A maioria dos materiais que apresentam o fenômeno da luminescência persistente possuem o íon Eu²⁺ como ativador, exibindo emissões sintonizáveis entre o azul e o verde. Entretanto, materiais com luminescência persistente na região do vermelho e infravermelho próximo (Near Infrared - NIR) são ainda pouco reportados na literatura. Portanto, foram preparados neste trabalho os materiais TR₂O₂S.Ln³⁺ e TR₂O₂S.Ln³⁺,Mg²⁺,Ti^3+/IV (TR³⁺: La, Gd e Y; Ln³⁺: Eu e Yb) pelo método de síntese no estado sólido assistido por micro-ondas. Os materiais foram caracterizados pelas técnicas de Difração de raios X (DRX), Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Espectroscopia de absorção no infravermelho (IV), Espectroscopia de absorção de raios X próximo a borda com radiação síncrotron (XANES), Termoluminescência (TL) e Espectroscopia de excitação na região do UV-UV vácuo com radiação síncrotron. Quando excitados na banda de absorção da matriz (band gap) ou por exemplo, nas bandas de transferência de carga LMCT O^2-(2p) → Eu³⁺(4f⁶) e S^2-(3p) → Eu³⁺(4f⁶), os materiais TR₂O₂S:Eu³⁺ e TR₂O₂S:Eu³⁺,Mg²⁺,Ti^3+/IV apresentam um grande número de bandas de emissão finas atribuídas às transições ⁵D_2,1,0 → ⁷F_J do íon Eu³⁺. Os dados espectroscópicos sugerem um alto grau de covalência e uma baixa energia de fônons para as matrizes TR₂O₂S. Além do mais, os materiais TR₂O₂S:Yb³⁺ e TR₂O₂S:Yb³⁺,Mg²⁺,Ti^3+/IV apresentam bandas de emissão finas na faixa 900-1050 nm (NIR) atribuídas à transição ²F_5/2 → ²F_7/2 do íon Yb³⁺. Os mecanismos de luminescência persistente foram propostos para os materiais TR₂O₂S:Ln³⁺ e TR₂O₂S:Ln³⁺,Mg²⁺,Ti^3+/IV (TR³⁺: La, Gd e Y; Ln³⁺: Eu, Yb) e podem ser via armadilhamento de buracos ou via armadilhamento de elétrons. O mecanismo via armadilhamento de buracos é relativo à excitação dos íons Eu³⁺ e Yb³⁺ e explica a existência do fenômeno da luminescência persistente nos materiais sem co-dopantes (TR₂O₂S:Eu³⁺ e TR₂O₂S:Yb³⁺). De outra forma, o mecanismo via armadilhamento de elétrons ocorre nos materiais TR₂O₂S:Eu³⁺,Mg²⁺,Ti^3+/IV e TR₂O₂S:Yb³⁺,Mg²⁺,Ti^3+/IV para a emissão oriunda do íon Ti³⁺. Nos materiais TR₂O₂S:Eu³⁺,Mg²⁺,Ti^3+/IV observa-se o processo de transferência de energia Ti³⁺ → Eu³⁺, o que leva a uma luminescência persistente mais eficiente do íon Eu³⁺. Por outro lado, devido à grande diferença de energia entre os íons Ti³⁺ e Yb³⁺, o processo de transferência de energia Ti³⁺ → Yb³⁺ não acontece para os materiais TR₂O₂S:Yb³⁺,Mg²⁺,Ti^3+/IV. Portanto, a luminescência persistente ocorre via mecanismo de armadilhamento de buracos simultaneamente ao de armadilhamento de elétrons, obtendo uma luminescência persistente com contribuição no visível oriunda do íon Ti³⁺ e no NIR do íon Yb³⁺. Os materiais apresentam um grande potencial em aplicações e inovação tecnológica na área de fotônica como sondas biológicas luminescentes e sensibilizadores de células solares.

Most of persistent luminescent materials have the Eu²⁺ ion as an activator, displaying tunable emission color from blue to green region. However, there is a few examples of red and near infrared (NIR) persistent luminescent materials reported in literature. In this work, the TR₂O₂S:Ln³⁺ and TR₂O₂S:Ln³⁺,Mg²⁺,Ti^3+/IV (TR³⁺: La, Gd and Y; Ln³⁺: Eu and Yb) luminescent materials were prepared by microwave-assisted solid state synthesis. The materials were characterized with X-ray diffraction, Scanning electron microscopy, Infrared absorption spectroscopy, synchrotron radiation X-ray absorption spectroscopy near edge (XANES), Thermoluminescence (TL) and synchrotron radiation UV-VUV spectroscopy. When excited at the host absorption band (band gap) or at the ligand-to-metal-charge-transfer bands (LMCT), O^2-(2p) → Eu³⁺(4f⁶) and S^2-(3p)→ Eu³⁺(4f⁶), the materials TR₂O₂S:Eu³⁺ and TR₂O₂S:Eu³⁺,Mg²⁺,Ti^3+/IV display a large number of narrow emission bands assigned to Eu^{3+ 5}D_2,1,0→⁷F_J transitions. Spectroscopic data indicate a high degree of covalency and low phonon energy of TR₂O₂S hosts. The TR₂O₂S:Yb³⁺ and TR₂O₂S:Yb³⁺,Mg²⁺,Ti^3+/IV materials show emission bands in the range from 900 to 1050 nm (NIR) assigned to the ²F_5/2→2F_7/2 transitions of Yb³⁺ ion. The persistent luminescence mechanisms were proposed for TR₂O₂S:Ln³⁺ and TR₂O₂S:Ln³⁺,Mg²⁺,Ti^3+/IV (TR³⁺: La, Gd and Y; Ln³⁺: Eu and Yb) materials, there are two possible ways, hole-trapping or electron-trapping mechanisms. The hole-trapping mechanism is related to the excitation of Eu³⁺ and Yb³⁺ ions and explains the persistent luminescence phenomenon in non-co-doped materials (TR₂O₂S:Eu³⁺ and TR₂O₂S:Yb³⁺). The electron-trapping mechanism governs the persistent luminescence of Ti³⁺ ion in TR₂O₂S:Eu³⁺,Mg²⁺,Ti^3+/IV and TR₂O₂S:Yb³⁺,Mg²⁺,Ti^3+/IV materials. The Ti³⁺ → Eu³⁺ energy transfer was observed in TR₂O₂S:Eu³⁺,Mg³⁺,Ti^3+/IV materials and leads to an improvement of Eu³⁺ persistent luminescence. On the other hand, due to the large energy levels gap between Ti³⁺ and Yb³⁺ ions, there is no Ti³⁺→Yb³⁺ energy transfer in TR₂O₂S:Yb³⁺,Mg²⁺,Ti^3+/IV materials. Therefore, the persistent luminescence in these materials occurs with hole-trapping and electron-trapping mechanisms simultaneously, obtaining a visible-NIR persistent luminescence composed by Ti³⁺ and Yb³⁺ emissions, respectively. The materials exhibit great potential in biological and technological innovation in photonic areas such as luminescent probes and solar cell sensitizers