Synthesis and characterization of luminescent and magnetic materials for biological applications

Abstract

This thesis was focused on the study of luminescent and/or magnetic nanocomposites that could be destined to biological applications. Luminescent composites based on a SiO2 matrix doped with various lanthanide compounds (Eu(DBM)3Phen, ZrO2:RE3+, RE = Eu, Tb, Er/Yb) were investigated. These systems showed satisfying optical properties, morphological and structural regularity and efficient functionalization. Moreover, the possibility to obtain functionalizable nanocomposites with up-converting properties was demonstrated. Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ persistent luminescence materials were also studied. An optimal composition of (Sr0.97Eu0.01Dy0.02)2MgSi2O7, both for the strength and the duration of the persistent luminescence, was determined. Magnetic composites made of FeOx and CoFe2O4 embedded into mesoporous SiO2 were obtained and studied, while the incorporation of Fe(0) was not achieved. By selecting the most suitable luminescent and magnetic species in terms of desired coexistence, the production of a bifunctional luminescent and magnetic system (FeOx/Eu(DBM)3Phen@ms-SiO2F) with regular morphology and nanostructure was obtained.

Questa tesi ha riguardato lo studio di materiali nanocompositi luminescenti e/o magnetici utilizzabili in applicazioni biologiche. Sono stati esaminati compositi luminescenti basati su una matrice di SiO2 drogata con vari composti di lantanidi (Eu(DBM)3Phen, ZrO2:RE3+, RE = Eu, Tb, Er/Yb). Tali sistemi hanno mostrato proprietà ottiche soddisfacenti, regolarità morfologica e strutturale ed efficiente funzionalizzazione. E’ stata inoltre dimostrata la possibilità di ottenere nano compositi funzionalizzabili con proprietà di up-conversion. Sono stati studiati anche materiali a luminescenza persistente di tipo Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+. E’ stata in particolare determinata una composizione ottimale, ovvero (Sr0.97Eu0.01Dy0.02)2MgSi2O7, sia per quanto riguarda l’intensità che la durata della luminescenza persistente. Sono stati ottenuti e studiati compositi magnetici costituiti da FeOx e CoFe2O4 incorporati in SiO2 mesoporosa, mentre l’incorporazione di Fe(0) non è avvenuta con successo. Selezionando, tra tutte quelle esaminate, le specie luminescenti e magnetiche più desiderabili in termini di coesistenza reciproca nello stesso materiale, è stato prodotto un sistema composito bifunzionale luminescente e magnetico (FeOx/Eu(DBM)3Phen@ms-SiO2F) con morfologia e struttura regolari.