Nanomateriales basados en lantánidos: Caracterización y visualización

• Autores: Juan Ferrera-González
• Directores de la Tesis: Julia Perez-Prieto (dir. tes.), Maria Gonzalez Bejar (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de València ( España ) en 2022
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Marques Hueso (presid.), Laura Francés (secret.), Ángel Orte Gutiérrez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Sostenible por la Universidad de Castilla-La Mancha; la Universidad de Extremadura; la Universidad Jaume I de Castellón; la Universitat de València (Estudi General) y la Universitat Politècnica de València
• Materias:
  • Física
    • Óptica
      • Propiedades ópticas de los sólidos
    • Química física
      • Fotoquímica
  • Química
    • Química analítica
      • Microscopia
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: webges.uv.es (pdf)
• Resumen

  • Las nanopartículas upconversion (UCNP) comenzaron a desarrollarse a inicios del presente siglo, generando una gran expectación e interés por sus propiedades fotofísicas particulares. Las UCNP son nanomateriales capaces de producir el fenómeno upconversion (UC) mediante el cual fotones de baja energía (de la región del infrarrojo cercano, NIR) se transforman en fotones de alta energía (en la región del UV-vis). Los principales actores del fenómeno son los iones lantánidos que se encuentran como dopantes de una matriz nanométrica transparente. Por tanto, en las UCNP, a diferencia de las nanopartículas (NP) semiconductoras, el confinamiento nanométrico no es el responsable de las propiedades ópticas sino las interacciones entre los iones lantánidos de la matriz. Aunque, sin duda, la escala nanométrica afectará a sus propiedades emisivas.

    Esta tesis estructurada en cuatro capítulos comienza con una introducción a las propiedades ópticas de las UCNP, con unas breves reseñas históricas y una descripción detallada de los protagonistas de este fenómeno tan inusual como interesante: los iones lantánidos. En el primer capítulo se describe una técnica de microscopía desarrollada por el grupo y que permite caracterizar con resolución temporal la luminiscencia de las emisiones upconversion (UC). En el segundo se demuestra cómo la técnica anterior permite medir el alargamiento del tiempo de vida de un colorante orgánico funcionalizado en la superficie de la UCNP con una estrategia basada en ligandos macrocíclicos de cucurbiturilo. El nanohíbrido upconversion (UCNH) resultante incorpora sinérgicamente las propiedades únicas de la UCNP con las de detección de la sonda orgánica, dando lugar a un sensor prueba de concepto. En el tercer capítulo se evalúa la citotoxicidad de la plataforma utilizada para desarrollar el sensor en comparación con la UCNP de partida. Por último, el cuarto capítulo profundiza en la caracterización fotofísica de un UCNH prueba de concepto compuesto por UCNP y un colorante orgánico. De tal manera que el hilo conductor de la tesis es la caracterización fotofísica de las UCNP y de los UCNH, pues es precisamente la limitación en el desarrollo de estos materiales. Cada capítulo está, a su vez, apoyado en una introducción inicial con resultados bibliográficos relevantes que describen la motivación que llevó a empezar la investigación. Asimismo, cuenta con una sección de objetivos, de resultados y discusión y conclusiones. Finalmente se completa la tesis con las conclusiones más relevantes obtenidas en cada capítulo.