O oxigênio singleto (¹O₂) é uma espécie reativa gerada através da transferência de energia dos estados tripletos de fotossensibilizadores. Nesta pesquisa, mostrou-se que nanopartículas de fuligem (do inglês - Black Carbon - BC) são uma fonte eficiente de ¹O₂ dado rendimento quântico dependente da densidade de estados agregados. O material de fuligem foi coletado por filtragem do ar da cidade de São Paulo, obtido diretamente do escapamento de ônibus e do pulmão humano. Sua morfologia foi analisada por Dispersão Dinâmica de Luz e Microscopias Eletrônicas. As partículas de BC foram monodispersas em uma solução aquosa alcalina. Utilizou-se da microscopia confocal para caracterizá-las espectroscopicamente, componentes de absorção e espalhamento de um (1P) e dois (2P) fótons. As partículas de BC suspensas são centros espalhadores eficientes. Usando o expoente de ?ngströn = 1, determinamos pela primeira vez a absorção que se estende do ultravioleta ao infravermelho próximo e seus estados eletrônicos moleculares de agregados de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs). A absorção por 1P nos domínios de baixas energias remete-se as transições ópticas em agregados moleculares estáveis de HPAs do tipo J. Por outro lado, a absorção em altas energias está relacionada aos agregados moleculares do tipo H, sendo extremamente seletivos para absorção de 2P. Os agregados moleculares e seu arranjo espacial favorecem a formação de estados tripletos e guiam-nos para superfície gerando oxigênio singleto com 34% de eficiência na superfície da BC, em meio aquoso. A alta densidade molecular e o rebombeio por conversão ascendente do fóton promovem a migração do estado excitado dando ao espectro de emissão de fluorescência um perfil com pico no vermelho. As características citadas são comuns entre as nanopartículas de BC estudadas, o que permite sua identificação inequívoca em tecidos humanos e no ambiente.

Singlet oxygen (¹O₂) is a reactive species generated through the transfer of energy from the triplet states of photosensitizers. In this research, it was shown that black carbon nanoparticles (BC) are an efficient source of ¹O₂ given quantum yield dependent on the density of aggregated states. The soot material was collected by air filtration of the city of São Paulo, obtained directly from the exhaust of buses and the human lung. Its morphology was analyzed by Dynamic Light Scattering and Electronic Microscopies. The BC particles were monodispersed in an alkaline aqueous solution. Confocal microscopy was used to characterize them spectroscopically, absorption and scattering components of one (1P) and two (2P) photons. Suspended BC particles are efficient spreader centers. Using the exponent of ?ngströn = 1, we determined for the first time the absorption extending from ultraviolet to near-infrared and its molecular electronic states of polycyclic aromatic hydrocarbon aggregates (PAHs). The absorption by 1P in the domains of low energies refers to the optical transitions in stable molecular aggregates of PAHs of type J. On the other hand, absorption in high energies is related to molecular aggregates of type H, being extremely selective for absorption of 2P. The molecular aggregates and their spatial arrangement favor the formation of triplet states and guide them to the surface generating singlet oxygen with 34% efficiency on the surface of BC, in an aqueous medium. The high molecular density and upward conversion repumping of the photon promote the migration of the excited state giving the fluorescence emission spectrum a peak profile in the red. The characteristics mentioned are common among the BC nanoparticles studied, which allows their unequivocal identification in human tissues and the environment. Keywords: Black carbon. Singlet oxygen. Photon up conversion.