é passivada por

átomos de nitrogênio, o material passa a ser denominado de Nanopartículas de Carbono

Sensibilizadas por Nitrogênio (NPCNs). Alternativamente, elas podem ser preparadas por

estratégias utilizando-se precursores moleculares e técnicas simples como tratamento

térmico ou por microondas e também métodos hidrotérmicos.22

Os NPCs ao contrário dos PQ não sofrem o efeito de confinamento quântico, sua

emissão não varia com o tamanho do material. No entanto, algumas NPCs possuem

fotoluminescência dependente do comprimento de onda de excitação, em particular aquelas

que possuem alta densidade de estados de armadilha.21

Neste trabalho o precursor escolhido como fonte de carbono e nitrogênio foi a glicina a

qual gera após pirólise as NPCNs. Esse precursor foi escolhido por apresentar resultados

satisfatórios e facilidade de preparação.

1.3. Transferência de Energia de Ressonância

Transferência de energia de ressonância de Fluorescência (FRET) tem sido usado em

diversas aplicações de fluorescência como: diagnósticos médicos, análise de DNA e

imageamento óptico. FRET é um fenômeno que pode ser explicado usando física clássica.23

Ele ocorre entre uma molécula doadora no estado excitado e uma molécula aceptora no

estado fundamental.23 A molécula doadora tipicamente emite em comprimento de onda

menor que a sobreposição com o espectro de absorção do aceptor.23 A transferência de

energia aparece sem a presença de um fóton, desta forma o termo transferência de energia

de ressonância (TER) é preferido a FRET e é o resultado de uma longa faixa de interações

dipolo-dipolo entre o doador e o aceptor.23 A taxa de transferência depende sobre a

extensão da sobreposição espectral do espectro emissão do doador com o espectro de


4

absorção do aceptor, o Φf do doador, a orientação relativa do dipolo de transição entre

doador e aceptor. A dependência da distância em TER permite medida da distância entre o

doador e aceptor.23

A grande vantagem que os PQs apresentam em experimentos de TER é que eles podem

tanto atuar como doador bem como aceptor devido seu efeito de confinamento quântico que

permite ajustar tanto seu espectro de absorção como o de emissão. Além disso, seu

espectro de absorção é bem amplo e possui elevado coeficiente de absortividade molar.

Implicando alta sobreposição e consequentemente curtas distâncias entre doador e aceptor.

TER já foi estudado com diversos compostos como corantes orgânicos,14,24 complexos

lantanídeos,25 com diferentes PQs inorgânicos.26 No entanto, devido à recente aparição dos

NPCs existe pouco estudo relatando essa interação. Em nossa revisão bibliográfica só foi

encontrado um trabalho envolvendo a interação desses nanomateriais.27 Deste modo, este

trabalho visou um estudo fundamental da interação entre PQs de CdTe e NPCNs.

2. Parte Experimental

2.1. Reagentes

Cloreto de cádmio monohidratado (CdCl2.H2O 99%), ácido clorídrico (HCl, 37%), ácido

bórico (H3BO3, 99,5%), ácido sulfúrico (H2SO4, 98 %) foram adquiridos da Vetec. Telúrio em

pó (200 mesh, 99,8%), ácido 3-mercaptopropiônico (MPA, 99%), borohidreto de sódio

(NaBH4, 98%), Glicina (99,0%) todos obtidos da Sigma Aldrich. Hidróxido de sódio (NaOH,

98%) (Neon). Ácido Fosfórico (H3PO4, 85%), ácido acético (99,8%) foram adquiridos da

Synth. Todos os reagentes foram manipulados com equipamentos de proteção individual.

Água tipo II (condutividade elétrica menor que 1μS/cm) foi utilizada em todas as sínteses

dos NCs e todos os reagentes foram utilizados sem nenhuma purificação adicional.

2.2. Síntese dos Pontos Quânticos de CdTe

A síntese dos PQs de CdTe foi realizada segundo uma metodologia relatada

recentemente por nosso grupo com pequenas variações.13,15 O procedimento é feito em

duas etapas, a primeira consistiu na preparação de uma solução precursora de telúrio

(NaHTe) e a segunda na injeção desta na solução precursora contendo íons cádmio e o

ligante de superfície (MPA). No preparo da solução de NaHTe foram adicionados 0,4 mmol

(0,0500 g) de telúrio (Te) em pó e 0,8 mmol (0,03 g) de borohidreto de sódio (NaBH4) em um

balão de três bocas de 25 mL, os quais foram dissolvidos em 10 mL de água milli-Q, sob


5

atmosfera inerte de argônio e refluxo. Essa solução foi então submetida a um aquecimento

controlado à 80ºC e agitação constante, por 30 minutos. A reação de formação do precursor

de telúrio pode ser descrita de acordo com a equação 2.28

4 NaBH4(s) + 2 Te (s) + 7 H2O (l)→ 2 NaHTe(aq) + Na2B4O7(aq) + 14 H2(g) (Eq. 2)

A segunda etapa da síntese foi realizada do seguinte modo, 0,8 mmol de CdCl2.H2O

(0,160 g), 1,4 mmol (120 µL) do ligante de superfície a ser utilizado (proporção de Cd2+ :

Ligante de 1:1.75), em um balão de três bocas de 250 mL, dissolvidos em 160 mL de água

milli-Q em agitação constante. O pH dessa solução foi ajustado a 10,0 por adição de NaOH

2,0 mol L-1 e posteriormente ela foi aquecida a 100 °C por um sistema controlado em refluxo

e sob atmosfera inerte de argônio. Em seguida, adicionou-se 8,0 mL da solução de NaHTe,

preparada na primeira etapa, a qual foi transferida com o auxílio de uma seringa de vidro

para o balão contendo os íons Cd2+ junto ao ligante. A partir deste momento iniciou-se a

formação dos PQs. Alíquotas foram retiradas do meio reacional em 30, 60 e 315 minutos e

os seus respectivos espectros de absorção e de emissão foram registrados, à temperatura

ambiente.

2.3. Purificação dos PQs de CdTe

Para purificação dos PQs de CdTe foi utilizado o seguinte procedimento, as amostras

foram precipitadas pela adição de acetona, cuja função é desestabilizar a dispersão do meio

aquoso que contém os PQs, por meio da redução gradual de suas camadas de solvatação,

permitindo-se assim, a agregação dos PQs, seguida de precipitação.28 Em seguida, foram

centrifugadas e lavadas repetidas vezes com acetona e submetidas a um sistema à vácuo

em temperatura constante de 25°C durante 8 h. Com as amostras devidamente secas,

mediu-se a massa das mesmas em uma balança analítica e em seguida elas foram

dispersas em uma solução tampão Britton e Robinson pH 8.6 saturada com ligante de

superfície em um volume de 10,00 mL.


6

2.4. Preparação da Solução Tampão Britton e Robinson

O preparo da solução tampão de Britton e Robinson consiste na mistura dos ácidos

acético, bórico e fosfórico na mesma concentração e volume.29 A concentração de cada

ácido foi de 0,200 mol L-1. Para o ajuste do pH foi adicionado NaOH 2,0 mol L-1 até obter o

valor desejado, o qual foi medido com um pHmetro (Químis) equipado com um eletrodo

sensível a íons hidrônio. A escolha do tampão foi devida a larga faixa de aplicação do

mesmo que vai de 2 a 12, sendo assim para um estudo futuro do efeito do pH sobre o

sistema, o que é de extrema importância em aplicações em meio biológico, o mesmo poderá

ser empregado com sucesso.

2.5. Síntese das Nanopartículas de Carbono sensibilizados com Nitrogênio

O método escolhido para a síntese das Nanopartículas de carbono sensibilizadas por

nitrogênio (NPCNs) foi o método de pirólise, o qual consiste na cabornização de um material

precursor. O material precursor escolhido foi a glicina devido aos seus ótimos resultados já

reportados na literatura e também testados em nosso grupo de pesquisa. A síntese foi feita

da seguinte maneira: mediu-se 5,000 g de glicina, transferindo-a para um cadinho de

porcelana e levada a um forno tubular sob atmosfera inerte de argônio. Os parâmetros

utilizados no forno foram, 10°C/min para a rampa de aquecimento e 280°C durante 120

minutos para o tempo de patamar. Ao terminar esse processo foi obtido um material negro,

um carvão.

2.6. Purificação das NPCNs

O carvão obtido da síntese, conforme descrito no item 2.5., foi macerado em um

almofariz e disperso em 100 mL de água milli-Q em um béquer. Para ajudar na dispersão do

material, a solução foi colocada em um banho ultrasônico durante 30 minutos. Ao terminar, a

solução foi aquecida até 100°C por 30 minutos para melhor extrair os NPCNs do carvão. Em

seguida, a dispersão foi colocada em uma centrífuga a 3500 rpm, durante 15 minutos.

Havendo ainda resíduo de carvão disperso na solução após esta etapa, a solução foi

deixada em repouso por 24 horas até a completa sedimentação dos resíduos. E por fim,

todo o sobrenadante foi filtrado à vácuo em uma membrana (Millipore) de 0,22 µm. O

procedimento de purificação terminou nesta etapa, no entanto, para o estudo seria

necessário conhecer a concentração (g/L) que seria utilizada. Desta forma, o material foi


7

seco em uma estufa a 100 °C durante 72 horas para a completa secagem do material. Com

a NPCN seca mediu-se sua massa e a redispersou em 10,00 mL de água milli-Q.

2.7. Medidas de Fotoluminescência no Estado Estacionário, Resolvidas no

Tempo e Medidas de Absorção Molecular no UV-Vis

As medidas de fotoluminescência no estado estacionário foram realizadas com um

Espectrofluorímetro (Shimadzu, RF-5301PC) de resolução espectral de 0,2 nm equipado

com uma lâmpada de xenônio de 100 W. O comprimento de onda de excitação foi de 355

nm. Foi utilizado um filtro de 390 nm no canal de emissão. Os espectros foram registrados

com larguras de fenda de 3 nm tanto no canal de emissão quanto no de excitação em todos

os experimentos. A faixa de varredura foi de 360 a 700 nm. As medidas de

fotoluminescência resolvidas no tempo foram registradas com um espectrofluorímetro

(Horiba Jobin Yvon, Fluorolog-3) equipado com um NanoLed como fonte de excitação

pulsada. A taxa de repetição foi de 1,0 MHz. Com uma faixa de medida de 450 ns. Os

espectros de absorção foram registrados com um espectrofotômetro (Shimadzu, UV-

2450/2550) com resolução espectral de 0,05 nm para as medidas de rendimento quântico e

1 nm para as demais medidas. A fenda utilizada foi de 2,0 nm. Cubetas de Quartzo (Hellma)

de 10,00 mm de caminho ótico foram utilizas em todos os experimentos.

2.8. Rendimento Quântico de Fotoluminescência

O rendimento quântico de fotoluminescência (Φf) basicamente pode ser definido pelo

número de fótons que são emitidos pelo número de fotos que foram absorvidos. Como

mostra a equação 3.30

�� = ��

�� (Eq. 3)

O rendimento quântico mede a probabilidade de o estado excitado ser desativado

pelo fenômeno da fluorescência, perda de energia pela emissão de fótons, e não por outros

fenômenos não radiativos como conversão interna ou relaxação vibracional.

O método foi realizado utilizando-se o método comparativo proposto por Willians,31

que envolve um corante de rendimento quântico conhecido. Foram utilizados dois corantes,


8

Sulfato de Quinina para o rendimento quântico das NPCNs e Rodamina 6G para os PQs de

CdTe. Foi preciso utilizar dois corantes, pois as janelas espectrais de emissão das amostras

de NPCNs e de PQs de CdTe são diferentes.32 O procedimento do método consiste em

registrar os espectros de fluorescência e absorção no mesmo comprimento de onda que foi

utilizado para fazer as excitações nas medidas de fotoluminescência, em todos os casos foi

utilizado 355 nm. Foram medidas no mínimo cinco valores de absorbâncias diferentes na

faixa de 0,003 ≤ x ≤ 0,05. Como é uma relação linear, foi plotado um gráfico da área

integrada de fotoluminescência versus absorbância e com os pontos obtidos foi feito um

ajuste linear dos dados.

Em todos os experimentos o quadrado do coeficiente de correlação (r2) foi maior do

que 0,99. E a incerteza do método de no máximo ± 5%. Para calcular o rendimento quântico

utilizou-se a equação 4.31

(Eq. 4)

Onde os sobrescritos x e st representam amostra e padrão de referência, O termo Grad se

refere ao coeficiente de angular obtido das curvas, η é o índice de refração do meio, e Φ é o

rendimento quântico.

Como as soluções utilizadas são muito diluídas pode-se afirmar que o índice de refração

da mesma é praticamente igual ao do solvente puro. Uma vez que o solvente foi o mesmo

em todas as determinações, o termo do segundo parêntese pode ser simplificado para

facilitar os cálculos. O rendimento quântico da Rodamina 6G em água e do Sulfato de

Quinina a 0,005 mol/L de H2SO4 são, 92 ± 2 % e 52 ± 2 %, respectivamente.32

2.9. Construção da curva analítica

Foi necessário construir uma curva analítica para determinar a concentração em g/L dos

PQs de CdTe e NPCNs para o estudo de FRET. A concentração foi calculada em g/L devido

a dificuldade para determinação da massa molar do último composto. Para construção da

curva analítica as amostras foram devidamente secas conforme mencionado nos itens 2.3 e

2.6. e diluídas em 10,00 mL em um balão volumétrico. A partir da solução de concentração

conhecida foram feitas diluições sucessivas com volumes precisamente medidos. Foi


9

plotado os sinais de absorbância versus concentração (g/L) e ajustou-se os pontos com o

método de regressão linear dos mínimos quadrados.

2.10. Experimentos de Transferência de Energia de Ressonância

A preparação dos experimentos de transferência de energia de ressonância (TER) se

deu com uma alíquota de 2000 µL de NPCNs de concentração 0,089 g/L e a razão entre a

concentração de CdTe/MPA para NPCN variou de 0,37 a 2,3 O volume dos doadores em

todos os experimentos foi de no máximo 100 µL para que o efeito de diluição pudesse ser

negligenciado. A mistura entre doador e receptor foi feita durante 30 segundos em um

agitador magnético. Visto que o tempo não causou nenhum efeito sobre as propriedades

fotoluminescentes. Um experimento controle foi feito com adição de água sobre a solução

de NPCs a fim de verificar a extensão do efeito de diluição sobre o sistema.

3. Resultados e Discussões

3.1. Síntese e caracterização dos PQs de CdTe/MPA

A síntese dos PQs de CdTe revestidos com ligante MPA (CdTe/MPA) foi facilmente

obtida conforme a metodologia descrita. Na Figura 1a e 1b são apresentados os espectros

de fotoluminescência e absorção molecular no UV-Vis, respectivamente, das amostras

sintetizadas em diferentes tempos de síntese. A concentração dos PQs durante as análises

foi de 0,054; 0,050 e 0,058 g/L para as amostras de 30, 60 e 315 minutos, respectivamente.

Observou-se que tanto os espectros de fotoluminescência quanto os de absorção UV-Vis

deslocaram as bandas para maiores comprimento de onda. Isto devido ao enfraquecimento

do efeito de confinamento quântico, e consequentemente, o aumento do tamanho de

partícula, como esperado. 33


10

450 500 550 600 650 700

30 min 60 min 315 min

Inte

nsid

ad

e (

no

rma

liza

da

)

Comprimento de Onda (nm)

a)

400 450 500 550 600 650 7000.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25 30 min 60 min 315 min

Ab

so

rbâ

ncia


b)

Figura 1. Espectros de fotoluminescência (a) e absorção molecular no UV-Vis (b) de

amostras de CdTe/MPA

Na Tabela 1 são apresentadas algumas propriedades extraídas dos espectros de

fotoluminescência e de absorção, como comprimento de onda máximo de emissão (λem) e

de absorção (λabs), deslocamento Stokes, largura a meia altura (FWHM) dos espectros de

emissão e o diâmetro médio.

Tabela 1. Dados óticos obtidos dos espectros de absorção e emissão

Tempo

(min)

λ Em (nm) λ Abs

(nm)

Deslocament

o Stokes

(meV)

FWHM

(nm)

Diâmetro

(nm)

30 548,0 496 237 56,0 2,23

60 556,6 505 228 56,5 2,48

315 585,0 536 194 58,4 3,07

O deslocamento Stokes é definido como a diferença de energia entre o máximo do

espectro de absorção menos o máximo do espectro de emissão. Como pode ser observado,

o deslocamento Stokes foi diminuindo-se ao longo do tempo de síntese, de 237 a 194 meV.

Essa diminuição indica qualitativamente que o rendimento quântico destes compostos

aumenta com as amostras de maiores tempos.34 A FWHM está relacionada com a

distribuição de tamanhos dos PQs, quanto maior for a FWHM maior será a polidispersão.35

Os resultados foram de 56,0 a 58,4 nm indicando uma distribuição estreita de tamanhos.3


11

Observa-se também que a FWHM aumenta com o comprimento de onda de emissão e de

absorção, característica essa que é muito comum com os PQs coloidais, pois no início da

síntese existem muitos núcleos de tamanhos pequenos e praticamente todos do mesmo

tamanho, gerando uma distribuição muito estreita. Já no decorrer do processo sintético as

partículas vão crescendo, algumas que eram muito pequenas se dissolvem no meio

reacional e se aglutinam a outras para formar uma partícula maior e mais estável, esse

processo é denominado de amadurecimento de Ostwald. No entanto, esse crescimento não

é igual para todas e quanto maior for o tamanho da partícula maior tenderá ser a distribuição

de tamanhos do meio. Embora o tamanho tenha aumentado consideravelmente da primeira

alíquota com 30 minutos de síntese para a última com 315 minutos, a FWHM aumentou

precariamente, cerca de 2,4 nm, o que sugere que a distribuição de tamanho variou pouco.

O diâmetro médio foi obtido de um cálculo proposto por Peng e colaboradores que se baseia

pelo máximo da banda excitônica do espectro de absorção,33 conforme apresentado na

equação 5.

D = (9,8127 x 10-7)λabs3 – (1,7147 x 10-3) λabs

2 + (1,0064) λabs – (194,84) (Eq. 5)

Onde λabs é o comprimento de onda de absorção da amostra.

Foi feito Φf utilizando-se como referência a Rodamina 6G. Na Figura 2 é mostrada

uma curva típica da medida de Φf. Os cálculos foram feitos utilizando-se a equação 4.

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.060

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Are

a I

nte

gra

da

de

Fo

tolu

min

esc

ên

cia

(u

nid

. a

rbt.

)

Absorbância

CdTe/MPA 315 min

Figura 2. Curva obtida de uma determinação de Φf


12

Na Tabela 2 são mostradas os parâmetros das curvas das amostras de CdTe/MPA

30, 60, 315 minutos de síntese e para o padrão Rodamina 6G e seus respectivos valores de

Φf.

Tabela 2. Parâmetros obtidos das medidas de Φf

Amostra Coeficiente

Linear

*(r2) Coeficiente

Angular

Φf (%)

*PQ 30 -138 ± 20 0,9974 24419 ± 624 8,4 ± 0,4

*PQ 60 -118 ± 21 0,99475 23039 ± 683 7,9 ± 0,4

*PQ 315 -308 ± 21 0,99871 35396 ± 568 12,2 ±0,6

Rodamina 1648 ± 204 0,99556 267211 ± 7980 92,0 ± 4,6

* PQ se refere a amostra de CdTe/MPA e o número se refere ao tempo de síntese, (r2) é o

quadrado do coeficiente de correlação.

Observa-se que o maior Φf foi para a amostra de maior tempo de síntese. Isso pode

ser explicado pelo fato da amostra ficar mais tempo exposta ao meio reacional, sendo

assim, uma fração dos ligantes de superfície acabam sendo degradados e como os mesmos

possuem grupos tióis em sua estrutura molecular, uma fina casca de CdS pode revestir o

caroço do CdTe. E esse processo diminui os defeitos de superfície do material e

consequentemente aumenta o Φf.14 Uma indicação desse fenômeno é o ombro aparecido

nos espectro de fotoluminescência em direção de maiores comprimento de onda das

amostras de 30 e 60 minutos, denominada de banda de armadilha, e que praticamente não

é observado no espectro da amostra de 315 minutos. Charbonnière e colaboradores

recentemente relataram que o número de moléculas de ligante envolta do núcleo de CdTe

variam com o tempo de síntese e que a quantidade de enxofre no caroço do material

aumenta com o tempo de síntese.14 Esses resultados foram realizados com medidas de

Espectrometria de Emissão Atômica com Plasma Indutivamente Acoplado e Análise

elementar de CHNS.14

Análises do tempo de vida do estado excitado é outra abordagem útil para entender

os processos na superfície dos PQs. O tempo de vida dos PQs de semicondutores

dependem fortemente sobre sua composição, tamanho, e estados de superfície que


13

também afetam o Φf.36 As curvas de decaimentos são apresentadas na Figura 3. As quais

foram ajustadas perfeitamente com uma exponencial de segunda ordem, descrita pela

equação 6.37 Os parâmetros do ajuste estão apresentados na Tabela 3.

0 100 200 300 4000.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 100 200 300 400

0.00248

0.00674

0.01832

0.04979

0.13534

0.36788

1

Inte

nsid

ad

e (

No

rma

liza

da

)

Tempo (ns)

30 min 60 min 315 min

Inte

nsid

ade (

Norm

aliz

ad

a)

Tempo (ns)

Aumento dotamanho

Figura 3. Perfil das curvas de decaimento dos PQs de CdTe normalizadas a unidade. Na

figura dentro do gráfico é apresentado a curva do eixo y com a escala em logaritmo natural

Tabela 3. Constante de tempo τ1 e τ2 e amplitudes A1 e A2 e tempo de vida médio

Amostra τ1(ns) A1 A1(%) τ2(ns) A2 A2(%) <τ> (ns)

PQ 30 34,55 2,018 0,109 8,00 1,858 E3 99,89 8,12

PQ 60 26,73 3,766 0,035 6,54 1,077 E4 99,97 6,57

PQ 315 5,26 1,057 E5 99,99 21,54 7,7049 0,007 5,27

NPQC 2,86 1,968 E9 99,99 11,98 114,2 0,00 2,86

F(t) = C + A1exp (-t/ τ1) + A2 exp (-t/ τ2) (Eq. 6)

Onde τ1 e τ2 representam as constantes de tempo, e A1 e A2 representam as amplitudes dos

componentes, respectivamente. O tempo de vida médio <τ> foi calculado usando a equação

7.37


14

<τ> = (A1 τ12 + A2 τ2

2) / (A1 τ1 + A2 τ2) (Eq. 7)

O componente mais rápido do decaimento de fotoluminescência é associado com

recombinação de éxciton, já o componente lento é considerado por originar da emissão

relacionada à superfície do material.36 O decaimento rápido em termos de amplitude

aumentou com o tempo de refluxo, enquanto que o decaimento lento diminuiu. Quando

comparado ao aspecto da banda de armadilha no espectro de fotoluminescência os dados

foram muito consistentes, pois a área referente à banda de armadilha diminuiu com o

aumento do tamanho dos PQs. Em todos os casos o tempo de vida relacionado à

recombinação do éxciton e a emissão de superfície diminuíram com o tamanho do PQ o que

é uma características do CdTe/MPA conforme já foi observado na literatura.36

3.2. Síntese e caracterização dos NPCNs

A síntese dos NPCNs foi satisfatoriamente realizada, de acordo com o método relatado

na seção experimental deste trabalho. O material apresentou alta afinidade em meio

aquoso. Os espectros de fotoluminescência e absorção no UV-Vis são apresentados na

Figura 4.

200 300 400 500 600 7000.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0


Abso

rbância

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Inte

nsid

ade d

e F

oto

lum

inescê

ncia

Figura 4. Espectros de fotoluminescência (curva vermelha) e de absorção molecular no UV-

Vis (curva preta) de NPCNs

Os NPCNs obtidos tiveram emissão dependente do comprimento de onda de excitação.

Para essa característica na literatura são apresentadas duas explicações: uma relacionada


15

à dispersão de tamanhos e outra associada armadilhas de superfície na transição radiativa

dos NPCNs.20,21 Grupos de superfície como, C-O, C=O e COOH, podem introduzir estados

de armadilha com diferentes níveis de energia, levando os NPCNs emitirem luz que varia

com o comprimento de onda.21 Desta forma, a segunda explicação parece estar em melhor

concordância, pois a polidispersão dos materiais é bem baixa e ainda pelo o fato dos

NPCNs não apresentarem efeito de confinamento quânitco.20 As amostras obtiveram um

máximo tanto no comprimento de onda de excitação como no de emissão em 355,0 nm e

435,8 nm, respectivamente. O espectro de fotoluminescência apresentou uma FWHM de

79,8 nm. O espectro de absorção no UV-Vis demonstrou apenas uma banda localizada em

315 nm que é característica da transição π π*.

O Φf dos NPCNs foi realizado e comparado com o corante sulfato de quinina devido

ao mesmo possuir a mesma faixa espectral da amostra em questão. O Φf calculado foi de

11,2 %. Os parâmetros das curvas obtidas encontram-se na Tabela 4. Para o cálculo foi

utilizada a equação 4.

Tabela 4. Parâmetros obtidos das curvas Φf para a mostra de NPQC

Amostra Coeficiente

Linear

*(r2) Coeficiente

Angular

Φf (%)

NPQC 106 ± 50 0,99199 83920 ± 3079 11,2 ± 0,6

Sulfato de

quinina

-131 ± 244 0,99699 390928 ± 8766 52,0 ± 2,6

Análise do tempo de vida do estado excitado também foi empregada para a

caracterização ótica do material sintetizado. A curva de decaimento se encontra na Figura 5

a qual foi ajustada perfeitamente com uma exponencial de segunda ordem cujos parâmetros

do ajuste se encontram na Tabela 3. A equação obtida do ajuste e a utilizada para calcular

o <τ> foram as equações 6 e 7, respectivamente. Observa-se que praticamente o tempo de

vida mais rápido é responsável pela emissão do NPCN com uma fração de 99,99% da

amplitude total.


16

50 75 100 125 1500.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

50 75 100 125 150

0.00248

0.00674

0.01832

0.04979

0.13534

0.36788

1

Inte

nsi

dade (nom

aliz

ada)

Tempo (ns)

Inte

nsi

dade

(nom

aliz

ada)

Tempo (ns)

Figura 5. Curva de decaimento do NPCNs sintetizado. Na figura dentro do gráfico é

apresentado a curva do eixo y com a escala em logaritmo natural

3.3. Experimento de Transferência de Energia de Ressonância

Para iniciar os experimentos de Transferência de Energia de Ressonância (TER) foi

necessário antes de tudo construir uma curva de calibração para se conhecer a

concentração dos PQs de CdTe/MPA e dos NPCNs para ser utilizado no estudo. A curva de

calibração foi feita em g/L devido a complexidade de calcular a massa molar dos NPCNs.

Uma curva de calibração típica se encontra na Figura 6, e na Tabela 5 são listados os

coeficientes lineares e angulares, concentração bruta, desvio padrão, coeficiente de

variação (CV) e o quadrado do coeficiente de correlação do ajuste realizado. A curva foi

obtida de acordo com a lei de Lambert-Beer, equação 8. Desta forma, observa-se que todas

as curvas obtiveram um coeficiente linear bem próximo de zero, o que está de acordo com a

equação 8.

A = εbc (Eq. 8)

Onde A é absorbância no comprimento de onda, ε o coeficiente de absortividade (no caso

ele foi medido em L g-1 cm-1), b o caminho ótico em cm e c a concentração da amostra em

(g/L).


17

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.400.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Ab

so

rbâ

ncia

Concentraçao (g/L)

496 nm

CdTe/MPA 30 min

a)

200 300 400 500 600 7000

1

2

3

4

5 30,66 mg/L 30,66 mg/L 59,97 mg/L 59,97 mg/L 126,4 mg/L 126,4 mg/L 183,0 mg/L 183,0 mg/L 245,0 mg/L 245,0 mg/L 306,8 mg/L 306,8 mg/L 367,8 mg/L 367,8 mg/L

Absorb

ância


Concentraçao

b)

Figura 6. Curva de calibração monitorada no primeiro pico de absorção em 496 nm (a) e

espectros de absorção na faixa de 200 a 700 nm da amostra de PQ CdTe/MPA 30 min em

diferentes concentrações conhecidas

Tabela 5. Parâmetros da curva de calibração das amostras

Amostr

a

Coeficient

e Linear

Coeficiente

Angular (L/ g cm)

Concentraçã

o bruta (g/L)

Desvio

Padrão

(g/L)

CV

(%)

r2

PQ 30 -3,00 E-3 2,235 3,66 0,06 1,75 0,999

92

PQ 60 5,00 E-3 2,309 3,30 0,03 0,83 0,999

89

PQ

315

2,90 E-3 1,684 4,28 0,05 1,22 0,999

29

NPQC 8,56E-4 3,852 8,9 0,3 3,61 0,998

49

Nos guias de validação analítica os valores de CV para amostras com analitos em

macro quantidades, como é o caso, são aceitos valores de até 5%.38 Sendo assim, o

método em questão pode ser aplicado com confiabilidade.


18

O processo de TER foi estudado de acordo com a teoria de Förster.23,37 A taxa

constante para transferência entre um doador e um aceptor em uma distância r é dada pela

equação 9.23,37

�� = �

��

��

��

� (Eq. 9)

Onde �� é o tempo de vida do estado excitado do doador na ausência de transferência e R0

é o raio crítico de Forster (distância na qual a transferência e o decaimento espontâneo do

doador no estado excitado são igualmente prováveis, ou seja, metade decai por

transferência de energia e metade decai por taxas radiativas e não radiativas comumente, o

que pode ser expresso por kt = 1/ �� . R0 em Angstrons é dado pela equação 10.

�� = 0,2108 �� ∫ ��(�)��(�)��

∞

��

�

� (Eq. 10)

Onde k2 é o fator orientação, quando as moléculas estão livres para rotacionar em uma taxa

que é muito mais rápida que a taxa de desativação do doador (média dinâmica isotrópica), o

valor médio de k2 é 2/3. �� é o rendimento quântico do doador na ausência de transferência,

n é o índice de refração do meio na faixa de comprimento de onda que a sobreposição

espectral é relevante, n é o índice de refração da solução, foi utilizado o índice de refração

da água (1,33) visto que os experimentos são executados em condições bem diluídas. ID(λ)

é o espectro de fluorescência do doador normalizado (∫ ��(�)�� = 1∞

�), εA(λ) é o coeficiente

de absortividade molar do aceptor ( em L mol-1 cm-1) e λ é o comprimento de onda em

nanômetros (nm).

A distância entre um doador e um aceptor (r) pode ser calculada de diversas

maneiras e uma delas e a mais simples é pela eficiência do sistema, como representa a

equação 11. A equação mencionada demonstra de forma clara que a eficiência do processo

de TER é fortemente dependente da distância entre o doador e o aceptor. Onde ΦTE é a

eficiência de transferência e os outros termos já foram citados no texto acima.

�� =��

�

�� + ��

(��. 11)

A integral de sobreposição (J(λ)) expressa o grau de sobreposição espectral entre a

emissão do doador e a absorção do aceptor, equação 12.23,37 A fim de se verificar quem

seria o doador e receptor no processo de transferência de energia foram tratadas as duas

hipóteses possíveis. A Figura 7 demonstra as suposições, nela é apresentado a

sobreposição dos espectros do doador e aceptor, no caso “a” o PQ de CdTe/MPA foi

tratado como aceptor e o NPCN como doador e no caso “b” o PQ de CdTe/MPA foi tratado


19

como doador enquanto que o NPCN como aceptor. Os termos envolvidos na equação 12 já

foram todos especificados.

�(�) = ∫ ��(�)��(�)��∞

� (Eq. 12)

350 400 450 500 550 600 650 700 7500.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

NPQC CdTe/MPA

Comprimento de Onda (nm)Inte

nsi

da

de

de

fo

tolu

min

escê

ncia

(no

rma

liza

da

)

CdTe/MPA aceptor

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

Ab

sorb

ân

cia

a)

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 7000.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

NPQC CdTe_MPA

Comprimento de Onda (nm)In

ten

sid

a d

e F

oto

lum

ine

scê

ncia

(no

rma

liza

da

)

CdTe_MPA doador

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Ab

sorb

ân

cia

b)

Figura 7. Sobreposição dos espectros de absorção e fotoluminescência (a) CdTe/MPA

atuando como aceptor e (b) CdTe/MPA atuando como doador

Observa-se pela Figura 7b que a sobreposição do espectro de absorção do NPQCs

sobre o espectro de fotoluminescência de CdTe/MPA é mínima, praticamente

desconsiderável em relação a sobreposição do espectro de absorção do CdTe/MPA sobre o

espectro de fotoluminescência do NPCNs. Como a sobreposição é tão fraca no caso “b” o

processo de TER pode ser negligenciado devida a baixa probabilidade de ocorrência. Desta

forma a integral de sobreposição J(λ) foi somente calculada para o caso “a”.

Para obter o coeficiente de absortividade molar foi utilizado o valor conforme

reportado por Peng e colaboradores para primeira banda de absorção excitônica,33 a mesma

que se relaciona ao tamanho do PQ. Como o coeficiente de absortividade molar é

proporcional a absorbância, conhecendo-se o valor em um comprimento de onda, os demais

podem ser convertidos satisfatoriamente pela lei de Lambert-Beer, equação 8. Os valores

de J(λ) se encontram na Tabela 6, para os sistemas NPCs e CdTe/MPA com 30, 60 e 315

minutos de síntese e em várias razões de concentrações (CdTe(g/L)/NPQCs (g/L).

A eficiência do processo de transferência de energia (ΦTE) foi calculada por meio dos

dados de fotoluminescência no estado estacionário, segundo a equação 13.


20

�� = 1 − ��

�� (��. 13)

Onde FDA e FD são as intensidades de fotoluminescência do doador na presença e ausência

do aceptor.

Na Tabela 6 são mostrados vários parâmetros do processo de TER os quais

puderam ser obtidos pelas resoluções das equações 9 – 13.

Na Figura 8 é mostrado o comportamento dos espectros de emissão dos compostos

envolvidos no processo de TER para CdTe/MPA 60 min e NPQCs, para as demais amostras

o comportamento é bem semelhante.

Na Figura 8a a concentração de CdTe/MPA 60 min foi de 32,7; 64,7; 96,1; 127; 157

mg/L, enquanto que a concentração de NPQCs foi de 89,0 mg/L, estes dados de

concentração foram obtidos por meio dos parâmetros da curva analítica apresentados na

Tabela 5. Observa-se pela Figura 8a que a intensidade de fotoluminescência do PQ de

CdTe, banda centrada em 550 nm, que quando a concentração ultrapassa 96,1 mg/L a

intensidade permanece constante. Isso se deve a efeito de filtro interno, uma vez que a

concentração no meio está muito alta, o sistema como um todo começa a absorver a própria

energia emitida e nenhum aumento na fotoluminescência é observado. Vale ressaltar que o

volume de CdTe/MPA adicionado foi bem pequeno, 100 µL no máximo, a fim de evitar

efeitos de diluição. Foi feito um experimento controle no qual foi adicionado somente água

para verificar se a intensidade de fotoluminescência seria consideravelmente afetada pela

diluição. Como mostra a Figura 8b a intensidade permanece praticamente inalterada com o

volume adicionado, apenas sofre uma pequena alteração, 13%, quando o volume chega a

240 µL, ou seja, quase três vezes o valor máximo adicionado no experimento de TER. Além

do mais a diminuição da intensidade nos experimentos de TER varia de 30 a 90% da

intensidade inicial. Assim, conclui-se que a diminuição da intensidade de fotoluminescência

das NPCNs é devida a TER.


21

Tabela 6. Dados do processo de TER entre as amostras de NPQCs e CdTe/MPA em

diferentes tempos de síntese

Amostra Razão

([CdTe]/[NPQC])

J(λ) (M-1 cm-1

nm4)

r (nm) R0 (nm) KT (ns-1) Eficiência

NPQC e PQ

30

0,411 2,31E15 4,84 4,32 1,65E8 0,335

NPQC e PQ

30

0,815 2,31E15 4,17 4,32 4,02E8 0,550

NPQC e PQ

30

1,21 2,31E15 3,78 4,32 7,34E8 0,691

NPQC e PQ

30

1,60 2,31E15 3,48 4,32 1,20E9 0,785

NPQC e PQ

30

1,98 2,31E15 3,23 4,32 1,87E9 0,851

NPQC e PQ

60

0,367 3,04E15 5,00 4,52 1,79E8 0,352

NPQC e PQ

60

0,727 3,04E15 4,34 4,52 4,22E8 0,561

NPQC e PQ

60

1,08 3,04E15 3,92 4,52 7,77E8 0,702

NPQC e PQ

60

1,43 3,04E15 3,61 4,52 1,27E9 0,794

NPQC e PQ

60

1,77 3,04E15 3,35 4,52 1,98E9 0,857

NPQC e PQ

315

0,478 6,02E15 5,41 5,06 2,21E8 0,401

NPQC e PQ

315

0,947 6,02E15 4,63 5,06 5,68E8 0,632

NPQC e PQ

315

1,41 6,02E15 4,14 5,06 1,11E9 0,771

NPQC e PQ

315

1,86 6,02E15 3,77 5,06 1,93E9 0,854

NPQC e PQ

315

2,30 6,02E15 3,48 5,06 3,11E9 0,904


22

400 450 500 550 600 650 7000

50

100

150

200

250

300

350

400

Inte

nsid

ade (

unid

. arb

t.)


0 32,7 mg/L 64,7 mg/L 96,1 mg/L 127 mg/L 157 mg/L

a)

400 450 500 550 600 650 7000

50

100

150

200

250

300

350

400

420 450 480

280

320

360

Inte

ns

ida

de

(u

nid

. a

rbt.

)


0 uL 20 uL 40 uL 60 uL 80 uL 100 uL 160 uL 240 uL

Inte

nsid

ade

(u

nid

. arb

t.)


b)

Figura 8. Espectros de fotoluminescência a) no processo de TER entre PQ CdTe/MPA 60

min e NPCNs. Na legenda da figura os números representam a concentração de

CdTe/MPA adicionado b) experimento controle com adição de água na figura de dentro o

espectro é mostrado com um zoom na região de interesse. Em ambos os casos λex 355 nm

Os cálculos apresentaram que R0 entre o PQ de CdTe/MPA e o NPCN aumenta com o

tamanho do PQ de CdTe/MPA, o que é facilmente observado pelo fato dos espectros de

absorção das amostras serem deslocados para a região do vermelho e consequentemente

reduzindo a sobreposição espectral. A distância entre os dois compostos (r) foi diminuída

com o aumento da razão das concentrações entre CdTe/NPCN. O que indica que o acúmulo

de núcleos de CdTe no meio causa a aproximação entre as duas espécies e

consequentemente aumentando a eficiência de TER. Além disso, os valores encontrados

estão em concordância com o tamanho dos compostos. Nos casos em que a razão de

CdTe/NPQC foi alta a eficiência do processo alcançou até 0,904.

4. Conclusão

Neste trabalho a síntese dos PQs de CdTe/MPA foi satisfatoriamente obtida. O aumento

do tempo de refluxo ocasionou o aumento do tamanho de partícula confirmado pelos dados

de fotoluminescência e absorção. O melhor valor de rendimento quântico foi para amostra

de maior tempo de síntese, 315 minutos, alcançando 12,2%. As análises de tempo de vida

do estado excitado indicaram que o CdTe/MPA possui dois tempos de vida, um relacionado

à recombinação do éxciton enquanto que outro relacionado a emissão dos estados de

armadilha. O aumento do diâmetro do material levou a diminuição do tempo de vida médio.


23

As NPCNs foram obtidas com êxito indicando uma emissão máxima em 435,8 nm

quando excitada em 355 nm. A emissão das NPCNs foi dependente do comprimento de

onda de excitação. A absorção máxima do material foi observada em 315 nm característica

da transição dos orbitais π π*. Análise do tempo de vida do estado excitado demonstrou

que o material possui dois tempos de vida.

O processo de TER ocorreu com PQ de CdTe/MPA e NPCN atuando como aceptor e

doador, respectivamente, conforme indicou a sobreposição espectral entre o espectro de

absorção do aceptor com o espectro de emissão do doador. A eficiência de transferência do

processo foi afetada pela concentração de CdTe, quanto maior sua concentração, maior a

eficiência indicando que o par aceptor doador são aproximados. As distâncias entre aceptor

e doador calculadas estão de acordo com os diâmetros dos materiais. A eficiência do

processo foi bem alta alcançando até 90%.

5. Referências

1. Samanta, A.; Deng, Z.; Liu, Y.; Yan, H.; Nano Res. 2013, 6, 853.

2. Zhang, J. Z.; Grant, C. D.; Annual Review of Nano Research, Vol. 2, 1st ed., World

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York; 2008.

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