Revestimentos antirrefletores no vidro tem sido objeto de estudo de grande parcela da comunidade científica e tecnológica para obtenção de alta transmitância óptica em sistemas ópticos e, sobretudo para melhorar a eficiência em muitas aplicações, tais como painéis de células solares, telas de exibição de vídeo, pára-brisas de automóveis, óculos e janelas de edifícios. Mais recentemente, superhidrofobicidade tem apresentado crescente interesse para diversas áreas, tais como roupas repelentes a água, superfícies metálicas e microfluido. Neste trabalho, combinamos superhidrofobicidade e antirreflexão à autolimpeza e transparência. Essas propriedades são obtidas pela combinação em multiescala de topologia de superfície baseada na deposição de nanopartículas de sílica (SNPs), revestimentos de índice gradual e revestimentos interferométricos, utilizando politetrafluoroetileno (PTFE), em três rotas. Na primeira rota com apenas uma camada (vidro/SNPs), as amostras apresentaram um ângulo de contato (WCA) de 161°±2° com alto valor de histerese angular e pouca antireflexão. Na segunda rota com duas camadas (vidro/SNPs/PTFE), as amostras apresentaram um WCA de 169°±2° com baixo valor de histerese angular e com melhor antireflexão. Na terceira rota, composta por três camadas (vidro/SNPs/aerogel/PTFE), as amostras apresentaram um WCA de 158°±2° com baixo valor de histerese angular (<5°) e uma transmitância em incidência normal acima de 99%, com decréscimo de menos de 2% para incidência oblíqua a 20°. Estes resultados mostram a obtenção simultânea propriedades antirrefletoras e autolimpantes em vidro, devido à combinação de efeitos de revestimentos interferométricos e de índice gradual, na região do visível e do infravermelho. / Anti-reflective coatings on glass have been subject of great technological and scientific attention for low-loss transmission optical systems, and particularly they enhance efficiency in many applications, such as solar panels and cells, video display screens, automobile windscreens, eyeglasses and windows of buildings. More recently, superhydrophobicity has found increasing interest for other diverse areas, such as waterrepellent clothing, metallic surfaces and microfluidics. In this work, we combine superhydrophobicity and anti-reflection with regard to self-cleaning and transparency. These properties are pursued by combination of multi-scale surface topology based on silica nanoparticles (SNPs), index grading and interference coating, as well as Polytetrafluoroethylene (PTFE) self-assembly, using three approaches. In the first, onelayer approach (glass/SNPs), the resulting samples presented water contact angle (WCA) of 161o ± 2o with high angular hysteresis and some antireflection. In the second, two-layer approach (glass/SNPs/PTFE), the resulting samples presented a WCA of 169o ± 2o with very low hysteresis, as well as significant antireflection. The third, three-layer approach (glass/SNPs/silica aerogel/PTFE), produced surfaces with WCA of 158o ± 2o with also very low hysteresis (<5o), in addition to normal transmittance of 99% or higher, which decreased less than 2% at 20o incidence. These results show that proper structure-coated glass, with a combination of interference and graded-index effects, may provide simultaneous self-cleaning and wide-angle antireflection properties, in the visible and infrared spectra.

Este trabalho explora o uso de fibras ópticas e comprimentos de onda nanométricos para a realização de medições químicas. A fibra óptica é empregada como parte integrante do sensor óptico, e não apenas como um guia de ondas. Este sensor apresenta-se como opção mais sensível, rápida e precisa aos métodos de análise e medições convencionais. Um sensor de concentração de corante que utiliza a técnica de absorção pelo campo evanescente de uma fibra óptica é analisado, construído e ensaiado. A região da fibra que constitui o sensor é formada por uma transição suave, obtida pelo método do tracionamento a quente. Este sensor opera em 633 nm para o corante violeta genciana com fibra monomodo. A teoria utilizada para calcular a atenuação da potência óptica transmitida pela fibra integrante do sensor é apresentada. A comparação teórica entre os desempenhos do sensor utilizando fibra monomodo e multimodo iluminadas por fontes de luz diferentes e com várias dimensões de estrangulamento é realizada. O procedimento de fabricação do sensor e o de medição da potência óptica para algumas concentrações do corante são descritos. Resultados experimentais da atenuação normalizada vs. concentração são apresentados e comparados aos valores teóricos. Os ensaios referentes a cada um dos estrangulamentos construídos foram realizados com 5 concentrações distintas do corante e com 4 repetições, no mínimo, para cada uma delas. / In this work optical fibers and nanometrical wavelenghts are used to perform chemical measurements. The optical fiber is part of the optical sensor, not only as a waveguide. This sensor emerges as a more sensible, precise and faster option when compared to conventional measurement and analysis methods. Active concentration sensor that uses the technique of the evanescent field absorption of an optical fiber is analised, built and essayed. The fiber portion, which constitutes the sensor, is a smooth transition taper, generated by the fiber stretching by heat. This sensor operates at 633 nm for the crystal violet dye with a singlemode optical fiber. The theory used to calculate the power attenuation of the sensor fiber guided light is presented. A theoretical performance confrontation of the sensor using singlemode, multimode, iluminated by different light sources and diff\'erent taper dimensions is realized. The sensor fabrication method is described as well as the light power measurement process for some dye concentrations. The experimental results for attenuation vs. dye concentration are presented and compared to the theoretical values. The essays, which refer to each one of the built tapers, have been realized using 5 different dye concentrations and, at least, 4 repetitions for each one.

Neste trabalho, utilizando técnicas magneto-ópticas, estudamos tempos de relaxação spin-rede (T1) do estado fundamental de centros \'F\' e, cristais de halogenetos alcalinos (KCl-KBr). Descrevemos um sistema semi-automático para medidas ópticas de T1, capaz de medir tempos de relação curtos (~1mS), baseado na medida do Dicroísmo Circular magnético (DCM) que apresentam aqueles sais quando portadores de centros paramagnéticos. Obtivemos a dependência de T1 com o campo magnético H (até 65 Kgauss), bem como os espectros de DCM para diferentes concentrações nas matrizes mistas. Uma teoria desenvolvida por Panepucci e Mollenauer (1) para matrizes puras, foi adaptadas para explicar a relaxação spin-rede nos cristais mistos. Os resultados obtidos para o processo direto (T~2.0 K), confrontados com auqela teoria, mostram que o mecanismo de relaxação dominante até 25 KGauss continua sendo a modulação por fônons da interação hiperfins entre o elétron \'F\' e os núcleos vizinhos. / Using magneto-optic techniques we have studied the ground state spin- lattice relaxation times (T1) of \'F\' centers in mixed Alkali Halide cristals (KCl-KBr). We describe a computer assisted system to optically measure short relaxation times (~1mS). The technique is based on the measurement of the Magnetic Circular Dicroism (MCD) presented by F centers. We obtained the T1 magnetic field dependency at 2 K up to 65 kGauss), as well as the MCD spectra for different relative concentration at the mixed matrices. The theory developed by Panepucci and Mollenauer for F centers spin-lattice relaxation in pure matrices was modified to explain the behavior of T1 in mixed cristais. The Direct Process results (T~2.0 K) compared against that theory shows that the main relaxation mecanism, Up to 25 kGauss, continues to be phonon modulation of the hyperfine interaction between \'F\' electrons and surrounding nuclei.

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Estágio realizado no INESC-Porto e orientado pelo Prof. Doutor Francisco Manuel Moita Araújo / Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado. Engenharia Electrónica e de Computadores (Área de especialização de Informática e Automação). 2005. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major de Telecomunicações). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de Doutoramento. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2004

Tese de doutoramento. Ciências de Engenharia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2007