Todos sabem que a luz que recebemos do Sol é essencial para a vida no planeta. Porém, imagine a nossa vida atual sem equipamentos ou dispositivos que emitem luz. Já pensou em como seria um mundo sem TVs, computadores, smartphones e até mesmo iluminação artificial?! Pois é, fica muito difícil pensar que já houve um tempo em que nada disso existia. E todos esses avanços tecnológicos só foram possíveis graças a um material resistente, durável e transparente que é capaz de incorporar agentes emissores de luz. É claro que estou falando dele, o vidro!

A busca pela geração de luz vem de muito tempo, e teve seu primeiro êxito com a invenção da lâmpada por Thomas Edison em 1879. Apesar dessas primeiras lâmpadas serem constituídas de uma ampola de vidro, a emissão de luz ocorria por um filamento de carbono (que depois foi substituído por tungstênio) através do fenômeno da incandescência, que nada mais é que a emissão de luz por um corpo exposto a uma elevada temperatura. Já a emissão de luz que ocorre nos materiais que conhecemos hoje é baseada em um outro fenômeno chamado de luminescência. Para entender um pouquinho melhor como este processo ocorre, vamos dar uma olhadinha na Figura 1. De maneira resumida, um elétron que está em um estado de menor energia de uma espécie química (átomo, íon ou molécula) absorve energia de uma fonte externa e “salta” para um estado de maior energia. Para retornar ao estado de menor energia, o elétron precisa perder essa energia absorvida. E como ele pode fazer isso? A resposta é: emitindo luz! Cada seta verde da Figura 1 representa um fenômeno que chamamos de ‘transição eletrônica’.

Figura 1. Representação esquemática geral do processo de luminescência (à esquerda) e visualização de uma amostra luminescente (à direita).

Como é possível? Essa relação entre energia e luz pode parecer um pouco abstrata num primeiro momento. Mas a luz nada mais é que uma radiação eletromagnética e possui uma energia intrínseca que é inversamente proporcional ao seu comprimento de onda.

Assim, quão menor for o comprimento de onda, maior será a energia relacionada àquela radiação. É por isso que as lâmpadas UV (ultravioleta), também conhecidas como lâmpadas de luz negra, são comumente usadas para descontaminação de ambientes. Essas lâmpadas emitem radiação com comprimentos de onda entre 365 e 405 nm (nanômetros), e possuem energia suficiente para matar alguns tipos microrganismos. Como comparação, as lâmpadas convencionais de luz branca, emitem luz com comprimentos de onda que vão de 400 até 700 nm e, portanto, com menor energia.

Mas você deve estar se perguntando: do que são feitos esses materiais? Então vamos lá, já que esse é o nosso grande objetivo aqui. Primeiramente, estamos destacando aqui os materiais vítreos, mas por ser um sólido não-cristalino e não-condutor, o vidro, por si só, não apresenta o fenômeno da luminescência. Para que isso ocorra, é preciso acrescentar ao vidro alguma espécie química que tenha níveis de energia próximos, possibilitando as transições eletrônicas e a posterior emissão de luz. Essas espécies são chamadas de dopantes e a sua grande maioria é composta pelos íons de elementos dos metais de transição ou dos conhecidos como terras raras. Estes, mais especificamente, são compostos pelos lantanídeos, que é a fileira logo abaixo do bloco dos metais de transição na tabela periódica, e pelo Ítrio e Escândio (Figura 2), possuem propriedades luminescentes e em diferentes comprimentos de onda. Por isso são amplamente utilizados em lâmpadas, amplificadores ópticos, lasers e displays. É importante destacar que nanopartículas semicondutoras de metais de transição (em geral com dimensões menores que 10 nm) também vêm sendo empregados como agentes emissores de luz. Esses são os chamados pontos quânticos (ou quantum dots), muito presentes nas TVs e displays de nova geração.

Por fim, esses dopantes luminescentes precisam estar em um material sólido que não absorva a luz emitida e, ao mesmo tempo, garantam proteção e durabilidade. Logo, o vidro se apresenta como um substrato ideal para esse tipo de aplicação e está presente em quase todos os equipamentos que usamos no dia a dia. Então, sempre que ligar o seu celular ou notebook, lembre-se que ali tem um vidro luminescente, onde estão ocorrendo transições eletrônicas a todo instante e que resultam na emissão de luz. E o mais importante: desfrute de toda essa tecnologia e aproveite a Era do Vidro!

AUTORES:

Renato Grigolon Capelo e

Ricardo Santos Baltieri.

REFERÊNCIAS

Laia, C.A.T., Ruivo, A. (2019). Photoluminescent Glasses and Their Applications. In: Pedras, B. (eds) Fluorescence in Industry. Springer Series on Fluorescence, vol 18. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/4243_2019_12

Sartori, P. H. S. e Loreto, E. L. S. (2009). Medidor de Fluorescência Caseiro. Química Nova na Escola, v. 31 (2), pp. 150-154.

Publicado em: 05 de Agosto de 2022.

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