Nanomateriais luminescentes de terras raras utilizando complexos de benzenotricarboxilatos como precursores

O material Y2O3:Eu3+ vem sendo usado comercialmente como luminóforo vermelho desde da década de 1960, em uma grande variedade de aplicações devido ao seu elevado rendimento quântico (próximo de 100 %), elevada pureza de cor e boa estabilidade. Portanto, este trabalho propõe um novo método de síntese baseado nos complexos benzenotricarboxilatos (BTC) de terras raras trivalentes (RE3+) dopados com íons Eu3+. O objetivo principal é produzir materiais luminescente RE2O3:Eu3+ a temperatura mais baixa (500 °C) e em escala nanométrica. Os complexos precursores [RE(BTC):Eu3+] e [RE(TLA)·n(H2O):Eu3+], onde RE3+: Y, Gd e Lu; BTC: ácido trimésico (TMA) e ácido trimelítico (TLA) foram calcinados em diferentes temperaturas de 500 a 1000 °C, a fim de obter os materiais luminescentes RE2O3:Eu3+. Os complexos foram caracterizados por análise elementar de carbono e hidrogênio, analise térmica (TG), espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR), difração de raios-X - método do pó (XPD) e microscopia eletrônica de varredura (SEM). Todos os complexos são cristalinos e termo estáveis até 460 °C. Dados de fosforescência dos complexos de Y, Gd e Lu mostram que o nível T1 do aníon BTC3- tem energia acima do nível emissor 5D0 do íon Eu3+, indicando que os ligantes podem atuar como sensibilizadores de energia intramolecular. O estudo das propriedades fotoluminescentes dos complexos dopados foi baseado nos espectros de excitação e emissão e curvas de decaimento de luminescência. Ademais, foram determinados os parâmetros de intensidades experimentais (Ωλ), tempos de vida (τ), taxas de decaimentos radiativo (Arad) e não-radiativo (Anrad). Os materiais luminescentes RE2O3:Eu3+ foram sintetizados de forma bem sucedida por meio do método benzenotricarboxilatos calcinados a 500, 600, 700, 800, 900 e 1000 °C, apresentando alta homogeneidade química e controle de tamanho de cristalito. Os nanomateriais foram caracterizados pelas técnicas de FTIR, XPD SEM e TEM revelando a obtenção dos materiais C-RE2O3:Eu3+ mesmo a 500 °C. Os dados de XPD dos materiais confirmaram um aumento do tamanho dos cristalitos de 5 até 52 nm (equação de Scherrer) de em função da temperatura de calcinação de 500 a 1000 °C, respectivamente, corroborados pelas técnicas de SEM e TEM. Os espectros de emissão de RE2O3:Eu3+ mostram uma banda larga atribuída a transição interconfiguracional de transferência de carga ligante-metal (LMCT) em 260 nm, i.e. O2-(2p)→Eu3+(4f6). Além disso, foram observadas linhas finas de absorção devido as transições intraconfiguracionais 4f do íon európio (7F0,1𔾹LJ; J: 0, 1, 2, 3 e 4), como esperado. As propriedades fotoluminescentes dos luminóforos foram baseadas nos espectros (excitação e emissão) e curvas de decaimento luminescente. Os parâmetros de intensidade experimental, tempos de vida, assim como as taxas de decaimentos radiativos e não radiativos foram calculados. As propriedades fotônicas dos nanomateriais são consistentes com o sítio de baixa simetria C2 ocupado pelo íon Eu3+ no C-RE2O3:Eu3+, produzindo emissão vermelha dominada pela transição hipersensível 5D0𔾻F2 do íon Eu3+ no sitio C2, ao invés do sítio centrossimétrico S6. Além disso, os nanomateriais Y2O3:Eu3+ exibem características espectroscópicas semelhantes e elevados valores de eficiência quântica (η~91 %), compatível com os luminóforos comerciais disponíveis no mercado. Este novo método pode ser utilizado para o desenvolvimento de novos nanomateriais contendo íons terras raras, assim como outros íons metálicos.

Rare earth and trace elements in igneous and metamorphic minerals of oceanic gabbros from the Mid-Atlantic Ridge

SIMS analyses have been carried out on clinopyroxenes, plagioclases and amphiboles of six gabbroic samples from Holes 921-924 of the Ocean Drilling Program Leg 153 sited in the MARK area of the Mid-Atlantic Ridge at the ridge-transform intersection, to investigate the rare earth, trace and volatile element distribution in the lower ocean crust during igneous crystallization and higher grade metamorphic conditions. The metagabbros underwent granulite to subgreenschist facies conditions through three main tectono-metamorphic phases: (1) ductile regime (750 < T < 1000 °C and P = 0.3 GPa); (2) transitional regime (600 < T < 700 °C and P = 0.2 GPa); (3) brittle regime (350 < T < 600 °C and P < 0.2 GPa). Igneous clinopyroxenes show Cl-chondrite normalized patterns depleted in LREE, and nearly flat for HREE. The rare earth and trace element distributions in igneous clinopyroxenes and plagioclases indicate that these minerals act as REE reservoirs, and comprise the main contribution to the overall rock content. The abundances in igneous minerals reflect the degree of fractionation of the parent liquids. In metamorphic clinopyroxenes recrystallized in anhydrous assemblages, the REE and trace elements patterns mimic those of the primary ones. Conversely, clinopyroxerie re-equilibrated in amphibolebearing assemblages shows a significant increase in REE, Ti, Zr, Y and V, a negative Eu anomaly, and slight decreases in Sr and Ba. An overall increase of REE and some trace elements is evident in hydrous assemblages, with preferential partitioning in the amphibole. It shows high Ti (18196-22844 ppm), LREE depleted patterns and LaN/SmN = 0.10-0.33, LaN/YbN = 0.10-0.30. Amphiboles from granoblastic assemblages show homogeneous patterns with no or a positive anomaly for TiN and negative anomalies for SrN and ZrN. Volatiles in amphibole are low, with Cl/F < 1; H2O% is significantly lower than the stoichiometric ratio (1.33-1.53%). The composition of the clinopyroxene and amphibole recrystallized in low-strain domains records evidence of incomplete re-equilibration, and element diffusion and partitioning is in part controlled by the textural site. The possible origins of the fluids involved in the metamorphic recrystallization are discussed: (1) remobilization from igneous amphibole; (2) exsolution from evolved melts; (3) introduction of seawater-derived fluids modified in rock-dominated systems; (4) injection of highly evolved hydrous melts during the metamorphic process.

Major and rare earth element concentrations of basalts beneath ODP Hole 118-735B (Table 3)

A wide-angle seismic experiment at the Atlantis II Fracture Zone, Southwest Indian Ridge, together with geochemical analyses of dredged basalt glass samples from a site conjugate to Ocean Drilling Program hole 735B has allowed determination of the thickness and the most likely lithological composition of the crust beneath hole 735B. The measured Na, composition of 3.3 +/- 0.1 corresponds to a melt thickness of 3 +/- 1 km, a result consistent with rare earth element inversions which indicate a melt thickness of between 1.5 and 4.5 km. The seismic crustal thickness to the north and south of the Atlantis Platform (on which hole 735B is located) is 4 +/- 1 km, and probably consists largely of magmatic material since the seismic and inferred melt thicknesses agree within experimental uncertainty. Beneath hole 735B itself. the Moho is at a depth of 5 +/- 1 km beneath the seafloor. The seismic model suggests that, on average. about 1 km of upper crust has been unroofed on the Atlantis Platform. However, allowing for the inferred local unroofing of 2 km of upper crust at 735B, the base of the magmatic crust beneath this location is probably about 2 km beneath the seafloor, and is underlain by a 2-3 km thick layer of serpentinised mantle peridotite. The P-wave velocity of 6.9 km/s for the serpentinised peridotite layer corresponds to a 35 +/- 10 vol% serpentine content. The Moho beneath hole 735B probably represents a serpentinisation front.