Magistriniame darbe yra nagrinėjami švaraus opalo pralaidumo spektrai. Nustatyta, kad stop juostos padėtis priklauso nuo spindulio kritimo kampo į bandinį. Apskaičiuoti pagrindiniai parametrai: tarp-plokštuminis atstumas d, opalo sferų diametras D, bandinio lūžio rodiklis n ir opalo sferų lūžio rodiklis . Pagamintas opal-FeTTPS hibridinis darinys ir išnagrinėtas jo pralaidumas bei magnetinis cirkulinis dichroizmas. Nustatyta, kad FeTTPS stop juostos padėtis prie įvairių kampų šiek tiek skiriasi nuo švaraus opalo. Hibridinio darinio magnetinis cirkulinis dichroizmas kinta keičiant kritimo kampą ar stop juostos padėtį. / In this work transmission optics of opal photonic crystals and infiltrated with iron porphyrin was studied. Work analyses synthetic opal crystals grown by means of sedimentation from the spheres of SiO2. Samples were 0.9 mm thick, and their surfaces planes were parallel (111) to crystallographic planes. In these samples, the stop band due to Bragg reflection from the (111) plane was observed in the spectral region of 0.45-0.7 µm at angles of light incidence. Iron porphyries FeTTPS magnetic circular dichroism was also investigated. Synthetic opal crystals composed of silica spheres were infiltrated with (c=10 mM, pH=6.8) buffered phosphate solution of iron porphyrin. In optical studies the FeTPPS-impregnated opal samples were immersed in hexane solution to vary average refractive index of composite system and to control the mutual positions of the opal stop band and absorption bands of FeTPPS. FeTPPS magnetic circular dichroism spectra dependency on opal stop band position was noted. The experimental opal transmission spectra date were analyzed in which the optical response of the opal and infiltrated with iron porphyrin was calculated by using a Bragg’s law and it was found that spacing between adjacent [111] lattice planes d is 254.95 nm, opal crystal composed of silica spheres of diameter is 312 nm and average refractive index of composite system – 1.35.

Eksperimentai buvo atliekami su bandinėliais gautais iš Madrido, Maskvos ir St.Peterburgo, tai yra su fotoniniais kristalais. Darbe buvo nagrinėta fotoninio kristalo opalo struktūrą ir optines savybes draustinės stop juostos srityje bei defektų valdymo būdai, keičiant elektrinį lauką. Nagrinėjamas elektrinio lauko poveikis defektams, stop juostai. Nustatyta, kad elektriniame lauke susikuria defektai, kuriuos galima valdyti nuo 0V iki 7V įtampos intervale. Išmatuoti defektinės modos perjungimo laikai kurie sieka 200 s, tai 10 kart greičiau nei stop juostos. / We did structural and spectroscopic studies of bulk and thin film synthetic opal. Demonstrate that the photonic crystal, opal have defects, but these defects may be "good" when use it to control light in stop band.

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Alguns autores têm se dedicado ao estudo dessas opalas, revelando fortes evidências de sua origem hidrotermal, mas até então, nenhum trabalho abordou as características físico-químicas dos fluidos que teriam originado esses depósitos de opalas. Diante disso, o principal objetivo deste trabalho foi entender o sistema hidrotermal responsável pela gênese das opalas do Piauí, ou seja, caracterizar os fluidos que originaram a mineralização e mostrar sua relação com o contexto geológico da região. Os municípios de Pedro II e Buriti dos Montes se localizam na porção nordeste do estado do Piauí, a aproximadamente 230 km a leste da capital Teresina, e as ocorrências de opala se encontram na porção basal da Bacia do Parnaíba, constituindo veios e vênulas nos arenitos dos grupos Serra Grande (Buriti dos Montes) e Canindé (Pedro II), os quais são seccionados por soleiras e diques de diabásio da Formação Sardinha. Elas também ocorrem cimentando brechas e como depósitos coluvionares e de paleocanal. Associados às opalas, localmente encontram-se veios de quartzo, calcedônia, barita e hematita (ou goethita). De maneira geral, as opalas de Pedro II apresentam jogo de cores, são predominantemente brancas ou azuladas com aspecto leitoso, semitranslúcidas a opacas e com inclusões sólidas pouco aparentes. Em contrapartida, as opalas de Buriti dos Montes não apresentam jogo de cores, a cor varia entre amarelo claro e vermelho amarronzado, são semitransparentes a translúcidas e contêm grande variedade de inclusões sólidas. Os dados obtidos revelam que as opalas de Pedro II são tipicamente do tipo amorfo (opala-A), enquanto as opalas de Buriti dos Montes variam entre amorfas e cristobalita-tridimita (opala-CT). Na opala preciosa, o típico jogo de cores é causado pelo arranjo regular das esferas de sílica que as constituem. A ausência de cimento opalino entre as esferas reforça a beleza desse efeito. Em contrapartida, as opalas laranja não apresentam jogo de cores, mas têm maior transparência devido ao diminuto tamanho das esferas. As inclusões sólidas também produzem belos efeitos nas opalas estudadas, principalmente na variedade laranja, que é mais transparente. Além disso, o conjunto de inclusões sólidas revela características intrínsecas aos processos hidrotermais que originaram as opalas estudadas. Agregados botrioidais, dendríticos e nodulares são exemplos de inclusões formadas por fragmentos dos arenitos hospedeiros carreados pelos fluidos hidrotermais que geraram as opalas. As inclusões sólidas também têm relação direta com a cor das opalas. Nas opalas de Buriti dos Montes, os tons de vermelho, laranja e amarelo são produzidos pela dissolução parcial das inclusões constituídas por oxihidróxidos de Fe. De maneira semelhante, a cor verde nas opalas preciosas está relacionada aos microcristais de Co-pentlandita inclusos nas mesmas. O conjunto de minerais associados às opalas conduz a uma assinatura mineralógicogeoquímica marcada pelos elevados teores de Fe e Al nas opalas com inclusões de hematita/goethita e caulinita, e assim também com aumento considerável dos teores de elementos terras raras nas opalas em que se concentram as inclusões de caulinita e apatita. Entre os elementos-traço, Ba é o mais abundante, e provavelmente foi incorporado pelo fluido hidrotermal, tendo em vista que veios de barita são encontrados com frequência nessa região da Bacia do Parnaíba. Várias feições como estruturas de fluxo nas opalas, corrosão e dissolução parcial dos cristais de quartzo hialino e de inclusões mineralógicas, vênulas de quartzo hidrotermal sobrecrescidas aos grãos detríticos, e zoneamento dos cristais de quartzo confirmam que essas opalas têm origem hidrotermal. A ruptura do Gondwana teria provocado um vasto magmatismo básico fissural, que por sua vez foi responsável pelo aporte de calor que gerou as primeiras células convectivas de fluidos quentes. A água contida nos arenitos certamente alimentou o sistema e se enriqueceu em sílica através da dissolução parcial ou total dos próprios grãos de quartzo dos arenitos. Este fluido hidrotermal foi posteriormente aprisionado em sistemas de fraturas e nelas se resfriou, precipitando a opala e minerais associados. / Opals from Pedro II and Buriti dos Montes, in the Piauí State, are the most important occurrences of this gemstone in Brazil, both in terms of volume and -gemological quality that is comparable to the famous Australian opals. However, informality in the extraction and marketing of these opals, as well as the lack of information about the genesis of these deposits do not permit prospecting for new deposits, and the establishment of a certificate of origin for Piauí opals, would allow their formal participation in the international gemological market. Some authors have been studied these opals, revealing strong evidences of their hydrothermal origin, but until now, no work discussed the physico-chemical characteristics of the fluids that would have originated these opals deposits. Thus, the main objective of this work was to understand the hydrothermal system responsible for the genesis of opals from Piauí, i.e., to characterize the fluids that originated the mineralization and show its relationship with the geological context of this region. Pedro II and Buriti dos Montes counties are located in the northeastern portion of the Piauí State, at approximately 230 km east of the capital Teresina. The opal occurrences are on the basis of the Parnaíba Basin, constituting veins and veinlets in the sandstones of the Serra Grande (Buriti dos Montes) and Canindé (Pedro II) groups, which are cut by diabase sills and dikes of the Sardinha Formation. They also occur in cementing breccias and as colluvial and paleochannel deposits. Associated to opals, locally there are veins of quartz, chalcedony, barite and hematite (or goethite). In general, opals from Pedro II present play-of-color, are mostly white or bluish with a milky appearance, semitranslucent to opaque, and have solid inclusions little bit apparent. In contrast, orange opals from Buriti dos Montes do not show play-of-color, their color ranges from light yellow to brownish red, they are semitransparent to translucent, and contain a large variety of solid inclusions. The obtained data reveal that the opals from Pedro II are typically of amorphous type (opal-A), while the opals from Buriti dos Montes range between amorphous and cristobalite-tridymite (opal-CT). In the precious opals, the typical play-of-color is caused by the regular arrangement of the silica spheres that constitute them. The absence of opaline cement among the spheres reinforces the beauty of this effect. On the other hand, the orange opals do not show play-of-color, but they have greater transparency due to the small size of the spheres. The solid inclusions also produce beautiful effects in the studied opals, mainly in the orange variety that is more transparent. Besides this, the solid inclusions set reveals intrinsic characteristics to hydrothermal processes that originated the studied opals. Botryoidal, dendritic and nodular aggregates are examples of inclusions formed by fragments of the host sandstones, which were carried by the hydrothermal fluids that generated the opals. In the opals from Buriti dos Montes, the red, orange and yellow hues are produced by the partial dissolution of the Fe oxy-hydroxides inclusions. Similarly, the green color in the precious opals is related to Co-pentlandite microcrystals included in them. The set of minerals associated to opals leads to a mineralogical-geochemical signature marked by high contents of Fe and Al in opals with hematite/goethite and kaolinite inclusions, such as the considerable increase in the rare earth elements contents, in the opals that have kaolinite and apatite inclusions. Among the trace elements, Ba is the most abundant, and it probably was incorporated to hydrothermal fluid, considering that veins of barite are frequently found in this region of Parnaíba Basin. Some features such as flow structures in the opals, corrosion and partial dissolution in the hyaline quartz crystals and mineralogical inclusions, hydrothermal quartz veinlets that overgrew to detrital grains, and zoning in the quartz crystals, confirm that these opals have hydrothermal origin. The Gondwana rupture would have caused a wide fissural basic magmatism, which was the responsible for the heat supply that generated the first convective cells of hot fluids. The water contained in the sandstones certainly filled the system and enriched in silica through partial or total dissolution of the quartz grains of sandstones. This hydrothermal fluid was subsequently hosted and cooled in the fracture systems, precipitating the opal and associated minerals.