Induzidas por pressão externa, transições de fase no ZnO alteram as emissões ópticas do Európio
A possibilidade de modular as propriedades ópticas dos íons de terras raras é um tema interessante para o desenvolvimento de materiais fotônicos responsivos, especialmente quando inseridos em uma matriz transparente. Uma abordagem interessante é o uso de pressão hidrostática externa como ferramenta eficaz para alterar o campo cristalino e, consequentemente, modular suas propriedades ópticas. Como parte do trabalho de doutorado da hoje Dra. Camila Ianhez Pereira dos Santos, exploramos a síntese e dopagem do ZnO com európio, que possui linhas de emissão na região do visível.
Realizamos uma investigação sistemática sobre as propriedades das emissões ópticas do Eu3+ associadas à deformação da matriz de ZnO sob pressão hidrostática externa, combinando difração de raios X de síncrotron e espectroscopia de fotoluminescência in situ com cálculos de primeiros princípios. As medidas foram realizadas na linha EMA do SIRIUS, parte integrante do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) Uma transição de fase induzida por pressão da estrutura hexagonal wurtzita para a estrutura cúbica próxima a 10 GPa é acompanhada pelo completo desaparecimento de algumas emissões próximo ao limiar, seguido por uma recuperação parcial e reprodutível, em pressões mais altas, provavelmente associada ao surgimento de desordem estrutural. Concomitantemente, à medida que a intensidade do campo cristalino aumenta, os componentes Stark das emissões exibem um desvio para o vermelho sistemático (~0,40 ± 0,02 meV/GPa) e um alargamento induzido por pressão (~0,55 ± 0,02 meV/GPa). Os cálculos de primeiros princípios corroboram as alterações induzidas pela pressão observadas nos estados 4f do Eu e enfatizam a influência da simetria da rede sobre seu ambiente eletrônico.
Esta investigação foi publicada recentemente na revista Journal of Luminescence (https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2026.121838) com a colaboração dos professores Ulisses Kaneko (UNESP), Igor S.S. Oliveira (UFLA), Ariano D. Rodrigues e Marcio P.F. de Godoy, da UFSCar.