Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-06-18Bitstream added on 2014-06-13T20:48:26Z : No. of bitstreams: 1 nardi_ja_me_ilha.pdf: 631258 bytes, checksum: 8e51cb1b756b6f3050e1a667f2eda8e6 (MD5) / Os vidros teluritos são materiais que apresentam importantes propriedades ópticas de interesse aplicativo na área da fotônica. Uma das propriedades interessantes de tal vidro é o elevado índice de refração. De acordo com estudos realizados, o incremento de óxidos modificadores de rede nos vidros teluritos provoca o aumento do índice de refração em tal material, devido à mudanças estruturais ocorridas. Com esse intuito, sintetizamos amostras de vidros teluritos com nióbio, de composição 80TeO2-(20-x)Li2O-xNb2O5 (x = 0, 5, 10 e 15). Para caracterização das amostras foram realizadas medidas de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e UV-Vis, espectroscopia Raman e Difratometria de Raios-X. Foram realizadas medidas de índice de refração das amostras para verificar a influência da concentração de óxido de nióbio acerca deste índice. A difratometria de Raios-X confirmou o estado amorfo das amostras. Os estudos de caracterização (por espectroscopia no infravermelho e Raman) mostraram que a inserção de óxido de nióbio deslocou, para maiores freqüências, as bandas de absorção características dos grupos TeO4 e NbO4 provocadas por mudanças estruturais e pela incorporação de oxigênios não-ligantes. A espectroscopia na região ultravioleta-visível mostrou uma tendência no aumento do comprimento de onda de corte com o acréscimo de óxido de nióbio, o qual pode estar associado a alguma mudança estrutural. As medidas de índice de refração mostraram que, de acordo com o incremento de óxidos modificadores, este índice aumentou. Tal fato se deve à transição de oxigênios nãoligantes para ligantes e à polarização das ligações Te–O dos grupos TeO4 e ligações Nb–O dos grupos NbO4, pois essas ligações apresentam maiores momentos de dipolo elétrico que as demais. / Tellurite glasses are important materials which have interesting optical properties application in photonics mainly due to its high refractive index. According to studies, the increase of network modifier oxides in tellurite glasses can increase the refractive index in such material, due to structural changes. For this purpose, samples with niobium tellurite glasses of composition 80TeO2-(20-x)Li2O-xNb2O5 (x = 0, 5, 10 and 15) were synthesized and characterized by (FTIR) and UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy and X-ray diffraction. The influence of niobium oxide concentration to the refractive index was also investigated. The characterization studies (infrared spectroscopy and Raman) showed that the insertion of niobium oxide shifted the characteristic absorption bands of groups TeO4 and NbO4 to higher frequencies. The structural changes are due to incorporation of non-bridging oxygen. The UV-Vis spectra showed a trend of increasing the wavelength of UV-Vis cut-off with the addition of niobium oxide and this increase may be linked to structural changes. The X-ray diffraction confirmed the amorphous state of samples. The measurement of refractive index showed that, in accordance with the increment of oxide modifiers, this index increased. This is due to the transition from non-bridging oxygen to bridging oxygen and the polarization of the Te-O bonds of the groups TeO4 and links Nb-O of the NbO4 groups because these bonds have higher dipole moments than the others.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-03-26Bitstream added on 2014-06-13T20:26:58Z : No. of bitstreams: 1 monteiro_aa_me_ilha.pdf: 1376381 bytes, checksum: 0f42995675356c3407c89bdc7ba2e50c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Vidros teluretos são estudados devido as suas interessantes características ópticas (altos índice de refração, comparados aos vidros silicatos), apresentando-se como materiais promissores para o uso em fibras ópticas baseados nas propriedades ópticas lineares e nãolineares. Espectros de absorção na região do infravermelho e no UV - Vis indicam que a incorporação do lítio no vidro baseado no telúrio provoca a formação de pirâmides trigonais TeO3 e também a formação de bipirâmides trigonais dos grupos TeO4 simétricas. Porém, em ambos os sistemas ternários, TeO2-Li2O-TiO2 (TLT) e TeO2-Li2O-WO3 (TLW), ocorre uma progressiva mudança na coordenação dos átomos de Te (TeO3 para TeO4) quando os óxidos de TiO2 e WO3 substituem o óxido de Li2O na composição da matriz vítrea. Essas informações estruturais também são correlacionadas com a expressão para o índice de refração devido ao modelo de Wemple: n2-1=(EdEo)/(E2o-E2) , onde Eo é a energia relacionada à freqüência de absorção óptica, E é a energia da onda incidente, Eda “energia de dispersão”, determinada pela equação Ed = BNcZaNe, com B sendo uma constante, Nc o número de coordenação do cátion, Za é a valência do ânion e Ne é o número de elétrons de valência do ânion. Os valores de Ed tendem a aumentar com o aumento da concentração de TiO2. Entretanto, os valores de E0 e Ed do sistema TLW são maiores do que os valores do sistema TLT. Como a polarizabilidade eletrônica (α) é diretamente responsável pelo comportamento do índice de refração, e os grupos estruturais TeO4 por possuírem maiores magnitudes de αsão os responsáveis pelos altos valores do índice de refração dos vidros teluretos. Por outro lado, como os grupos TeO3 têm menor polarizabilidade eletrônica, a sua presença provoca a diminuição dos valores de n. / Tellurite glasses are being studied due to their interesting optical characteristics, presenting as promising material for use in optical fiber based on linear and non-linear optical properties. Spectra of absorption in the region of the infrared and UV-Vis indicate that the incorporation of lithium in tellurium based glass causes the formation of pyramids trigonais TeO3 and also the trigonal bipyramids of symmetrical TeO4 groups. However, in both ternary systems, TeO2-Li2O-TiO2 (TLT) e TeO2-Li2O-WO3 (TLW), occur a gradual change in the coordination of atoms of Te (TeO3 to TeO4) when oxides of TiO2 and WO3 replace the oxide Li2O in the composition of the vitreous matrix. Such structural information is also correlated with the expression for the refractive index due to the Wemple’s model: n2-1 = [EdEo]/[Eo 2- E2], where Eo is the energy of optical absorption, E is the incidente wave energy and Ed is the “dispersion energy” determined by the equation: Ed =BcNcZaNe , with Bc = 0.39 eV, Nc is the number of cation coordination, Za is the anion valence and Ne is the effective number of anion valence electrons. The values of Ed tend to increase with increasing concentration of TiO2. Meanwhile, the value of E0 and Ed of the system TLW are greater than the values of the system TLT. As the electronics polarizability (α) is directly responsible for the behavior of the refractive index, and structural groups TeO4, due to their larger magnitudes of α, are responsible for high values of the refractive index of the tellurite glasses. Moreover, as the groups TeO3 have lower electronics polarizability, its presence causes a decreasing of the refraction index values n.

Neste trabalho são apresentadas a síntese e caracterização das propriedades luminescentes dos sistemas vítreos TeO2-ZnO e TeO2-ZnO-PbO-Na2O dopados com íons de európio e térbio contendo nanopartículas (NPs) metálicas de prata, ouro e cobre, para aplicações em dispositivos fotônicos. Estes vidros possuem uma larga região de transmissão (350-6500 nm), elevada estabilidade química, resistências mecânica e térmica, baixa energia de fônon (em torno de 700 cm-1) e alto índice de refração (~ 2,0). Por meio de medidas de absorção óptica foi observada a incorporação dos íons de terras-raras na forma trivalente, responsável pelo fenômeno de luminescência nos vidros e a presença de bandas de absorção relacionadas à ressonância dos plasmons superficiais (RPS), localizadas em aproximadamente 490 nm (no caso das NPs de prata), em 500 nm (no caso das NPs de ouro) e em torno de 800 nm (no caso das NPs de cobre). A caracterização das NPs metálicas foi realizada por meio da Microscopia Eletrônica de transmissão auxiliada pelas técnicas de difração de elétrons e espectrometria de energia dispersiva (EDS) e permitiu a observação de NPs metálicas, cristalinas e de diversos formatos e tamanhos. As medidas de emissão foram realizadas excitando as amostras em 405 nm para as dopadas com Eu3+ e 377 nm para as amostras dopadas com Tb3+, por meio de um espectrômetro de fluorescência, com lâmpada de Xenon de pulsos de 2 a 3 s. Foram medidas bandas de emissão associadas à emissão do Eu3+ em 580 nm, 590 nm, 614 nm, 650 nm e 695 nm devidas às transições 5D07FJ (com J = 0 até 4). A banda situada em 614 nm, associada a uma transição de dipolo-elétrico é a mais intensa, por ser mais sensível às mudanças do campo local provocado pela presença das NPs metálicas. Para as amostras dopadas com Tb3+ foram observadas emissões em 485 nm, 550 nm, 590 nm e 623 nm, associadas às transições 5D47FJ (com J = 6 até 3), sendo a emissão em 550 nm associada também a uma transição de dipolo-elétrico e portanto a mais sensível às alterações do campo local provocado pela presença das NPs metálicas. Para as amostras codopadas com íons de Eu3+ e Tb3+, foram observados aumentos significativos da luminescência referente à emissão em 614 nm na presença de NPs de prata. A obtenção de aumento da luminescência dos íons de Eu3+ somente pela transferência de energia proveniente do Tb3+ não é um mecanismo trivial. Entretanto, foi observado em amostras preparadas com diferentes concentrações de íons aceitadores e doadores e intensificada também na presença de NPs de prata. Os aumentos ocorridos na luminescência são provavelmente causados pelo aumento do campo local nas proximidades dos íons de terras-raras e por processos de transferência entre as NPs metálicas e os íons de terras-raras. Nestes casos a distância entre os íons de terras-raras e as NPs está compreendida entre 5 nm e 20 nm. Portanto, a presença das NP desempenha um papel importante para o aumento da luminescência, permitindo o desenvolvimento de novos materiais com aplicações em nanofotônica. / This work presents the synthesis and characterization of luminescent properties of vitreous systems TeO2-ZnO e TeO2-ZnO-PbO-Na2O doped with ions of europium and terbium containing silver, gold and copper nanoparticles (NPs), for applications in photonic devices. These glasses have a large window transmission (350-6500 nm), chemical stability, mechanical and thermal resistance, low phonon energy (around 700 cm-1) and high refraction index (~2,0). The optical absorption measurement showed the incorporation of rareearths ions in the trivalent form, responsible for the luminescence phenomenon in the glasses and the presence of absorption bands related to the surface plasmons resonance (SPR), located in approximately 490 nm (in the case of silver NPs) in 500 nm (in the case of gold NPs) and around 800 nm (in the case of copper NPs). The characterization of the metallic NPs was perfomed with transmission electron microscopy (TEM) with the aid of electron diffraction and energy dispersive spectroscopy techniques that allowed the observation of metallic NPs, crystalline with several shapes and sizes. The measurements were made through with excitation of 405 nm for samples doped with Eu3+ and 377 nm for samples doped with Tb3+, using a fluorescence spectrometer, with Xenon lamp with pulses varying from 2 to 3 s. The bands associated to Eu3+ emission were measured at 580 nm, 590 nm, 614 nm, 650 nm and 695 nm due to the transitions 5D07FJ (with J = 0 to 4). The band situated at 614 nm related to electric dipole transition is the most intense because it is sensitive to changes in the local field, caused by the presence of metallic NPs. For samples doped with Tb3+ it was observed emissions at 485 nm, 550 nm, 590 nm and 623 nm, associated with the transitions 5D47FJ (with J = 6 to 3) being the 550 nm emission also related to electric dipole transition and consequently the most sensitive to changes in the local field, caused by the presence of metallic NPs. For the samples codoped with Eu3+ and Tb3+ ions it was observed significative enhancement of the luminescence at 614 nm emission in the presence of silver NPs. The achievement of the enhancement of the luminescence of Eu3+ ions only by energy transfer from Tb3+ is not a trivial mechanism. However, it was observed in samples prepared with different concentrations of acceptor and donors ions and intensified in the presence of NPs silver. The enhancement of the luminescence is probably caused by the increase of the local field around the rare earth ions and by processes of energy transfer between the metallic NPs and the rare earth ions. In these cases the distance between the rare earth ions and the metallic NPs ranges from 5 to 20 nm. Thus, the presence of metallic NPs plays an important role for the enhancement of the luminescence, allowing the development of new materials with application in photonic.

Orientador: Keizo Yukimitu / Banca: Eudes Borges de Araújo / Banca: Noelio Oliveira Dantas / Resumo: Vidros teluretos são estudados devido as suas interessantes características ópticas (altos índice de refração, comparados aos vidros silicatos), apresentando-se como materiais promissores para o uso em fibras ópticas baseados nas propriedades ópticas lineares e nãolineares. Espectros de absorção na região do infravermelho e no UV - Vis indicam que a incorporação do lítio no vidro baseado no telúrio provoca a formação de pirâmides trigonais TeO3 e também a formação de bipirâmides trigonais dos grupos TeO4 simétricas. Porém, em ambos os sistemas ternários, TeO2-Li2O-TiO2 (TLT) e TeO2-Li2O-WO3 (TLW), ocorre uma progressiva mudança na coordenação dos átomos de Te (TeO3 para TeO4) quando os óxidos de TiO2 e WO3 substituem o óxido de Li2O na composição da matriz vítrea. Essas informações estruturais também são correlacionadas com a expressão para o índice de refração devido ao modelo de Wemple: n2-1=(EdEo)/(E2o-E2) , onde Eo é a energia relacionada à freqüência de absorção óptica, E é a energia da onda incidente, Eda "energia de dispersão", determinada pela equação Ed = BNcZaNe, com B sendo uma constante, Nc o número de coordenação do cátion, Za é a valência do ânion e Ne é o número de elétrons de valência do ânion. Os valores de Ed tendem a aumentar com o aumento da concentração de TiO2. Entretanto, os valores de E0 e Ed do sistema TLW são maiores do que os valores do sistema TLT. Como a polarizabilidade eletrônica (α) é diretamente responsável pelo comportamento do índice de refração, e os grupos estruturais TeO4 por possuírem maiores magnitudes de αsão os responsáveis pelos altos valores do índice de refração dos vidros teluretos. Por outro lado, como os grupos TeO3 têm menor polarizabilidade eletrônica, a sua presença provoca a diminuição dos valores de n. / Abstract: Tellurite glasses are being studied due to their interesting optical characteristics, presenting as promising material for use in optical fiber based on linear and non-linear optical properties. Spectra of absorption in the region of the infrared and UV-Vis indicate that the incorporation of lithium in tellurium based glass causes the formation of pyramids trigonais TeO3 and also the trigonal bipyramids of symmetrical TeO4 groups. However, in both ternary systems, TeO2-Li2O-TiO2 (TLT) e TeO2-Li2O-WO3 (TLW), occur a gradual change in the coordination of atoms of Te (TeO3 to TeO4) when oxides of TiO2 and WO3 replace the oxide Li2O in the composition of the vitreous matrix. Such structural information is also correlated with the expression for the refractive index due to the Wemple's model: n2-1 = [EdEo]/[Eo 2- E2], where Eo is the energy of optical absorption, E is the incidente wave energy and Ed is the "dispersion energy" determined by the equation: Ed =BcNcZaNe , with Bc = 0.39 eV, Nc is the number of cation coordination, Za is the anion valence and Ne is the effective number of anion valence electrons. The values of Ed tend to increase with increasing concentration of TiO2. Meanwhile, the value of E0 and Ed of the system TLW are greater than the values of the system TLT. As the electronics polarizability (α) is directly responsible for the behavior of the refractive index, and structural groups TeO4, due to their larger magnitudes of α, are responsible for high values of the refractive index of the tellurite glasses. Moreover, as the groups TeO3 have lower electronics polarizability, its presence causes a decreasing of the refraction index values n. / Mestre

Este trabalho apresenta um estudo sobre a influência de nanopartículas de prata nas propriedades ópticas de vidros de telureto dopados com íons de terras raras para aplicações em fotônica. Foram estudados três sistemas vítreos diferentes, TeO2-ZnO (B1), TeO2-PbO-GeO2 (T1) e TeO2-GeO2-BaO-Nb2O5 (Q3), todos preparados com óxidos de Itérbio (Yb2O3), Praseodímio (Pr2O3) e Érbio (Er2O3), além do reagente Nitrato de Prata (AgNO3), precursor das nanopartículas. Estes vidros possuem uma larga região de transmissão (350-6500 nm), boa estabilidade química, resistências mecânica e térmica, baixa energia de fônon (em torno de 700 cm-1) e alto índice de refração (~ 2,0). Através de medidas de absorção óptica foi observada a incorporação dos íons de terras-raras na forma trivalente, responsável pelo fenômeno de luminescência nos vidros. Para comprovar a presença das nanopartículas foram realizadas análises de Microscopia Eletrônica de Transmissão. As análises de microscopia eletrônica de transmissão permitiram observar o tamanho e o formato das nanopartículas formadas. A composição das nanopartículas foi obtida através da técnica de difração de elétrons realizada durante os ensaios de microscopia eletrônica de transmissão. As nanopartículas obtidas nos sistemas vítreos estudados apresentaram-se na forma metálica e cristalina, com tamanho médio variando entre 3 nm e 12 nm. Para o sistema B1 preparado com Yb2O3 foram feitas as medidas da luminescência cooperativa das amostras vítreas e de fibras nanoestruturadas, e estudada a interferência das nanopartículas. Para os sistemas preparados com Pr2O3 e AgNO3 e com Er2O3 e AgNO3 foram estudadas as interferências das nanopartículas nas emissões. Os resultados mais relevantes foram obtidos para o sistema T1, preparado com Pr2O3, para o qual foi observado aumento significativo da intensidade de emissão, de aproximadamente 100 %, na presença das nanopartículas quando comparadas as amostras tratadas por 1 h e 17 h. A diminuição da luminescência, observada em algumas amostras, é atribuída ao fato de as nanopartículas estarem situadas, em relação aos íons de terras-raras, a distâncias inferiores a 5 nm. Os resultados obtidos demonstram que as emissões de íons de terras-raras mais afetadas são as que se encontram mais próximas da banda de absorção do plasmon das nanopartículas. / This work presents a study about the influence of silver nanoparticles in the optical properties of tellurite glasses doped with rare-earths ions for photonic applications. Three different glassy systems were study, TeO2-ZnO (B1), TeO2-PbOGeO2 (T1) and TeO2-GeO2-BaO-Nb2O5 (Q3), all of them prepared with Ytterbium (Yb2O3), Praseodymium (Pr2O3) and Erbium (Er2O3) oxides, and the Silver Nitrate reagent (AgNO3), the nanoparticles precursor. These glasses have a large transmission window (350-6500 nm), chemical stability, mechanical and thermal resistance, low phonon energy (around 700 cm-1) and high refractive index (~2,0). The optical absorption measurement showed the incorporation of rareearths ions in the trivalent form, responsible for the luminescence phenomenon in the glasses. In order to prove the presence of nanoparticles, analyses of Transmission Electron Microscopy (TEM) were performed. These analyses allowed the observation of the size and of the shape of the formed nanoparticles. The composition of the nanoparticles was obtained by the electron diffraction technique performed during the transmission electron microscopy analyses. The nanoparticles obtained in the studied glassy systems presented themselves in metallic and crystalline form, with average size varying between 3 nm and 12 nm. For the B1 system doped with Yb2O3, the cooperative luminescence analyses from the glassy samples and the nanostructured fiber glasses were performed, and the interference of the nanoparticles was studied. For the systems doped with Pr2O3 and AgNO3 and with Er2O3 and AgNO3, it was studied the interference of the nanoparticles on the emissions. The most relevant results were obtained for the T1 system, prepared with Pr2O3, which presented significant enhancement of luminescence, nearly 100 %, in the presence of nanoparticles when compared to the samples heat treated for 1 h and 17 h. The decrease of the luminescence, observed for some samples, is attributed to the fact that the distance between the nanoparticles and the rare-earth ions is smaller than 5 nm. The results obtained show that the rare-earth emissions, that are more influenced, are those whose wavelengths are nearer of the plasmon resonance band of the nanoparticles.

Interest in Raman amplification has undergone a revival due to the rapidly increasing bandwidth requirements for communications transmission, both for long haul and local area networks, and recent developments in the telecom fiber industry and diode laser technology. In contrast to rare earth doped fiber amplifiers, for which the range of wavelengths is fixed and limited, Raman gain bandwidths are larger and the operating wavelength is fixed only by the pump wavelength and the bandwidth of the Raman active medium. In this context, glasses are the material of choice for this application due to their relatively broad spectral response, and ability of making them into optical fiber. This dissertation summarizes findings on different oxide-based glasses that have been synthesized and characterized for their potential application as Raman gain media. Two main glass families were investigated: phosphate-based glass matrices for broadband Raman gain application and TeO2-based glasses for high Raman gain amplification. A phosphate network was preferred for the broadband application since the phosphate Raman active modes can provide amplification above 1000 cm-1, whilst TeO2-based glasses were selected for the high gain application due to their enhanced nonlinearities and polarizabilities among the other oxide-based network formers. The results summarized in this dissertation show that phosphate-based glasses can provide Raman amplification bandwidths of up to 40 THz, an improvement of almost 5 times the bandwidth of SiO2. On the other hand, tellurite-based glasses appear to be promising candidates for high gain discrete Raman applications, providing peak Raman gain coefficients of up to 50 times higher than SiO2, at 1064 nm. Although, visible spontaneous Raman scattering cross-section measurement is the most frequently used tool for estimating the strength and spectral distribution of Raman gain in materials, especially glasses, there are some issues that one needs to be aware when conducting these measurements near the absorption band edge of the material. This led to the detection of an inherent frequency-dispersion in the Raman susceptibility and a resonant enhancement phenomenon when measurements were conducted near the absorption edge of the material.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rubyan Lucas Santos Piazzetta.pdf: 4250981 bytes, checksum: c1d20c3e7f1d1d4307bef8d9dee045f7 (MD5) Previous issue date: 2015-03-23 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / This work studied tellurite glasses in a ternary system with the TeO2-Li2O-ZnO composition, divided in three groups with 10%, 15% and 20%mol Li2O fixed. For this study, was made the replacement of known TeO2 network former by ZnO. It used the Differential Scanning Calorimetry (DSC), optical absorption in ultraviolet-visible region (UV-VIS), Raman spectroscopy, Fourier transform infrared (FTIR), linear refractive index (n0) measurement and instrumented nanoindentation. The samples were prepared by melt quenching method in the bulk form. DSC results showed that the glass transition temperature (TG) virtually no change in the glass systems, while that there was an increase in the glass stability due to exchange of TeO2 by ZnO especially for 10 and 15% mol Li2O groups. By continuing, the UV-VIS results indicated a gradual increase in the band gap energy which was calculated by Urbach rule; this increased energy as TeO2 was replaced by ZnO, can also be seen as a blue shift. These same results were confirmed by a structural change seen by Raman spectroscopy: with the increased of ZnO, the vibrational modes located at 450 e 659 cm-1 which incorporate trigonal bipyramids of TeO4 are gradually replaced by vibrational modes at 735-760 cm-1 referred the creation of Zn2Te3O8 units. This behavior by Raman spectroscopy is also confirmed by the FTIR results with increased intensity of peaks related to vibrational modes of ZnO molecules. Therefore, it is verified that the addition of ZnO in the system has the property to decrease the amount of NBOs, which in turn decreases the polarizability of the oxide ion of the system and increases the band gap energy. Lastly, the increase in the band gap values and, Raman and DSC results showed that this glassy system acquires considerable glass stability, has good transmittance in the ultraviolet and visible regions, and thus appears as a promising candidate for host ions optically active. / Esta dissertação teve por objetivo estudar os vidros teluretos em um sistema ternário com composição TeO2-Li2O-ZnO, separados em três grupos com concentração fixa de 10%, 15% e 20% em mol de Li2O com a respectiva substituição do conhecido formador de rede TeO2 por ZnO. Tal estudo agregou as técnicas de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), absorção óptica na região do ultravioleta-visível (UV-VIS), espectroscopia Raman, infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), medidas de índice de refração linear (n0) e nanoindentação instrumentada. As amostras foram preparadas pelo método de melt quenching e obtidas na forma de bulk. Por meio dos resultados de DSC verificou-se que a temperatura de transição vítrea (TG) fica praticamente inalterada nesse sistema vítreo, enquanto que existe um aumento expressivo da estabilidade vítrea com a troca de TeO2 por ZnO, principalmente para os grupos com 10 e 15% em mol de Li2O. Já os resultados de UV-VIS mostraram um aumento gradual na energia de band gap, a qual foi calculada utilizando a Regra de Urbach. Esse aumento de energia, à medida que TeO2 era substituído por ZnO, também pode ser visto como um blue shift (deslocamento para o azul). Esse aumento de band gap foi confirmado por uma mudança estrutural vista por espectroscopia Raman: com o aumento na concentração de ZnO, os modos vibracionais localizados em 450 e 659 cm-1 que incorporam bipirâmides trigonais de TeO4 passam a ser gradualmente substituídos por modos vibracionais em 735-760 cm-1 que se referem a criação de unidades Zn2Te3O8. Esse comportamento por espectroscopia Raman também é confirmado através dos resultados de FTIR com aumento da intensidade dos picos relacionados a modos vibracionais de moléculas ZnO. É verificado assim que a adição de ZnO ao sistema tem a propriedade de diminuir a quantidade de NBOs, o que por sua vez, diminui a polarizabilidade do íon óxido do sistema e aumenta a energia de band gap. Com isto, o aumento nos valores de band gap e os resultados de DSC e Raman mostraram que esse sistema vítreo adquire considerável estabilidade vítrea, tem boa transmitância nas regiões do ultravioleta e visível e, assim, se mostra como um promissor candidato para hospedeiro de íons opticamente ativos.

Orientador: Keizo Yukimitu / Banca: Sandro Márcio Lima / Banca: Luis Humberto da Cunha Andrade / Resumo: Os vidros teluritos são materiais que apresentam importantes propriedades ópticas de interesse aplicativo na área da fotônica. Uma das propriedades interessantes de tal vidro é o elevado índice de refração. De acordo com estudos realizados, o incremento de óxidos modificadores de rede nos vidros teluritos provoca o aumento do índice de refração em tal material, devido à mudanças estruturais ocorridas. Com esse intuito, sintetizamos amostras de vidros teluritos com nióbio, de composição 80TeO2-(20-x)Li2O-xNb2O5 (x = 0, 5, 10 e 15). Para caracterização das amostras foram realizadas medidas de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e UV-Vis, espectroscopia Raman e Difratometria de Raios-X. Foram realizadas medidas de índice de refração das amostras para verificar a influência da concentração de óxido de nióbio acerca deste índice. A difratometria de Raios-X confirmou o estado amorfo das amostras. Os estudos de caracterização (por espectroscopia no infravermelho e Raman) mostraram que a inserção de óxido de nióbio deslocou, para maiores freqüências, as bandas de absorção características dos grupos TeO4 e NbO4 provocadas por mudanças estruturais e pela incorporação de oxigênios não-ligantes. A espectroscopia na região ultravioleta-visível mostrou uma tendência no aumento do comprimento de onda de corte com o acréscimo de óxido de nióbio, o qual pode estar associado a alguma mudança estrutural. As medidas de índice de refração mostraram que, de acordo com o incremento de óxidos modificadores, este índice aumentou. Tal fato se deve à transição de oxigênios nãoligantes para ligantes e à polarização das ligações Te-O dos grupos TeO4 e ligações Nb-O dos grupos NbO4, pois essas ligações apresentam maiores momentos de dipolo elétrico que as demais. / Abstract: Tellurite glasses are important materials which have interesting optical properties application in photonics mainly due to its high refractive index. According to studies, the increase of network modifier oxides in tellurite glasses can increase the refractive index in such material, due to structural changes. For this purpose, samples with niobium tellurite glasses of composition 80TeO2-(20-x)Li2O-xNb2O5 (x = 0, 5, 10 and 15) were synthesized and characterized by (FTIR) and UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy and X-ray diffraction. The influence of niobium oxide concentration to the refractive index was also investigated. The characterization studies (infrared spectroscopy and Raman) showed that the insertion of niobium oxide shifted the characteristic absorption bands of groups TeO4 and NbO4 to higher frequencies. The structural changes are due to incorporation of non-bridging oxygen. The UV-Vis spectra showed a trend of increasing the wavelength of UV-Vis cut-off with the addition of niobium oxide and this increase may be linked to structural changes. The X-ray diffraction confirmed the amorphous state of samples. The measurement of refractive index showed that, in accordance with the increment of oxide modifiers, this index increased. This is due to the transition from non-bridging oxygen to bridging oxygen and the polarization of the Te-O bonds of the groups TeO4 and links Nb-O of the NbO4 groups because these bonds have higher dipole moments than the others. / Mestre

Orientador: Keizo Yukimitu / Resumo: Vidros a base de óxidos de metais pesados (TeO2, WO3, Bi2O3) apresentam alto índice de refração, altos valores de não-linearidade óptica e alta constante dielétrica. Essas propriedades físicas possibilitam diversas aplicações, como, por exemplo, para comutação ultrarrápida em dispositivos ópticos e, exibem, quando dopados com terras raras, importantes propriedades de luminescência [1]. Vidros dos sistemas ternários xTeO2 – yB2O3 – zWO3 e xTeO2 – yB2O3 – kBi2O3 foram preparados pelo método “melt-quenching” com x de 70 a 45%mol, y de 40 a 10%mol, z de 30 a 15%mol e k com variação de 20 a 10%mol. Introduzimos o óxido de Boro para dar maior viscosidade ao material e aumentar a estabilidade térmica. Foram obtidas amostras homogêneas e transparentes para as seguintes composições: 70TeO2–10B2O3–20WO3, 70TeO2–20B2O3–10Bi2O3 e 55TeO2 –30B2O3–15Bi2O3. Dados de espectroscopia de IR revelaram que a rede dos vidros consiste basicamente das seguintes unidades estruturais: [TeO4], [WO4], [WO6], [BO4], [BO3] e Te-O-W para o sistema TeO2 – B2O3 – WO3 e de [TeO4], [BiO3], [BiO6], [BO4], [BO3] para o sistema TeO2 – B2O3 – Bi2O3. Medidas de absorção óptica das amostras foram realizadas antes e após a exposição a irradiação gama em doses de 10Gy, 1kGy, 10kGy e 50kGy e forneceram valores das bordas de absorção no intervalo de 378 a 449 nm. Obtiveram-se índices de refração da ordem de n > 2 em 633 nm através do equipamento Interferômetro de Michelson e método do ângulo de Brewster. As energias do g... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Glasses based on heavy metal oxides (TeO2, WO3, Bi2O3) have high refractive index, high values of optical nonlinearity and high dielectric constant. These physical properties enable a variety of applications, such as for ultrafast switching in optical devices and, when doped with rare earths, exhibit important luminescence [1]. Glasses in the ternary systems xTeO2–yB2O3–zWO3 and xTeO2–yB2O3–kBi2O3 were prepared from melt quenching method with x from 70 to 45 mol%, y from 40 to 10 mol%, z from 30 to 15 mol% and k with variation from 20 to 10 mol%. We introduce the Boron oxide to give a higher viscosity to the material, ie, higher thermal stability. Homogeneous and transparent samples were obtained for the following compositions: 70TeO2–10B2O3–20WO3, 70TeO2–20B2O3–10Bi2O3 and 55TeO2 –30B2O3–15Bi2O3. FTIR spectroscopy data revealed that the glass basically consists of the following structural units: [TeO4], [WO4], [WO6], [BO4], [BO3] and Te-O-W to the system TeO2–B2O3–WO3 and [TeO4], [BiO3], [BiO6], [BO4], [BO3] to the system TeO2–B2O3–Bi2O3. Optical absorption measurements of the samples were performed before and after exposure to gamma irradiation at doses of 10Gy, 1kGy, 10kGy and 50kGy and provided absorption edge values in the range of 378 to 449 nm. Were obtained refractive index of the order of n> 2 at 633 nm through the equipment Michelson´s Interferometer and Brewster's angle method. The optical gap energies obtained from these glasses are of the order of ≈ 2 to 3 eV. / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-08-20Bitstream added on 2014-06-13T20:53:38Z : No. of bitstreams: 1 capanemajunior_wa_me_ilha.pdf: 1306042 bytes, checksum: d90e8cb73761f2190b4d6d40b6bc20b3 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho foram estudadas as propriedades ópticas de vidros teluretos do sistema (20-x)Li2O-80TeO2-xTiO2 com x = 0, 5, 10 e 15 mol%. Foram preparadas amostras para cada uma das composições através do convencional método de “meltquenting”. Medimos, para cada amostra, o espectro de infravermelho e o espectro na faixa do ultravioleta-visível. Também obtemos os valores de índice de refração de cada amostra para diversos comprimentos de onda na faixa do visível. Para tanto, utilizamos um interferômetro de Michelson-Morley modificado. Medidas de densidade foram feitas utilizando-se o convencional método de Arquimedes. Por fim, foram feitas medidas do coeficiente térmico do caminho óptico através da interferometria. A análise estrutural foi feita através do espectro de infravermelho. Pode-se observar a tendência à formação de pirâmides trigonais em substituição às bipirâmides (encontradas no TeO2 cristalino) quando aumentamos a porcentagem de óxido de lítio. Uma análise qualitativa da absorção na faixa de interesse em comunicações ópticas (~1500 nm) foi feita através do espectro de infravermelho próximo, mostrando que nesta faixa temos a predominância do espalhamento Rayleigh, com o coeficiente de absorção proporcional a λ-4. Usando os dados da espectroscopia na faixa ultravioleta-visível foi possível observar a mudança das freqüências de corte para cada composição e ainda calcular a energia de gap e a energia de cauda de Urbach. Através do modelo clássico de osciladores harmônicos forçados de Wemple, os resultados de índice de refração foram interpretados. Buscou-se ainda relacionar as mudanças observadas para os valores medidos para cada composição com possíveis mudanças estruturais. Concluímos, usando as considerações de Wemple, que o aumento... / In this work had been studied tellurite glasses’s the optic properties of the system (20-x) Li2O-80TeO2-xTiO2 with x = 0, 5, 10 and 15 mol%. Samples for each one of the compositions through the conventional method of melt-quenting had been prepared. We measure, for each sample, the infra-red ray specter and the specter in the band of the ultraviolet-visible one. Also we get the values of refractive index of each sample for diverse wave lengths in the visible band. For in such a way, we use a modified interferometer of Michelson-Morley. Measures of density had been made using the conventional method of Archimedes. Finally, they had been made measured of the thermal coefficient of the optic way through the interferometry. The structural analysis was made through the infra-red ray specter. The trend to the formation of trigonais pyramids in substitution to the bipyramids can be observed (found in the crystalline TeO2) when increases the lithium oxide percentage. A qualitative analysis of the absorption in the band of interest in optic communications (~1500 nm) was made through the infra-red ray specter, showing that in this band we have the predominance of the Rayleigh scattering, with the coefficient of absorption proportional to λ-4. Using the data of the spectroscopy in the ultraviolet-visible band to each composition was possible to observe the change of the cut-off frequencies and still to calculate the energy of gap and the energy of Urbach. Through the classic model of forced harmonic oscillators of Wemple, the results of refractive index had been interpreted. We still searched to relate the changes observed for the values measured for each composition with possible structural changes. We conclude, using the considerations of Wemple, that the increase for the values of... (Complete abstract click electronic access below)