Soluções sólidas Ca1-xCuxWO4 (0 ≤ x ≤ 0,05) obtidas por síntese sonoquímica: um estudo acerca das propriedades estruturais e fotoluminescentes - Nobre, Francisco Xavier (Universidade Federal do Amazonas, 2021)
O avanço tecnológico, principalmente no campo de armazenamento de energia, indústria eletrônica e biomédica, tem impulsionado diversos estudos voltados a síntese, caracterização e aplicação de semicondutores. Neste contexto, buscou-se, neste estudo, investigar uma rota simples, rápida e de baixo para obtenção de soluções sólidas compostas por tungstatos de cálcio (CaWO4) substituídos com íons cobre (Cu2+), visando propriedades de interesse para aplicações eletrônicas e biomédicas. Portanto, sintetizou-se inicialmente tungstatos de cálcio (CaWO4) puros, empregando a síntese sonoquímica em meio aquoso a temperatura ambiente nos tempos de 1, 10, 20 e 30 min. Em seguida, adotou-se o tempo de 30 min para a síntese das soluções sólidas (Ca1-xCuxWO4), 0,005 ≤ x ≤ 0,05 mol Cu2+. Os materiais foram caracterizados estruturalmente por difração de raios X (DRX) e refinamento Rietveld, espectroscopia vibracional Raman e no infravermelho próximo (IVFT-NIR), espectroscopia UV-Vis por reflectância difusa, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de fololuminescência (EFL). A obtenção da fase tetragonal (scheelite) para todos os materiais puros e soluções sólidas foi confirmada por DRX e refinamento Rietveld. O acréscimo de íons Cu2+ resultou na modificação significativa da intensidade e largura dos picos de difração. Contudo, não houve a formação de fases secundárias ou picos associados ao tungstato de cobre ou qualquer outro polimorfo. As caracterizações vibracionais por espectroscopia Raman e no infravermelho próximo (IVFT-NIR), corroboraram as informações apresentadas na caracterização por DRX, tendo em vista que todos os modos vibracionais verificados foram pertinentes ao tungstato de cálcio de grupo espacial I41/a e grupo pontual C_4h^6. As micrografias obtidas para o tungstato de cálcio e soluções sólidas revelaram a obtenção de materiais em escala nanométrica, onde houve a ocorrência de formação de microesferas compostas por inúmeras nanopartículas. O estudo óptico por espectroscopia UV-vis confirmou que o CaWO4 puro possui E_gap = 4,0 eV. Por outro lado, houve o decréscimo deste valor com o acréscimo de íons Cu2+, alcançado Egap = 3,46 eV para a solução sólida com x = 0,05 mol. Por espectroscopia de fotoluminescência, identificou-se a emissão característica do CaWO4 nos comprimentos de onda na região do azul, verde e vermelho. No entanto, a formação das soluções sólidas implicou no deslocamento dos máximos de emissão, potencializando a emissão na região do azul e verde, com o acréscimo de íons Cu2+. Fato decorrente às transições eletrônicas do tipo d-d entre os orbitais O2p → Cu3d → W5d, tornando-se ausente as transições eletrônicas com fótons na região da cor vermelha. De posse dos resultados obtidos pelo diagrama de cromaticidade revelou que houve uma mudança expressiva na temperatura de cor correlacionada, partindo de 5765 K (x = 0), para 11332 K, quando x = 0,05 mol de Cu2+. Portanto, estes materiais obtidos, além de inéditos, podem ser considerados promissores para aplicações tecnológicas, incluindo biomédicas, como também, no desenvolvimento de dispositivos emissores de luz azul ou verde, ou seja, cores frias.