Sintesi e caratterizzazione di strati sottili vetrosi funzionalizzati con terre rare e nano-aggregati metallici

Abstract

I materiali a base di ioni di terre rare vengono ampiamente utilizzati in ottica e fotonica: la loro versatilità è dovuta all’ampia gamma di transizioni elettroniche all’interno dell’orbitale 4f, caratterizzate da emissioni che vanno dall’UV all’infrarosso. Tuttavia, due importanti limitazioni ne riducono le potenzialità: la piccola sezione d’urto di assorbimento e le strette bande di eccitazione. Il presente lavoro di tesi ha studiato il ruolo di nanoaggregati di argento come sensitizzatori ottici per ioni di terre rare all’interno di vetri silicati: si è sviluppato, dunque, con il duplice obiettivo di aumentare sia lo spettro di eccitazione che l’efficienza di questo processo. La preparazione dei campioni ha impiegato una sintesi sol-gel seguita da scambio ionico Ag+←→Na+ e ha portato all’ottenimento di film soda-silicati di spessori micrometrici. Nella prima fase, è stato ottimizzato il protocollo di sintesi, focalizzandosi sull’utilizzo di Eu. Si è indagato l’effetto della quantità di sodio e della concentrazione di Eu sulla stabilità e sulle proprietà ottiche. Nella seconda fase, esplorativa, si è indagato il comportamento dell’Ag nella sensitizzazione di altre terre rare: Sm, Pr, Dy, Tb, Er, Yb, Ho, Ce. Le caratterizzazioni sia strutturali che ottiche, hanno evidenziato l’efficacia di questo elemento come sensitizzatore in grado di aumentare sia la banda di assorbimento, in particolare nella regione UV, che l’intensità di luminescenza di numerosi ordini di grandezza.