Estudio espectroscópico y aplicaciones de arcillas laminares intercambiadas con europio

Abstract

Las arcillas son filosilicatos que se caracterizan por su estructura laminar basada en la combinación de tetraedros de óxido de silicio y octaedros de óxido de magnesio o aluminio. Si bien el uso de arcillas está popularizado en numerosos ámbitos, desde la biomedicina a la industria, estos materiales cuentan con diversas limitaciones que motivan el desarrollo de nuevos materiales, como las nanoarcillas sintéticas, que sustituyan a estas. Por otro lado, el empleo de tierras raras y la explotación de sus propiedades impulsan el estudiar la posible combinación entre estos elementos y las arcillas con el fin de optimizar la funcionalidad de estas ´ultimas en distintas aplicaciones. Este trabajo se centra en estudiar las propiedades espectroscópicas derivadas del uso de la laponita, una nanoarcilla comercial ampliamente utilizada, intercambiada con europio en distintas situaciones. Por un lado, se analiza la respuesta de la arcilla en distintos medios con el fin de estudiar su aplicación en técnicas de bioimagen. Por otro lado, se ha sometido la misma arcilla intercambiada con europio a diversas condiciones de temperatura y presión buscando imitar la situación a la que se exponen las arcillas empleadas en instalaciones de almacenamiento geológico profundo. De forma general, a lo largo de la memoria se abarcan los fundamentos de la estructura laminar que caracteriza a los materiales arcillosos, así como las propiedades luminiscentes que caracterizan al europio trivalente.

Clays belong to the group of phyllosilicates, and they can be described by their laminar internal structure based on the combination of tetrahedral structures of silica oxide and octahedral structures of magnesium or aluminium oxide. Even though the use of these materials is widely spread in different areas, such as biomedicine or industry, they are known to possess some limitations which encourage the investigation of synthetic nanoclays that can substitute them. Additionally, the use of rare-earth ions and the characterization of their properties are taken into account to study the possible combination between these elements and nanoclays to optimize the performance of the latter in the different known applications. This work focuses on the spectroscopical properties derived from the combination of laponite, a synthetic commercial nanoclay commonly used, and europium ions in several circumstances. For instance, it is studied the response of the clays in different mediums to analyze the usage of these materials in the field of bioimaging. Furthermore, the same clay has been under different conditions of temperature and pressure trying to simulate the conditions to which clays are exposed when they are used in deep geological repositories. In general, throughout the entire work the fundamental aspects of the laminar structures that define clays, as well as the luminescent properties associated with trivalent europium, are explained.