Sintesi idrotermale e biogenica di nanoparticelle di ZnO e ZnS drogate con europio

This thesis amis at the comparing the hydrothermal synthesis approach and the biogenic one for obtaining Eu-doped ZnO and ZnS, outlining the advantages and disadvantages of both methods. Hydrothermal synthesis is a solvothermal synthesis in which the solvent is water, by definition conducted at pressures above 1 atm and T usually above 100°C. Using reactors, syntheses can be conducted under both supercritical and subcritical conditions, depending on the pressure and temperature reached in the reaction environment. In this thesis work, hydrothermal syntheses were conducted under subcritical conditions, i.e. below the critical solvent point. The biogenic synthesis approach involves the use of biological extracts that can serve as green scaffolds for the synthesis of inorganic nanoparticles (NPs). In this perspective, the bioactive component could promote the reduction and/or stabilization of metal particles and metal oxides. In this work, the application of Nannochloropsis gauditana algae extracts was tested. Doping with Eu of ZnO and ZnS allows the modulation of the luminescence properties of NPs through the formation of new energy levels in the forbidden band. A close correlation is established between the s-p electrons of the NPs and the d-f electrons of the Eu. The new fluorescent properties acquired by NPs allow the consideration of their application in optical bio-imaging.

In questo lavoro di tesi viene affrontato il confronto tra l’approccio di sintesi idrotermale e biogenico per l’ottenimento di ZnO e ZnS drogati con Eu, delineando vantaggi e svantaggi di entrambi i metodi. La sintesi idrotermale è una sintesi solvotermale in cui il solvente è l’acqua, per definizione condotta a pressioni superiori a 1 atm e T solitamente superiori a 100°C. Tramite l’utilizzo di reattori e le sintesi possono essere condotte sia in condizioni supercritiche che subcritiche, in relazione alla pressione e temperatura raggiunte nell’ambiente di reazione. In questo lavoro di tesi, le sintesi idrotermali sono state condotte in condizioni subcritiche, ossia al di sotto del punto critico del solvente. L’approccio di sintesi biogenico prevede l’utilizzo di estratti di natura biologica che possono fungere da green scaffold per la sintesi di nanoparticelle (NPs) inorganiche. In quest’ottica la componente bioattiva potrebbe favorire la riduzione e/o stabilizzazione di particelle metalliche e ossidi di metalli. In questo lavoro, è stata testata l’applicazione di estratti di alga di Nannochloropsis gauditana. Il drogaggio con Eu di ZnO e ZnS permette la modulazione delle proprietà di luminescenza delle NPs mediante la formazione di nuovi livelli energetici nella banda proibita. Si instaura infatti una stretta correlazione tra elettroni s-p delle NPs e elettroni d-f dell’Eu. Le nuove proprietà fluorescenti acquisite dalle NPs permettono di prendere in considerazione la loro applicazione nell’ambito del bio-imaging ottico.