NANOPARTÍCULAS DE β-NaY(Gd)F4:Yb3+:Er3+ COMO SONDAS LUMINISCENTES PARA TERMOMETRÍA ÓPTICA EN LA MICROESCALA

Resumen

Introducción: Las nanopartículas (NPs) de NaY(Gd)F₄ dopadas con elementos lantánidos presentan luminiscencia del tipo upconversion. En particular, la emisión de iones Er³⁺ posee dos niveles térmicamente acoplados que permiten definir un parámetro termométrico. En este trabajo estudiamos la aplicación de NPs dopadas con Er³⁺ como sondas termométricas depositadas sobre microestructuras con disipación de calor. Para ello, desarrollamos una técnica basada en el recubrimiento de NPs sobre sistemas micrométricos de interés y el posterior registro de la luminiscencia por barrido de la superficie a través de una plataforma motorizada diseñada y construida a tal fin. 

Resultados: se determinaron las sensibilidades térmicas de NPs de diferente tamaño y estructura (12 nm core-shell: 1,68 %K^-1, 20 nm: 2,17 %K^-1, 300 nm: 1,33 %K^-1) así como su influencia en las características de la técnica. Las resoluciones térmicas (s_T), espaciales (s_x) y temporales (s_t) de la técnica de barrido fueron caracterizadas en detalle encontrando σ_T=(0,79±0,03)K, σ_x=(1,0±0,1)µm, σ_t=(0,44±0,02)s.

Conclusiones: El tiempo de adquisición está limitado por la eficiencia cuántica del proceso de UC por lo que el uso de NPs pequeñas (< 20 nm) con estructura núcleo-cáscara o NPs de tamaños mayores a 50 nm son recomendables. Las técnica permite el barrido de áreas pequeñas (<0,25 mm²) en tiempos del orden de una hora. La resolución espacial obtenida limita la técnica aplicable a estructuras con dimensiones características de algunos micrones (~10 µm). La síntesis de NPs multi-capa de mayor eficiencia quántica y mejoras a los componentes ópticos de la plataforma permitirían aplicar la técnica a la escala sub-micrométrica.