Vidros compósitos cintiladores baseados em YAG/YAP:Ce3+

O desenvolvimento de materiais com baixo impacto ambiental para a captura, conversão e armazenamento de energia desempenha um papel fundamental no avanço tecnológico de sociedades modernas. Em particular, os materiais cerâmicos luminescentes ocupam uma posição de destaque devido à sua ampla gama de aplicações em campos como medicina, física, química e engenharia. A incorporação desses compostos luminescentes em matrizes vítreas resulta na criação de vidros compósitos opticamente ativos. Essa combinação reúne as características fotoluminescentes dos materiais cerâmicos policristalinos com a estabilidade físico-química dos vidros amorfos, ao mesmo tempo em que oferece um baixo custo de produção em comparação com os monocristais análogos. Neste trabalho, exploramos a obtenção de um material cintilador policristalino composto por duas fases policristalinas majoritárias, YAG (Y3Al5O12 - Granada de ítrio e alumínio) e YAP (YAlO3 - Perovskita de ítrio e alumínio), ambas conhecidas por sua eficiência no processo de cintilação1,2. As bandas de emissão dessas fases estão centradas em λ = 540 nm e λ = 370 nm, relacionadas às transições 4f1←5d1 do íon Ce3+ quando associadas às fases YAG e YAP, respectivamente. A obtenção desse material policristalino foi realizada por meio de uma rota de síntese ambientalmente amigável, o método do estado sólido assistido por micro-ondas (MASS - do inglês, Microwave- assisted solid-state synthesis). Esse método se baseia na absorção direta da energia de radiação de micro-ondas pelos precursores, de forma a viabilizar o aquecimento rápido, direcionado e uniforme, que resulta em uma síntese de alto rendimento. A partir desse processo de síntese, foram obtidas várias amostras ao variar a proporção dos reagentes e condições de tratamentos por micro-ondas. As amostras foram caracterizadas através da||quantificação das fases YAP e YAG pelo método de refinamento Rietveld aplicado aos padrões de difratometria de raios-X, por medidas de espectros de fotoluminescência, bem como pela determinação dos tempos de decaimento radiativo do Ce3+. Além disso, o material YAG:Ce3+1% obtido via MASS foi incorporado à matriz vítrea 80NaPO3 - 20Al2O3, resultando na formação de compósitos vítreos cintiladores. Essa incorporação foi realizada de duas maneiras: através da técnica de fusão e resfriamento, (melt-quenching) e do método de prensagem de pastilha. Os compósitos resultantes foram caracterizados em comparação com o material cintilador original.