Soluções sólidas Ca1-xCuxWO4 (0 ≤ x ≤ 0,05) obtidas por síntese sonoquímica: um estudo acerca das propriedades estruturais e fotoluminescentes

O avanco tecnologico, principalmente no campo de armazenamento de energia, industria eletronica e biomedica, tem impulsionado diversos estudos voltados a sintese, caracterizacao e aplicacao de semicondutores. Neste contexto, buscou-se, neste estudo, investigar uma rota simples, rapida e de baixo para obtencao de solucoes solidas compostas por tungstatos de calcio (CaWO4) substituidos com ions cobre (Cu2+), visando propriedades de interesse para aplicacoes eletronicas e biomedicas. Portanto, sintetizou-se inicialmente tungstatos de calcio (CaWO4) puros, empregando a sintese sonoquimica em meio aquoso a temperatura ambiente nos tempos de 1, 10, 20 e 30 min. Em seguida, adotou-se o tempo de 30 min para a sintese das solucoes solidas (Ca1-xCuxWO4), 0,005 ≤ x ≤ 0,05 mol Cu2+. Os materiais foram caracterizados estruturalmente por difracao de raios X (DRX) e refinamento Rietveld, espectroscopia vibracional Raman e no infravermelho proximo (IVFT-NIR), espectroscopia UV-Vis por reflectância difusa, microscopia eletronica de varredura (MEV) e espectroscopia de fololuminescencia (EFL). A obtencao da fase tetragonal (scheelite) para todos os materiais puros e solucoes solidas foi confirmada por DRX e refinamento Rietveld. O acrescimo de ions Cu2+ resultou na modificacao significativa da intensidade e largura dos picos de difracao. Contudo, nao houve a formacao de fases secundarias ou picos associados ao tungstato de cobre ou qualquer outro polimorfo. As caracterizacoes vibracionais por espectroscopia Raman e no infravermelho proximo (IVFT-NIR), corroboraram as informacoes apresentadas na caracterizacao por DRX, tendo em vista que todos os modos vibracionais verificados foram pertinentes ao tungstato de calcio de grupo espacial I41/a e grupo pontual C_4h^6. As micrografias obtidas para o tungstato de calcio e solucoes solidas revelaram a obtencao de materiais em escala nanometrica, onde houve a ocorrencia de formacao de microesferas compostas por inumeras nanoparticulas. O estudo optico por espectroscopia UV-vis confirmou que o CaWO4 puro possui E_gap = 4,0 eV. Por outro lado, houve o decrescimo deste valor com o acrescimo de ions Cu2+, alcancado Egap = 3,46 eV para a solucao solida com x = 0,05 mol. Por espectroscopia de fotoluminescencia, identificou-se a emissao caracteristica do CaWO4 nos comprimentos de onda na regiao do azul, verde e vermelho. No entanto, a formacao das solucoes solidas implicou no deslocamento dos maximos de emissao, potencializando a emissao na regiao do azul e verde, com o acrescimo de ions Cu2+. Fato decorrente as transicoes eletronicas do tipo d-d entre os orbitais O2p → Cu3d → W5d, tornando-se ausente as transicoes eletronicas com fotons na regiao da cor vermelha. De posse dos resultados obtidos pelo diagrama de cromaticidade revelou que houve uma mudanca expressiva na temperatura de cor correlacionada, partindo de 5765 K (x = 0), para 11332 K, quando x = 0,05 mol de Cu2+. Portanto, estes materiais obtidos, alem de ineditos, podem ser considerados promissores para aplicacoes tecnologicas, incluindo biomedicas, como tambem, no desenvolvimento de dispositivos emissores de luz azul ou verde, ou seja, cores frias.