Neste trabalho são investigados o designer e a fabricação nanomateriais magnéticos e luminescentes sofisticados bifuncionais baseados em Fe₃O₄ e complexos de RE³⁺. Portanto, novos nanomateriais Fe₃O₄@calix-Eu(TTA) e Fe₃O₄@calix-Tb(ACAC) emissores vermelho e verde superparamagnéticos foram preparados pelo método one-pot. Neste caso, o ligante calixareno quimicamente modicado como surfactantes para estabilizar as nanopartículas de Fe₃O₄. O ligante calixareno proporciona uma superfície quimicamente modificada e estabilidade coloidal das nanopartículas magnetitas. Consequentemente, as nanopartículas funcionalizadas (Fe₃O₄@calix) foram coordenadas aos íons TR³⁺ por meio da síntese one-pot, usando ligantes TTA e ACAC como sensibilizadores (efeito antena) para produzir nanofósforos altamente luminescentes. Além do mais, nanocompósitos bifuncionais óptico e magnético Fe₃O₄@SiO₂-TTA-Eu(L), L: TTA, TC, AB e AMB bem como Fe₃O₄@SiO₂-TTA-Tb(AB ou AMB) foram também preparados por meio de um protocolo de múltiplas etapas, utilizando as nanopartículas Fe₃O₄ como precursoras. Elas foram modificas com camadas de sílica, usando o método Stöber modificado e ligados com complexos de TR³⁺ para produzir nanocompósitos luminescentes e magnéticos. As técnicas de difração de raios X pelo método do pó (XPD), Espalhamento de Raios-X a baixo ângulo (SAXS), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e microscopia de eletrônica de varredura (MEV) foram utilizas para determinar as estruturas, morfologias, distribuições de tamanhos e monodispersividade dos materiais sintetizados. Estes novos nanomateriais bifuncionais Fe₃O₄@calix-Eu(TTA), Fe₃O₄@calix-Tb(ACAC), Fe₃O₄@SiO₂-TTA-Eu(L) e Fe₃O₄@SiO₂-TTA-Tb(AB ou AMB) apresentam propriedades fotônicas e superparamagnéticas muito interessantes. As propriedades magnéticas (ZFC/FC e M-H) obtidas nas temperaturas de 2, 5 e 300 K foram investigadas a fim de obter informações sobre o efeito da cristalinidade na magnetização de saturação e das temperaturas de bloqueios. Também foram estudadas a influência dos íons TR³⁺ sobre a magnetização dos nanomateriais. Apesar da magnetita atuar como um forte supressor de luminescência, as camadas do ligante calixareno modificado e da sílica sobre as nanopartículas de Fe₃O₄ compensam esta desvantagem. Do mesmo modo foi considerada a discussão sobre a transferência de energia intramolecular do estado tripleto T₁ dos ligantes TTA e ACAC para os níveis excitados dos íons Eu³⁺ e Tb³⁺ nos nanomateriais Fe₃O₄@calix-Eu(TTA) e Fe₃O₄@calix-Tb(ACAC). As eficiências quânticas de emissão (η) dos compostos Fe₃O₄@calix-Eu(TTA) e Fe₃O₄@SiO₂-TTA-Eu(L) foram calculadas e discutidas, bem como suas características estruturais baseadas nos níveis de energia e parâmetros de intensidades experimentais dos sistemas contendo o íon Eu³⁺. Estes novos nanomateriais podem atuar como camadas emissores vermelha e verde para dispositivos moleculares conversores de luz e magnéticos (MLCMDs).

The design and fabrication of sophisticated bifunctional luminescent and magnetic nanomaterials based on Fe₃O₄ and RE³⁺ complexes are sought for. Accordingly, novel red-green emitting superparamagnetic Fe₃O₄@calix-Eu(TTA) and Fe₃O₄@calix-Tb(ACAC) nanomaterials were prepared through on-pot method. In this regard, the chemically modified calixarene ligand was used as a surfactant to stabilize the Fe₃O₄ nanoparticles. The calixarene ligand provides colloidal stability and chemically modifiable surface to the magnetite nanoparticles. Thus, this ligand functionalized Fe₃O₄@calix nanoparticles were further coordinated to the RE³⁺ ions via one-pot synthesis, using TTA and ACAC ligands as sensitizers (antenna effect) to produce highly luminescent nanophosphors. In addition, bifunctional optical and magnetic Fe₃O₄@SiO₂-TTA-Eu(L), L: TTA, TC, AB and AMB as well as Fe₃O₄@SiO₂-TTA-Tb(AB or AMB) nanocomposites were also synthesized through multistep synthetic protocol, utilizing Fe₃O₄ nanoparticles as precursors. They were modified with silica shell, using modified Stöber method and further grafted with RE³⁺ complexes to produce the luminescent and magnetic nanocomposites. The X-ray powder diffraction (XPD), small angle x-ray scattering (SAXS), transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM) techniques were used to determine the structures, morphologies, size distribution and monodispersity of the synthesized materials. These novel Fe₃O₄@calix-Eu(TTA) and Fe₃O₄@calix-Tb(ACAC) as well as Fe₃O₄@SiO₂-TTA-Eu(L) and Fe₃O₄@SiO₂-TTA-Tb(AB or AMB) magnetic luminescent nanomaterials show interesting superparamagnetic and photonic properties. The magnetic properties (M-H and ZFC/FC measurements) at temperatures of 2, 5 and 300 K were explored in order to investigate the extent of coating and crystalinity effect on the saturation magnetization and blocking temperatures. The influence of the RE³⁺ ions on the magnetization of the optical and magnetic nanomaterials was also studied. Even though magnetite is a strong luminescence quencher, the coating of the Fe₃O₄ nanoparticles with synthetically modified calixarene ligand (calix) and silica shell have overcome this difficulty. Moreover, the intramolecular energy transfer from the T₁ excited triplet states of TTA and ACAC ligands to the emitting levels of Eu³⁺ and Tb³⁺ in the Fe₃O₄@calix-Eu(TTA) and Fe₃O₄@calix-Tb(ACAC) nanomaterials are discussed. The emission quantum efficiencies (η) for the Fe₃O₄@calix-Eu(TTA) and Fe₃O₄@SiO₂-TTA-Eu(L) nanomaterials are also calculated and discussed, as well as the structural features based on the energy levels and experimental intensity parameters, in the case of the Eu³⁺ ion. These novel nanomaterials may act as the emitting layer for the red and green light for magnetic and light converting molecular devices (MLCMDs).