Bismuth-based advanced luminescent (nano)materials: from design to application

L’attività di ricerca oggetto della tesi è focalizzata sullo studio di materiali nanostrutturati e non a base di bismuto e relativi composti aventi proprietà ottiche avanzate. Nello specifico, data la peculiare attività di luminescenza, per i materiali investigati si prevedono interessanti potenzialità per applicazioni come (nano)fosfori per la fotonica, nel bioimaging, come sensori termici, nell’anticontraffazione. La parte preponderante della ricerca ha quindi riguardato la caratterizzazione ottica dei sistemi oggetto di studio e, in particolare, la definizione e la modellizzazione dei meccanismi di luminescenza. Inoltre, al fine di incrementare l’efficienza e di aumentare il controllo della risposta in emissione, è stata sviluppata anche un’approfondita attività in relazione allo studio dell’evoluzione strutturale del materiale e all’ottimizzazione dei processi di sintesi. Nell’ambito della macrotematica relativa ai (nano)materiali a base di bismuto, di seguito vengono specificati i sistemi oggetto della ricerca: a) controllo della struttura in nanoparticelle di bismuta drogata con ioni lantanidi e studio dei processi di upconversion (UC) per l’attivazione delle emissioni di fluorescenza nel visibile tramite pompaggio ottico nell’IR; b) studio del meccanismo di formazione di sistemi core-shell in nanoparticelle di silicato di bismuto drogate con ioni lantanidi; c) studio delle fluorescenze dello ione Cr3+ in Bi2Ga4O9 e definizione delle potenzialità per l’utilizzo come sensore termico luminescente; d) stabilizzazione dei polimorfi della bismuta tramite confinamento quantico in strutture a dimensionalità ridotta e studio delle proprietà ottiche; e) studio della luminescenza “persistente” nel sistema Bi2+/3+ in CaSnO3; f) sintesi di nanoparticelle di Y2O3 drogate con ioni Bi3+ e Er3+ e studio dei processi di energy transfer.