Neste trabalho estudamos a influência do tamanho molecular médio sobre a natureza da transição de fase esmética A (SA)-colestérica (C) líquido-cristalina para os compostos termotrópicos de miristato de colesterila (C14), nonanoato de colesterila (C9) e misturas binárias de C14 e C9 e caproato de colesterila (C6) e C9. Medidas de microscopia óptica foram realizadas para determinar as temperaturas de transição de fase SA C e C-isotrópica (I). Isto possibilitou a escolha dos intervalos de temperatura próximos às transições de fases, como referências para as outras técnicas utilizadas no trabalho. A natureza das transições de fase (descontínua, também denominada de primeira ordem, ou contínua) foi inferida através das análises de medidas de densidade e entálpicas. Os resultados evidenciaram que a transição passa de primeira ordem para contínua quando o tamanho molecular médio e a temperatura reduzida, r (definida como a razão entre as temperaturas de transição de fases SA C e C I ), decrescem no sistema. A ocorrência de uma transição de fase SA C contínua foi observada para a concentração de 65% de C9 na mistura C6 C9, para o valor de r ~ 0, 92. Propriedades mesoscópicas dos compostos estudados, como a distância entre as camadas esméticas na fase SA, dSA, o tamanho molecular médio, , no domínio C, e o comportamento do tamanho de correlação, , ao longo das transições de fase, foram determinadas da análise dos picos de difração de raios X. Os dados revelaram que dSA diminui com o decréscimo do tamanho molecular médio, como era esperado. Além disso, os valores de obtidos na fase C, próximos à transição I C, concordam com os tamanhos moleculares médios calculados supondo que as moléculas estejam em conformação estendida. Mais ainda, foi observado um aumento no tamanho de correlação na fase C quando a temperatura é reduzida da fase I para a fase SA, representando um aumento no grau de ordem orientacional. Contudo, o parâmetro troca abruptamente na transição C SA. Tal descontinuidade diminui com o decréscimo do tamanho molecular médio (e assim com r). Para o sistema particular composto por 65% C9 : 35% C6, onde identificamos um transição de fase contínua SA C, observamos um comportamento de (T TSAC)0,5 no domínio da fase C, em bom acordo com a teoria de campo médio. / The influence of the mean molecular length on the nature of the smectic A (SA)- cholesteric (C) liquid crystal phase transition has been studied for cholesteryl myristate (C14), cholesteryl nonanoate (C9) and binary mixtures of C14 and C9 and cholesteryl caproate (C6) and C9. Optical microscopy was carried out to determine the temperatures of the SAC as weel as the C - isotropic (I) phase transitions. This allowed the choice of the optimum temperature interval near the phase transitions. Information concerning the nature of the transitions (descontinuous, also referred to as first order, or continuous) was evaluated through the analysis of the density and enthalpic measurements. The results have evidenced that the transition crosses over from first order to continuous when both the mean molecular length and the reduced temperature, r (ratio between SAC and CI phase transition temperatures), decrease in the system. The occurrence of a continuous SA C phase transition is observed for a concentration very near 63.1 molar percent of C9 in the C6 C9 mixture (65 wt% C9 : 35 wt% C6), at r ~ 0.92. Mesoscopic properties of the systems, as the distance between the smectic layers in the SA phase, dSA, the mean molecular length, , in the C domain, and the correlation length, , behavior along the phase transitons, were determined from the X-ray difraction peaks. The data have revealed that dSA decreases as the mean molecular length is reduced, as it was expected. Moreover, values obtained in the C phase near the I C phase transition agree with the mean molecular lengths calculated from the corresponding extended molecule lengths. In addition, an increase in the correlation length in the C phase is observed, as the temperature is reduced from I to SA phases, representing an increase in the orientational order. Nevertheless, the parameter jumps in the C SA phase transition. Such discontinuity decreases as the mean molecular length (and hence the reduced temperature) diminishes. For the particular system composed of 65 wt% C9 : 35 wt% C6, where a continuous SA C phase transition was identified, a behavior of (T TSAC)0,5 in the C domain was observed, in good agreement with the mean field theory.

Consideramos o modelo de Maier-Saupe com a discretização de Zwanzig para as possíveis orientações das moléculas de cristais líquidos nemáticos. Esse modelo reproduz a transição de fases nemático-isotrópica dos cristais líquidos termotrópicos em acordo com a teoria fenomenológica de Maier e Saupe. Introduzimos variáveis desordenadas de forma a fim de descrever uma eventual estrutura biaxial em uma mistura binária de moléculas uniaxiais oblatas e prolatas. Para uma desordem do tipo quenched, o diagrama de fases do modelo possui uma fase nemática biaxial estável. Para uma desordem do tipo annealed, a estrutura biaxial é termodinamicamente instável. Esses resultados são confirmados realizando um contato com a teoria de Landau-de Gennes. Para ganhar intimidade com os cálculos estatísticos estudamos também um modelo para uma mistura binária de magnetos de Ising na rede. Para ir além dos resultados de campo médio, formulamos o modelo de Maier-Saupe discretizado na rede de Bethe. A análise desse problema é realizada através das relações de recorrência para a função de partição. A transição nemático-isotrópica é localizada através de uma expressão para a energia livre obtida pelo engenhoso método de Gujrati. Considerando o problema das misturas binárias de moléculas nemáticas e utilizando o formalismo adequado à fluidez das partículas annealed, tanto uma análise de estabilidade linear das relações de recorrência quanto uma análise termodinâmica proibem a existência da fase nemática biaxial. / We consider the Maier-Saupe model with the Zwanzig restriction for the orientations of the liquid-crystalline molecules. This model describes the nematic-isotropic phase transition of the thermotropic liquid-crystals. In order to study an elusive biaxial structure on a binary mixture of rods and discs, we add new disordered shape variables. For a quenched distribution of shapes, the system displays a stable biaxial nematic phase. For a thermalized distribution of shapes, however, the biaxial structure is forbidden. These results are confirmed through a connection with the Landau-de Gennes theory. To gain confidence in the use of these techniques, we also studied a model for a binary mixture of Ising magnets on a lattice. In order to go beyond the mean-field calculations, we consider the discretized Maier- Saupe (-Zwanzig) model on a Bethe lattice. The analysis of the problem is performed by the iteration of some recurrence relations. The isotropic-nematic phase transition is determined through the free energy that comes from the Gujrati method. For the problem of a binary mixture of prolate and oblate molecules, using a formalism suitable for the fluidity of the nematic molecules, we show that both thermodynamic and dynamic analyses of stability preclude the existence of a nematic biaxial phase.

Com uma mistura de laurato de potássio, decanol e agua, determina-se a birrefringência induzida, na fase isotrópica, por gradientes de velocidade, no interior da amostra. Os movimentos são provocados através de vibrações periódicas nas paredes do porta amostras. O tempo de relaxação, da estrutura de rolos, e determinado experimental e teoricamente. É determinado, também, o parâmetro T AST (temperatura em torno da temperatura de transição), ate então desconhecido, em cristais líquidos liotrópicos. Como uma provável aplicação pratica, e proposta a confecção de dispositivos sensíveis a vibrações. / With a mixture of the Potassium Laurate, Decanol and water, the birefringence induced by gradient of the velocity, in the isotropic phase, is determinated. The movement are provocated through periodic vibrations of the superface of the sample holder. The relaxation time of the roll structure is determinated experimental an theorically. The temperature T* (temperature around the transition temperature), well-known in thermotropic liquid crystals, is determinated in liotropic liquid crystals. The confection of the sensible vibration dispositive is proposed.

Esta pesquisa mostrou a viabilidade técnica da utilização de células de cristais líquidos nemáticos (CLNs) como elementos sensores eletro-ópticos de tensões elétricas eficazes (RMS). Duas foram as filosofias abordadas na concepção desses sensores: a modulação em amplitude da intensidade da luz polariza atuando em células transmissivas e a tensão de Freedericksz atuando em células reflexivas. Os sensores baseados na primeira filosofia foram denominados, nesta pesquisa, de sensores de escala de cinza (EC) e os segundos de sensores de gráfico de barras (GB). O sensor EC foi desenvolvido para aplicações em altas tensões. Este sensor é constituído por um divisor de tensão capacitivo, onde o braço de baixa tensão é composto por uma célula de cristal nemático torcida (CLNT). O sensor EC alia as vantagens dos tradicionais sistemas eletro-ópticos, tais como a imunidade às interferências eletromagnéticas (IEM); o alto isolamento elétrico proporcionado pela fibra óptica; com as vantagens de ser um sistema com um simples aparato óptico, então indutivo. O sensor GB mostrou-se mais versátil que o sensor EC. Neste sensor o braço de alta tensão do divisor de tensão capacitivo foi confeccionado na própria célula. Além disso, o sensor GB é menos sensível a influências térmicas, sendo neste caso mais indicado para aplicações de campo. Além das vantagens citadas acima, os sensores desenvolvidos apresentam as características de possuírem baixo custo, facilidade de instalação, versatilidade e empregarem tecnologia nacional. Também neste trabalho, foram estudados e determinados modelo físicos e elétricos que melhor representam o comportamento das células de CLNs. Os modelos físicos permitiram expandir o conhecimento sobre o comportamento de dispersão dielétrica presente nestes materiais devido ao movimento de impurezas iônicas; ao movimento molecular, e ao acúmulo de cargas espaciais nas interfaces entre as camadas de alinhamento e o cristal líquido, e também, auxiliaram na compreensão dos parâmetros físicos que influenciam no comportamento anisotrópico da permissividade dielétrica e da condutividade elétrica dos CLNs. Os modelos elétricos, além de auxiliarem na compreensão dos mecanismos físicos auxiliando com isso a proposição de modelos fenomenológicos, também mostraram-se uma poderosa ferramenta a ser aplicada na otimização de processos de fabricação e no desenvolvimento de dispositivos utilizados na confecção de mostradores de informação (LCDs). Estes modelos elétricos foram testados e utilizados em programas computacionais dedicados à simulação de circuitos elétricos, e puderam auxiliar sobremaneira no desenvolvimento do sensor GB. / In this research the technical viability of the usage of nematic liquid crystal (NLC) cells as sensor elements of effective electric voltage (RMS) is presented. Two approaches were adopted for the conception of these sensors: the modulation in width of the intensity of the polarized light acting in transmissive cells and the voltage of Freedericksz acting in reflexive cells. The sensors based on the first approach were termed grayscale sensors and the second were bargraph sensors. A grayscale sensor was developed for applications in high voltage. This sensor is constituted by a capacitor voltage divider, where the low voltage arm is composed of a cell of twisted nematic liquid crystal (TNLC). The grayscale sensor combines the advantages of traditional electro-optical systems, such as immunity to the electro-magnetic-interference (EMI) and the high electric insulation provided by the optical fiber; associated to characteristics of being a simple optical apparatus and a non-inductive system. The bargraph sensor has shown to be more versatile than the grayscale sensor. In this bargraph sensor the high voltage arm of the capacitor voltage divider was built in the CLNT cell itself, facilitating its use in both high and low voltages. Besides, the bargraph sensor is less sensitive to thermal influences, being in this case more suitable to field applications. In addition to the advantages mentioned above, both sensors developed showed characteristics of low cost, installation easiness, versatility and indigenous technology. Due to the need of establishing parameters for the development of the electric voltage sensor, also in this research, physical and electric models that best represent the behavior of NLC cells were obtained. The physical models allowed expanding the knowledge about the behavior of dielectric dispersion present in these materials due to the movement of ionic impurities, molecular movement, and the accumulation of space charge in the interfaces between the alignment layers and the liquid crystal. These models have also contributed to the understanding of the physical parameters that influence the anisotropic behavior of both dielectric permittivity and electric conductivity of NLCs. Besides, the electric models helped in the understanding of the physical mechanisms aiding in the proposition of phenomenological models. They have also proved to be a powerful tool to be applied in the optimization of production processes, as well as in the development of devices used in liquid crystal displays (LCDs). These electric models were tested and used in software for the simulation of electric circuits and could aid greatly in the development of bargraph sensors.

Depuis les années 60, les auto-assemblages de monoglycérides font l’objet de nombreusesrecherches. En effet, une fois émulsifiés, ces systèmes de taille nanométrique, sont constitués degouttelettes contenant une phase aqueuse, lipidique et une interface très importante, offrant ainsi lapossibilité de solubiliser tous types de molécules. Ces réservoirs potentiels à molécules sontcependant assez fragiles et nécessitent des recherches plus abouties afin de pouvoir les rendreutilisables dans les domaines de l’alimentaire, de la pharmaceutique, de la cosmétique ou de lamédecine.Nous avons montré la possibilité de diversifier l’émulsifiant utilisé pour stabiliser ces Isasomes,permettant de faire varier à volonté les tailles de gouttelettes ainsi que leur charge de surface. Lesucrose stéarate s’est montré une très bonne alternative au F127 classiquement utilisé. Lesconditions de fabrication et de stockage sont déterminantes dans la compréhension des Isasomes etde l’évolution de leurs structures internes. En effet, dans le cas des mélanges monolinoléine/limonène,ce dernier s’est vu décrire une évaporation dans le temps qui modifie ainsi les structures internes. Cephénomène a été décrit pour la première fois.Une fois les influences des conditions opératoires définies, nous avons utilisé ces Isasomes commeréservoirs à molécules d’intérêt. Nous avons alors décrit les différentes influences que ces moléculesont sur les structures internes, en fonction, de leur structure, de leur masse moléculaire et de leursolubilité. Enfin, nous avons utilisé les Isasomes comme vecteurs pour des moléculesmédicamenteuses. Leur utilisation a permis d’améliorer la disponibilité et l’efficacité de tellesmolécules. / Monoglyceride self-assemblies are promising vectors for bioactives or drugs. Their constitutions allow to solubilize all type of molecules. They need deeper researches to improve their stability and their applications in food, pharmaceutic, cosmetic or medicine. We succeed to replace the commonly used emulsifier F127 with other surfactants usable in food industry. In this way we show the possibility to control their size, charge and stability. The process parameters are of primary interest to understand their formation and their stability during time. Indeed, we demonstrate for the first time an evaporation of limonene during time, changing the internal structures. Once these parameters defined, we used these 0self-assemblies for vectorisation. We observe the influence on structures, of the solubilization of bioactives and drugs. Finally, we observe the improvement of Paclitaxel cellular internalization, when included in Isasomes.

A Terapia Fotodinâmica (TFD) é uma modalidade de tratamento de câncer relativamente nova e promissora. Baseia-se na utilização de uma substância fotossensibilizante e luz para provocar um dano seletivo ao tecido alvo, sendo que a seletividade ao órgão/tecido deve ser reconhecida como uma das vantagens no tratamento do câncer. Atualmente, o desenvolvimento de sistemas de liberação e promotores de absorção visando a otimização da liberação tópica de fotossensibilizadores, apresenta-se como um promissor e inexplorado campo de pesquisa na TFD do câncer de pele. Sistemas de liberação compostos por monoleína, um lipídeo polar biocompatível, e água são capazes de aumentar a permeação de fármacos na pele, além de serem capazes de controlar a liberação dos mesmos. No presente estudo foram desenvolvidas e caracterizadas nanodispersões de cristais líquidos como sistemas de liberação para os fotossensibilizadores Protoporfirina IX (PpIX) e Ftalocianinas de Zinco (ZnPc) e Cloro Alumínio (ClAlPc), objetivando otimizar a penetração cutânea destes na epiderme. As nanodispersões foram avaliadas em relação a sua eficiência de encapsulação, estabilidade física e química dos fotosensibilizadores veiculados, bem como a permeação e retenção cutânea in vitro e in vivo por microscopia de fluorescência. Estudos de pré-tratamento foram realizados, objetivando-se verificar o efeito promotor de absorção cutânea das nanodispersões desenvolvidas. Os experimentos de eficiência de encapsulação e estabilidade mostraram que as nanodispersões são um sistema de liberação adequado a aplicação tópica de fotosensibilizadores. Os experimentos in vitro mostraram que as nanodispersões aumentaram a penetração cutânea da PpIX e ClAlPc no estrato córneo em, respectivamente, 3,4 e 11,7 vezes, quando comparadas a formulação controle. Na epiderme mais derme sem estrato córneo, os aumentos promovidos pelas nanodispersões foram de 6,5 e 9,7 vezes para a PpIX e ClAlPc. No experimento in vivo as nanodispersões aumentaram a penetração cutânea da PpIX e ClAlPc no estrato córneo em, respectivamente, 13,7 e 7,0 vezes, quando comparadas ao controle, sendo que na epiderme mais derme sem estrato córneo somente as nanodispersões foram capazes de promover a penetração cutânea destes fotossensibilizadores nestas camadas da pele. A visualização da penetração cutânea dos fotosensibilizadores por microscopia de florescência confirmou os resultados obtidos nos experimentos in vivo de que as nanodispersões foram superiores ao controle em aumentar a penetração cutânea da PpIX e ClAlPc em camadas mais profundas da pele. Os resultados obtidos mostraram que as nanodispersões desenvolvidas são sistemas de liberação promissores para a PpIX e ClAlPc no tratamento do câncer de pele na TFD uma vez que aumentaram in vitro e in vivo a penetração cutânea destes na epiderme. / Photodynamic therapy (PDT) is a relatively new and promising cancer treatment modality that involves the administration of a photosensitizing drug and its subsequent activation by light to produce activated oxygen species that selectively destroy target cells. Recently, PDT to treat skin cancer is focused on the development of drug delivery systems and penetration enhancers that aim to optimize the topical release of photosensitizers. Drug delivery systems based on monoolein, a biocompatible polar lipid, and water are able to enhance the cutaneous penetration of drugs and control their release. Liquid crystal nanodispersions were developed and characterized in this project as delivery systems for the photosensitizers Protoporphyrin IX (PpIX) and Zinc and Chloroaluminum phthalocyanines (ZnPc and ClAlPc), aiming to increase their topical penetration in the epidermis. The physical stability of the nanodispersions, their encapsulation efficiency and the chemical stability of the photosensitizers incorporated were tested. In vitro and in vivo skin penetration tests were performed to verify the efficacy of the nanodispersions in enhancing the topical delivery of the photosensitizers. In vitro pre-treatment tests were conducted to determine if the nanodispersions are able to increase the skin penetration of the photosensitizers by a penetration enhancing effect. Stability and encapsulation efficiency tests showed that nanodispersions are an adequate topical delivery system for photosensitizers. In vitro experiments showed increased PpIX and ClAlPc penetration in the stratum corneum, respectively, of 6.5- and 9.7-fold for the nanodispersions compared to the control. In the epidermis with dermis, without stratum corneum, the increase promoted by the nanodispersions for PpIX and ClAlPc were, respectively, of 6.5- and 9.7-fold. Experimental retention in vivo confirmed that when the nanodispersions were used as carrier, PpIX and ClAlPc concentrations in the stratum corneum were about 13.7- and 7.0-fold higher, respectively, than control. In the epidermis with dermis, without stratum corneum, only the nanodispersions were able to promote the skin penetration of these photosensitizers. Visualization of PpIX and ClAlPc skin penetration by fluorescence microscopy confirmed that the nanodispersions increased the skin penetration of these photosensitizers in deeper skin layers. The results showed that the nanodispersions are promising topical delivery systems in the PDT of skin cancer once they increased in vitro and in vivo the topical penetration of PpIX and ClAlPc in the epidermis.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vinicius Mariani Lenart.pdf: 3756287 bytes, checksum: 06003df7bdc1780a870fa9cccf057a14 (MD5) Previous issue date: 2010-04-28 / A modern branch of condensed matter physics is the study of unconventional fluids related to the class of "soft matter". Liquid crystalline systems are major sources of research in fundamental and applied physics. In this sense, many materials with these properties are widely produced and studied in order to understand and apply their properties in new technologies. A liquid crystal often used as a component in displays is E7. But recently have been studied a new class of functional materials that besides the liquid crystalline behavior has the property of emitting light. This work aims to study the nematic-isotropic phase transition of the liquid crystal E7, pure and doped with these new materials through the parameters of nonlinear optical obtained using the technique of Z-scan and also to measure changes in nonlinear optical properties of E7 due to this addition. / Um ramo moderno da Física da matéria condensada é o estudo de fluidos não convencionais referentes a classe das "substâncias frágeis". Sistemas líquidos cristalinos são grandes fontes de pesquisas tanto em física fundamental quanto em aplicada. Nesse sentido, muitos materiais com estas propriedades são vastamente produzidos e pesquisados com o objetivo de entender e aplicar suas propriedades em novas tecnologias. Um cristal líquido muito utilizado como componente em mostradores é o E7. Porém recentemente vêm sendo estudada uma nova classe de materiais funcionais que além do comportamento líquido cristalino apresenta a propriedade de emitir luz. Este trabalho tem por objetivo, estudar a transição de fase nemático-isotrópica do cristal líquido E7 puro e dopado com estes novos materiais por meio de parâmetros ópticos não lineares obtidos através da técnica de Z-scan e também aferir as alterações nas propriedades ópticas não lineares do E7 causadas por essa adição.

Com uma mistura de laurato de potássio, decanol e agua, determina-se a birrefringência induzida, na fase isotrópica, por gradientes de velocidade, no interior da amostra. Os movimentos são provocados através de vibrações periódicas nas paredes do porta amostras. O tempo de relaxação, da estrutura de rolos, e determinado experimental e teoricamente. É determinado, também, o parâmetro T AST (temperatura em torno da temperatura de transição), ate então desconhecido, em cristais líquidos liotrópicos. Como uma provável aplicação pratica, e proposta a confecção de dispositivos sensíveis a vibrações. / With a mixture of the Potassium Laurate, Decanol and water, the birefringence induced by gradient of the velocity, in the isotropic phase, is determinated. The movement are provocated through periodic vibrations of the superface of the sample holder. The relaxation time of the roll structure is determinated experimental an theorically. The temperature T* (temperature around the transition temperature), well-known in thermotropic liquid crystals, is determinated in liotropic liquid crystals. The confection of the sensible vibration dispositive is proposed.

Neste trabalho estudamos a influência do tamanho molecular médio sobre a natureza da transição de fase esmética A (SA)-colestérica (C) líquido-cristalina para os compostos termotrópicos de miristato de colesterila (C14), nonanoato de colesterila (C9) e misturas binárias de C14 e C9 e caproato de colesterila (C6) e C9. Medidas de microscopia óptica foram realizadas para determinar as temperaturas de transição de fase SA C e C-isotrópica (I). Isto possibilitou a escolha dos intervalos de temperatura próximos às transições de fases, como referências para as outras técnicas utilizadas no trabalho. A natureza das transições de fase (descontínua, também denominada de primeira ordem, ou contínua) foi inferida através das análises de medidas de densidade e entálpicas. Os resultados evidenciaram que a transição passa de primeira ordem para contínua quando o tamanho molecular médio e a temperatura reduzida, r (definida como a razão entre as temperaturas de transição de fases SA C e C I ), decrescem no sistema. A ocorrência de uma transição de fase SA C contínua foi observada para a concentração de 65% de C9 na mistura C6 C9, para o valor de r ~ 0, 92. Propriedades mesoscópicas dos compostos estudados, como a distância entre as camadas esméticas na fase SA, dSA, o tamanho molecular médio, , no domínio C, e o comportamento do tamanho de correlação, , ao longo das transições de fase, foram determinadas da análise dos picos de difração de raios X. Os dados revelaram que dSA diminui com o decréscimo do tamanho molecular médio, como era esperado. Além disso, os valores de obtidos na fase C, próximos à transição I C, concordam com os tamanhos moleculares médios calculados supondo que as moléculas estejam em conformação estendida. Mais ainda, foi observado um aumento no tamanho de correlação na fase C quando a temperatura é reduzida da fase I para a fase SA, representando um aumento no grau de ordem orientacional. Contudo, o parâmetro troca abruptamente na transição C SA. Tal descontinuidade diminui com o decréscimo do tamanho molecular médio (e assim com r). Para o sistema particular composto por 65% C9 : 35% C6, onde identificamos um transição de fase contínua SA C, observamos um comportamento de (T TSAC)0,5 no domínio da fase C, em bom acordo com a teoria de campo médio. / The influence of the mean molecular length on the nature of the smectic A (SA)- cholesteric (C) liquid crystal phase transition has been studied for cholesteryl myristate (C14), cholesteryl nonanoate (C9) and binary mixtures of C14 and C9 and cholesteryl caproate (C6) and C9. Optical microscopy was carried out to determine the temperatures of the SAC as weel as the C - isotropic (I) phase transitions. This allowed the choice of the optimum temperature interval near the phase transitions. Information concerning the nature of the transitions (descontinuous, also referred to as first order, or continuous) was evaluated through the analysis of the density and enthalpic measurements. The results have evidenced that the transition crosses over from first order to continuous when both the mean molecular length and the reduced temperature, r (ratio between SAC and CI phase transition temperatures), decrease in the system. The occurrence of a continuous SA C phase transition is observed for a concentration very near 63.1 molar percent of C9 in the C6 C9 mixture (65 wt% C9 : 35 wt% C6), at r ~ 0.92. Mesoscopic properties of the systems, as the distance between the smectic layers in the SA phase, dSA, the mean molecular length, , in the C domain, and the correlation length, , behavior along the phase transitons, were determined from the X-ray difraction peaks. The data have revealed that dSA decreases as the mean molecular length is reduced, as it was expected. Moreover, values obtained in the C phase near the I C phase transition agree with the mean molecular lengths calculated from the corresponding extended molecule lengths. In addition, an increase in the correlation length in the C phase is observed, as the temperature is reduced from I to SA phases, representing an increase in the orientational order. Nevertheless, the parameter jumps in the C SA phase transition. Such discontinuity decreases as the mean molecular length (and hence the reduced temperature) diminishes. For the particular system composed of 65 wt% C9 : 35 wt% C6, where a continuous SA C phase transition was identified, a behavior of (T TSAC)0,5 in the C domain was observed, in good agreement with the mean field theory.

The vectorial nature (polarization) of light plays a significant role in light-matter interaction that leads to a variety of optical devices. The polarization property of light has been exploited in imaging, metrology, data storage, optical communication and also extended to biological studies. Most of the past studies fully explored and dealt with the conventional polarization state of light that has spatially symmetric electrical field geometry such as linear and circular polarization. Recently, researchers have been attracted to light whose electric field vector varies in space, the so-called optical vector vortex beam (VVB). Such light is expected to further enhance and improve the efficiency of optical systems. For instance, a radially polarized light under focusing condition is capable of a tighter focus more than the general optical beams with a uniform polarization structure, which improves the resolution of the imaging system [1]. Interaction of ultrafast laser pulses with matter leads to numerous applications in material processing and biology for imaging and generation of microfluidic systems. A femtosecond pulse, with very high intensities of (10^{12} - 10^{13} W/cm^2), has the potential to trigger a phenomenon of optical breakdown at the surface and therefore induce permanent material modification. With such high intensities and taking into account the fact that most materials possess large bandgap, the interaction is completely nonlinear in nature, and the target material can be modified locally upon the surface and even further in bulk. The phenomenon of optical breakdown can be further investigated by studying the nonlinear absorption. Properties like very short pulse duration and the high irradiance of ultrashort laser pulse lead to more precise results during the laser ablation process over the long pulsed laser. The duration of femtosecond laser pulse provides a high resolution for material processing because of the significant low heat-affected zone (HAZ) beyond the desired interaction spot generated upon irradiating the material. Under certain condition, the interaction of intense ultrashort light pulses with the material gives rise to the generation of periodic surface structures with a sub-micron periodicity, i.e., much smaller than the laser wavelength. The self-oriented periodic surface structures generated by irradiating the material with multiple femtosecond laser pulses results in improving the functionality of the material's surface such as controlling wettability, improving thin film adhesion, and minimizing friction losses in automobile engines, consequently, influences positively on many implementations. In this work, we introduced a new method to study complex polarization states of light by imprinting them on a solid surface in the form of periodic nano-structures. Micro/Nanostructuring of diamond by ultrafast pulses is of extreme importance because of its potential applications in photonics and other related fields. We investigated periodic surface structures usually known as laser-induced periodic surface structures (LIPSS) formed by Gaussian beam as well as with structured light carrying orbital angular momentum (OAM), generated by a birefringent optical device called a q-plate (QP). We generated conventional nano-structures on diamond surface using linearly and circularly polarized Gaussian lights at different number of pulses and variable pulse energies. In addition, imprinting the complex polarization state of different orders of optical vector vortex beams on a solid surface was fulfilled in the form of periodic structures oriented parallel to the local electric field of optical light. We also produced a variety of unconventional surface structures by superimposing a Gaussian beam with a vector vortex beam or by superposition of different order vector vortex beams. This thesis is divided into five chapters, giving a brief description about laser-matter interaction, underlying the unique characterization of femtosecond laser over the longer pulse laser and mechanisms of material ablation under the irradiation of fs laser pulse. This chapter also presents some earlier studies reported in formation of (LIPSS) fabricated on diamond with Gaussian. The second chapter explains the properties of twisted light possessing orbital angular momentum in its wavefront, a few techniques used for OAM generation including a full explanation of the q-plate from the fabrication to the function of the q-plate, and the tool utilized to represent the polarization state of light (SoP), a Poincar'e sphere. Finally, the experimental details and results are discussed in the third and fourth chapters, respectively, following with a conclusion chapter that briefly summarizes the thesis and some potential application of our findings.