Sintesi, caratterizzazione strutturale e morfologica e indagine spettroscopica di nanoparticelle di gadolinio ossifluoruro e fluoruro attivate con ioni lantanidi luminescenti

Materiali a base di fluoruri sono composti luminescenti molto studiati per le possibili applicazioni nel campo della luminescenza. Nel presente lavoro di tesi sono stati studiati ossifluoruri e fluoruri di gadolinio drogati con ioni lantanidi, materiali interessanti per le loro possibili applicazioni anche in medicina. Nanoparticelle di gadolinio ossifluoruro aventi fase romboedrica o tetragonale e dimensioni nel range 20-50 nm sono state preparati per coprecipitazione in solvente acquoso. Sono state preparate nano particelle con diversi drogaggi di lantanidi. Gli spettri di emissioni nel range del visibile si sono dimostrati intensi, così da considerare tali materiali come buoni candidati per applicazioni di luminescenza. Fluoruro di gadolinio attivato con ioni lantanidi è stato ottenuto per sintesi solvotermale. Sono state ottenute nanoparticelle cappati con acido oleico e con polietilenglicole (PEG) che le rende solubili rispettivamente in cloroformio e acqua. Le nanoparticelle hanno un’emissione Stokes intensa anche in soluzione, nel caso dei due ioni lantanidi droganti utilizzati quali europio e terbio. Un diverso tipo di gadolinio fluoruro avente fase ortorombica è stato invece ottenuto con sintesi idrotermale, ed è stato dimostrato che può essere utilizzato per l’imaging multimodale. Infatti, è stato riscontrato una forte emissione di upconversion anche in soluzione acquosa e una relassività magnetica paragonabile a quella del gadolinio complessato normalmente utilizzato in risonanza magnetica.

Fluoride based materials are presently important and interesting luminescent compounds. In this research project we have investigated gadolinium oxyfluorides and fluoride nanocrystalline materials doped with luminescent trivalent lanthanide ions, that are interesting materials which could be employed for many technological applications also in medicine. The obtained lanthanide doped gadolinium oxyfluoride nanocrystals have rhombohedral or tetragonal phase, prepared by a coprecipitation technique in aqueous solution. The nanoparticle size range is 20-50 nm. The gadolinium oxyfluoride nanocrystalline powders show strong emission spectra. Lanthanide doped gadolinium fluoride nanoparticles were obtained by solvothermal synthesis, capped with oleic acid and polyethylene glycol (PEG), dispersible in chloroform and water, respectively. The Eu3+ and Tb3+ doped GdF3 nanoparticles have an efficient Stokes emission in solution. PEG capped gadolinium fluoride with an orthorhombic phase, was obtained by hydrothermal synthesis and it is a candidate for multimodal imaging in biological fluids. In fact, it shows a strong upconversion emission in water dispersion and it shows a magnetic relaxivity comparable to a conventional gadolinium based agent contrast for magnetic resonance.