NANOCOMPÓSITO ATIVADO POR INFRAVERMELHO PARA DESCONTAMINAÇÃO VIRAL DE SUPERFÍCIES IMPRESSAS EM 3D: geração in situ de UV via conversão ascendente de energia (CAE) e prova de conceito validada por FTIR.
nanopartículas luminescentes; conversão ascendente de energia;
materiais fotônicos; descontaminação por radiação UV; nanocompósitos fotopolimerizáveis.
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um nanocompósito fotopolimerizável e
imprimível em 3D, capaz de emitir radiação ultravioleta (UV) in situ sob excitação por
infravermelho (IR), com potencial aplicação em superfícies autodescontaminantes. A
pesquisa foi estruturada em duas etapas principais: a síntese e caracterização de
nanopartículas luminescentes por conversão ascendente de energia (CAE) e sua
incorporação em resinas comerciais fotopolimerizáveis compatíveis com impressão por
estereolitografia mascarada (MSLA). As nanopartículas de NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺, obtidas por
rota hidrotérmica otimizada, apresentaram fase hexagonal, morfologia esferoidal e tamanho
aproximado de 33 nm. A matriz NaGdF₄ foi selecionada pelas suas características
estruturais e composicionais, que favorecem a uma boa eficiência da CAE, permitindo a
conversão de radiação IR (980 nm) em emissões nas regiões UV-A e UV-B por mecanismos
de adição de fótons por transferência de energia (APTE) e relaxação cruzada Tm³⁺–Tm³,
evidenciando processos envolvendo até cinco fótons. As nanopartículas sintetizadas,
quando incorporadas a resinas fotopolimerizáveis originaram nanocompósitos
luminescentes (UCPPNCs) imprimíveis em 3D, os quais mantiveram estabilidade ótica e
emissão UV sob excitação IR. Uma prova de conceito (PoC), conduzida por espectroscopia
ATR-FTIR em tempo real, demonstrou que a radiação UV-A gerada in situ foi suficiente para
iniciar e sustentar a fotopolimerização da matriz acrílica, atingindo fluências comparáveis às
necessárias para inativação viral (100–300 mJ cm⁻²). Assim, a PoC estabeleceu um método
indireto, porém eficaz, de pré-avaliação do potencial autodescontaminante do material,
fundamentado na emissão UV localizada e no fluxo efetivo de energia em proximidade ao
patógeno, sem a necessidade de testes biológicos preliminares. O conjunto dos resultados
reforça a originalidade da metodologia proposta, que permite avaliar a resposta fotônica do
sistema em condições reais de operação. A incorporação das nanopartículas em matrizes
poliméricas imprimíveis em 3D evidencia o potencial do material para a fabricação rápida de
dispositivos fotonicamente funcionais em diferentes geometrias e configurações, ajustáveis
conforme a aplicação desejada. Dessa forma, o estudo estabelece uma base experimental
sólida para o desenvolvimento de revestimentos e estruturas tridimensionais capazes de
gerar radiação UV sob excitação IR, com aplicações diretas em biossegurança e
descontaminação localizada.