OLIVEIRA, Glaydson Francisco Barros de. Determinação dos modos de vibração e do índice de refração não-linear dos compostos RECOB. 2008. 69 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-05T17:08:54Z No. of bitstreams: 1 2008_dis_gfboliveira.pdf: 1679328 bytes, checksum: d3b55de9b0e477fd0b3e1644f833217c (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-07T16:56:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_dis_gfboliveira.pdf: 1679328 bytes, checksum: d3b55de9b0e477fd0b3e1644f833217c (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-07T16:56:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_dis_gfboliveira.pdf: 1679328 bytes, checksum: d3b55de9b0e477fd0b3e1644f833217c (MD5) Previous issue date: 2008 / Nesta dissertação apresentamos os espectros de fônons dos oxiboratos de cálcio e terra-rara [RECa4O(BO3)3, RE = La e Gd], obtidos utilizando a técnica de espalhamento Raman. As freqüências observadas foram designadas com base nas vibrações do grupo BO3 e correlações com outros compostos similares já apresentados na literatura. Discutimos a influência da substituição do íon RE na distribuição de fônons destes compostos. Duas modificações foram observadas quando o Gd3+ é substituído pelo La3+: a freqüência da maioria dos fônons diminui e a diferença na freqüência entre as componentes do dubleto do (BO3) decresce. Todos estes resultados resultam da expansão da rede monoclínica. Também determinamos através da técnica de z-scan, o índice de refração não-linear (n2) destes compostos, que podem vir a ser utilizados como meios hospedeiros para lasers do tipo Yb-RECOB. Os elevados valores do índice de refração não-linear medidos indicam a possibilidade destes materiais exibiram efeitos tipo lente (Kerr-lensing) e de auto-modulação de fase substanciais, e, portanto, serem utilizados como osciladores e amplificadores lasers no regime de femtosegundos.

Submitted by Etelvina Domingos (etelvina.domingos@ufpe.br) on 2015-03-11T19:49:39Z No. of bitstreams: 2 Tese Jamil Saade.pdf: 6694414 bytes, checksum: 3b234caf8498a768c97d1127fd50758d (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-11T19:49:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese Jamil Saade.pdf: 6694414 bytes, checksum: 3b234caf8498a768c97d1127fd50758d (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / CNPq INCT PPGMT / O objetivo principal deste trabalho foi preparar e caracterizar coloides contendo estruturas micro e nanométricas de metais nobres (Ag e Au) para aplicações fotônicas. Tais estruturas apresentam propriedades ópticas, eletrônicas e catalíticas muito importantes que vêm sendo estudadas e exploradas exaustivamente desde a década passada. A produção destes colóides foi feita por três abordagens diferentes: Ablação laser em ambiente líquido (LAL), redução química na presença de agente oxidante e fotorredução utilizando LEDs de baixo custo operando na região do visível-infravermelho. Nas nanopartículas fabricadas por LAL em diferentes solventes na presença de PVP, o tamanho médio encontrado foi de 26,2 nm em água, 21,6 nm em álcool etílico e 18,7 nm em etileno glicol. As sínteses que empregaram reações de redução química e a fotoredução utilizando LEDs permitiram a sintonização das bandas de plasmons das nanopartículas variando a quantidade do precursor adicionado ao sistema e pela escolha do comprimento de onda de irradiação. A sintonizabilidade das bandas de plasmons das partículas sintetizadas por redução química foi possível na faixa de 460 a 850 nm. O tamanho médio das partículas produzidas por fotoredução foi encontrado na faixa de 30 a 150 nm dependendo do comprimento de onda do LED empregado. As frequências de ressonância dos plasmons de superfície destas partículas corresponderam aos comprimentos de onda de 475, 510, 580 e 725 nm obtidos por irradiação em 467, 475, 520 e 630 nm, respectivamente. Partículas micrométricas do tipo estrela e nanoprismas de ouro com tamanhos na faixa de 30 a 250 nm também foram preparados em etileno glicol e PVP por fotorredução com LEDs. A técnica de purificação dos colóides por centrifugação em gradiente viscoso de sacarose mostrou-se eficiente na homogeneização da dispersão de tamanhos e formas. O coeficiente de absorção de três fótons dos nanoprismas de ouro no comprimento de onda de 800 nm foi de ≈ 8,9 x 10-21 cm3/W2. As técnicas de caracterização empregadas neste trabalho foram: Absorção UV-visível, mobilidade eletroforética, Raios X, Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de elétrons e Varredura - Z (Z-Scan).

The intensity dependent refractive index change of a medium is frequently described in terms of the product n₂ · I where n₂ is the nonlinear refractive index and I the light intensity. The nonlinear refractive index is often treated as constant which is a reasonable assumption if the light interacts only with bound electrons. In the case of carbon disulfide (CS₂) however, nuclear motions contribute to n₂. These motions occur on the sub picosecond time scale and thus become especially relevant for ultrashort laser pulses. The neat liquid CS₂ is studied because it exhibits a large nonlinear refractive index in comparison to other liquids. Therefore, it is employed in optical switching, optical limiting, and beam filamentation applications. This thesis presents effective n₂ values for Gaussian shaped linearly polarized pulses with central wavelength at [lambda]= 700nm. A theoretical model describing the time evolution of the material response is applied to distinguish between the instantaneous electronic, the ultrafast nuclear and the slow nuclear origins of the nonlinear refractive index. Moreover, the tensor nature of the material response function is studied by means of circularly polarized light. The relative magnitudes of bound electronic and nuclear contributions to n₂ are experimentally determined. Eventually, the dispersion of the instantaneous electronic response is measured in the spectral range between 390nm and 1064nm.

This dissertation describes the development of novel techniques for characterization of nonlinear properties of materials. The dissertation is divided into two parts, a background and theory section and a technique development section. In the background and theory section we explain the origins of the nonlinear optical response of materials across many different spatial and temporal scales. The mechanisms that we are most interested in are the electronic nuclear and reorientational responses, which occur on the range of sub-femtosecond to several picoseconds. The electronic mechanism is due to the electrons of a material experiencing a non-parabolic potential well due a strong electric field and occurs on the sub-femtosecond timescale. The nuclear or vibrational effect results from the motion of the nuclei of the atoms and typically occurs on the order of a few hundred femtoseconds. Finally the reorientational nonlinearity is due to the alignment of the molecule to the electric field, which alters the polarizability of the molecule and typically occurs on the scale of a few picoseconds. There are other mechanisms can induce nonlinear optical effects such as thermal effects and electrostriction, but these effects typically occur on much larger timescales than we are interested in, and hence will not be a major focus of this dissertation. In the nonlinear characterization techniques section, we describe previous research into the field of nonlinear optical characterization techniques, describing the techniques used to characterize the nonlinear properties of materials, their applications and limitations. We will trace the development of two recently developed techniques for nonlinear spectroscopy − the Dual Arm iii Z-Scan and the Beam Deflection techniques. The Dual Arm Z-Scan technique is an enhancement of the standard Z-Scan technique that allows for the measurement of small nonlinear signals in the presence of large background signals. This technique allows for the measurement of materials under certain conditions not previously measureable using the standard Z-Scan technique, such materials with low damage thresholds, poor solubility and thin films. In addition to the Dual Arm Z-Scan, we have developed a new method for characterizing nonlinear refraction, the Beam Deflection technique, which is a variation of the photothermal beam deflection technique previously used to measure very weak absorption signals. This technique offers relative ease of use, the ability to measure the absolute magnitude and sign of both the real and imaginary parts of � (3) simultaneously with high sensitivity. We fully develop the theory for materials with instantaneous and non-instantaneous nonlinearities, with nonlinear absorption and group velocity mismatch. We also demonstrate the power of this technique to separate the isotropic and reorientational contributions of liquids by examining the temporal response and polarization dependences. Lastly, we summarize our conclusions and describe two promising future research directions that would benefit from the Dual Arm Z-Scan and Beam Deflection techniques

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Introdução: O aumento na prevalência das doenças cardiovasculares alerta para a necessidade de estratégias eficazes e de baixo custo como medidas preventivas na redução dos fatores de risco, morbidades e óbitos decorrentes de eventos coronarianos. As modificações no estilo de vida são as primeiras alternativas a serem adotadas. Nesse contexto, a dieta ocupa lugar de destaque e os benefícios dos ácidos graxos poli-insaturados ômega-3 na saúde cardiovascular são amplamente reconhecidos. As doenças cardiovasculares são influenciadas por diversos fatores de risco e o desequilíbrio na concentração plasmática das lipoproteínas é um fator de risco independente no desenvolvimento da doença cardiovascular aterosclerótica. Entretanto, há evidências de que as subfrações lipoproteicas podem influenciar o risco cardiovascular de maneira diferenciada, dependendo das características físico-químicas e funcionalidade de cada partícula. O desenvolvimento de novas técnicas, capazes de identificar esses parâmetros, tem sido foco de grande interesse científico. Objetivo: Avaliar o papel do ômega-3 sobre as características físico-químicas da LDL e HDL e possível associação entre medidas Z-scan e marcadores cardiometabólicos em indivíduos adultos. Metodologia: A partir de uma subamostra do estudo CARDIONUTRI (estudo clínico, randomizado, controlado e duplo cego com seguimento de 8 semanas) foram selecionados 36 indivíduos do Grupo Ômega-3 (3,0g/dia de óleo de peixe - 1,11g de EPA + 0,69g de DHA) e 27 do Grupo Placebo (3,0g/dia de óleo mineral). Foram monitorados o perfil clínico, antecedentes familiares, consumo alimentar, atividade física e antropometria. Amostras de sangue foram coletadas após 12 horas de jejum para avaliação das concentrações plasmáticas de CT, TAG, HDL-C, LDL-C, APOAI, APOB, PON1 e glicose. O tamanho da HDL e LDL foi analisado pelo método padronizado Lipoprint®. O conteúdo de LDL(-) foi determinado por ELISA. As medidas Z-scan foram determinadas por meio da difusividade térmica e absorção linear da LDL (1,0 mg/dL de proteína), isolada por ultracentrifugação. Todos as variáveis do estudo foram avaliadas no momento basal e após 8 semanas de intervenção. A adesão à intervenção foi monitorada pela contagem de cápsulas e percentual dos ácidos graxos plasmáticos. Para avaliar a associação das medidas Z-Scan aos marcadores cardiometabólicos, os dados obtidos no momento basal foram submetidos à Análise de Componentes Principais. Resultados: A idade média dos participantes do estudo foi de 51,5 (10,5) anos. A suplementação com ômega-3 promoveu redução significativa de CT, TAG, não-HDL, HDLPEQUENA e LDL(-), além de aumento significativo de HDL-C e HDLGRANDE. O ômega-3 foi mais eficaz na redução dos TAG (29,2 por cento ) quando comparado ao placebo (2,9 por cento ). O Grupo Ômega-3 apresentou aumento de HDLGRANDE (16,9 por cento ) e redução de HDLPEQUENA (-16,3 por cento ) ao final da intervenção, com diferença significativa quando comparado ao Grupo Placebo que apresentou redução de HDLGRANDE (-4,8 por cento ) e aumento de HDLPEQUENA (17,7 por cento ). Não foram observadas diferenças nas medidas Z-scan após a intervenção, porém as medidas se associaram positivamente a Componentes Principais com padrões cardioprotetores da amostra e negativamente a padrões aterogênicos. Conclusão: O ômega-3 demonstrou efeito positivo no perfil lipídico e propriedades aterogênicas das subfrações lipoproteicas. A suplementação com ômega-3 não modificou as medidas Z-scan, no entanto, a técnica demonstrou ser uma ferramenta capaz de se associar a padrões aterogênicos e antiaterogênicos monitorados no presente estudo / Introduction: The increased of cardiovascular disease prevalence draws attention to the need to adopt effective and inexpensive strategies as preventive measures to reduce risk factors, morbidity and deaths from coronary events. Lifestyle modification is indicated as first alternative to be adopted. In this context the diet stands out and omega-3 polyunsaturated fatty acids benefits on cardiovascular health are largely recognized. Cardiovascular diseases are influenced by several risk factors and the plasma imbalance lipoprotein is considered a crucial independent risk factor. However, there is evidence of the influence of lipoprotein subfractions in cardiovascular risk, based on the physicochemical characteristics of these particles. The development of new techniques able to identify those parameters has been the focus of great scientific interest. Objective: To evaluate the role of omega-3 on HDL and LDL physicochemical characteristics and possible association between Z-scan measurements and cardiometabolic markers in adults. Methods: From a subsample of the study CARDIONUTRI (clinical, randomized, controlled, double blind study with 8-week follow-up) were selected 36 individuals from the Omega-3 Group (3.0g/day of fish oil - 1,11g EPA + 0.69g DHA) and 27 individuals from the Placebo Group (3.0g/day of mineral oil). The clinical profile, family history, dietary intake, physical activity and anthropometry were monitored. Blood samples were collected after 12 hours of fasting to evaluate plasma concentrations of TC, TAG, HDL-C, LDL-C, APOAI, APOB, PON1 and glucose. The HDL and LDL size was analyzed by the standard method Lipoprint®. The levels of LDL (-) was determined by ELISA. The Z-scan measurements were determined by thermal diffusivity and linear absorption of LDL (1.0 mg / dL protein) isolated by ultracentrifugation. All study variables were evaluated at baseline and after 8 weeks of intervention. The intervention accession was monitored by capsule count and percentage of plasma fatty acids. To evaluate the association of the Z-Scan measurements to cardiometabolic markers, the data collected at baseline were subjected to Principal Component Analysis. Results: The average age of individuals were 51.5 (10.5) years. The omega-3 supplementation promoted a significant decreased of TC, TAG, non-HDL, small HDL and LDL(-), and significantly increased HDL-C and large HDL. The omega-3 was more effective in reducing the TAG (29.2 per cent ) when compared to placebo (2.9 per cent ). The Omega-3 Group increased large HDL (16.9 per cent ) and decreased small HDL (-16.3 per cent ) after the intervention, with significant difference when compared to the Placebo Group that decreased large HDL (-4.8 per cent ) and increased small HDL (17.7 per cent ). There were no differences in Z-scan measurements with the interventions, but were observed positively associated the Z-scan measurements with the anti-atherogenic sample patterns and negatively associated with atherogenic sample patterns when the sample was standardized from the Principal Components Analysis. Conclusion: The omega-3 demonstrated positive effect on the lipid profile and atherogenic lipoprotein subfractions. Supplementation with omega-3 did not modify the Z-scan measurements, however, the technique proved to be a tool that can be associated with atherogenic and anti-atherogenic sample patterns monitored in this study.

Neste trabalho estudamos as propriedades térmicas e óticas de íons emissores usando as técnicas de lente térmica e z-scan, resolvidas no tempo. Foram obtidos o espectro fototérmico de lente térmica de amostras dopadas com Yb3+ e diversos outros parâmetros fototérmicos. Foi também realizado um estudo dos efeitos da saturação da não linearidade ótica sobre a determinação das propriedades eletrônicas em sólidos dopados com Cr3+, utilizando a técnica de z-scan. A seguir a mesma técnica foi aplicada na obtenção do parâmetro de upconversion em materiais dopados com Nd3+ e Cr3+ (com excitação ressonante e não ressonante ao nível laser emissor). Empregando a integral de difração foram investigados os efeitos do processo de upconversion Auger sobre a refração não linear. Os resultados experimentais e numéricos mostraram uma excelente concordância. Também foi investigado o comportamento temporal da população do nível emissor na fase de excitação, demonstrando assim uma forma alternativa de obter o parâmetro de upconversion. Finalmente, usando a técnica de z-scan obtivemos a forma de linha da não linearidade ótica de uma amostra dopada com Yb3+ onde demonstramos que a contribuição mais importante para a não linearidade do íon advém de transições no UV, mesmo estando o íon sob excitação ressonante ao nível emissor. / In this work we have studied the thermal and optical properties of emitters ions by using the thermal lens and z-scan time resolved techniques. It was obtained the thermal lens photothermal spectra of Yb3+ doped samples, and several other photothermal parameters. Also, it was done a study on the optical nonlinearity saturation effects over the determination of the optical properties in Cr3+ doped solids, using the z-scan technique. In the sequence the same technique was used in order to obtain the upconversion parameter in Nd3+ and Cr3+ doped materials (with excitation resonant and non resonant to the emitter level). Employing the diffraction integral, the effects of Auger upconversion process on the nonlinear refraction were investigated. The experimental and numerical results agree very well. It was also investigated the temporal behavior of the emitter level population during the excitation process, showing an alternative way to obtain the upconvertion parameter. Finally, by using the z-scan technique we have obtained the optical nonlinear lineshape of a Yb3+ doped sample, and demonstrated that the major contribution to the optical non linearity arises from the UV transitions, even when the emitter level of the ion is under resonant excitation.

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.

As técnicas de lente térmica (LT) e \"Z-scan\" foram usadas para estudar as propriedades termo-óticas (difusividade térmica, condutividade térmica, taxa de variação do caminho ótico em função da temperatura e eficiência quântica de fluorescência) e não-lineares (partes real e imaginária do índice de refração não-linear, diferença de polarizabilidade e da seção de choque de absorção entre os estados excitado e fundamental, respectivamente) de sólidos dopados com Neodímio e Cromo. Uma nova extensão da técnica de LT foi proposta para determinar a eficiência quântica de fluorescência sem necessitar de amostra referência, como é feito na maioria dos métodos fototérmicos. Além disso, ambas técnicas foram usadas como espectroscopia, ou seja, a LT foi usada para estudar a forma de linha do calor gerado no material quando a excitação é feita próximo da banda de absorção do material, possibilitando assim a determinação da eficiência de transferência entre a matriz e o íon dopante, e a técnica \"Z-scan\" foi adaptada para medir a forma de linha do índice de refração não-linear próximo das linhas de emissão laser nos cristais dopados com Cromo. / The Thermal Lens (TL) and Z-scan technique were used to study the thermo-optical (thermal diffusivity, thermal conductivity, temperature coefficient of the optical path length change and fluorescence quantum efficiency) and nonlinear optical (parts real and imaginary of the refractive index, polarizability difference and absorption cross section between the excited and ground states, respectively) properties of Neodymium and Chromium doped solids. A new extension of the TL technique was proposed to determine the fluorescence quantum efficiency without measuring a reference sample, as done by any photothermal method Moreover, both techniques were used as an spectroscopy one, i. e., the TL was used to study the line shape of the heat created in material when the excitation is done near at the host absorption band, allowing the determination of the energy transfer efficiency between the host and the dopant ion, and the 2-scan technique was adapted to measure the line shape of the nonlinear refractive index near the laser lines in Chromium doped crystals.

High two-photon absorption (2PA) cross-section materials have been frequently studied during the latest years due to the wide variety of technological applications, such as two-photon absorption microscopy (2PM) and microfabrication. The characterization of new materials with high nonlinearities is, therefore, indispensable to develop new applications and improve previously existing ones. Here, three different groups of novel organic compounds had their nonlinearities characterized through two-photon absorption measurements: fluorenone based compounds, which are usually used in two-photon absorption microscopy; BF2-naphthyridine (BODIPY) complexes, which have a wide range of applications, from solar cells to photodynamic therapy; and binaphthalene-based polymers, with structures built to generate large nonlinearities through inherent chirality. All compounds had their two-photon absorption spectra studied through absorptive Z-Scan, with density functional theory (DFT) calculations made to interpret the results for the first two groups of compounds, and polarization controlled measurements made for the polymers. The highest 2PA cross-section presented by the fluorenone-based compounds was of 224 GM at 710 nm, large and within the wavelength range for 2PM applications; for the BODIPYs, the largest observed cross-section was of 268 GM at 990 nm, of the same order of magnitude of more complex compounds; and 680 GM at 1100 nm for the polymer, showing a high cross-section as expected from its structure. The desired applications for the studied molecules were shown valid, and their characterization gave a better understanding of how to increase their nonlinearities depending on the compound manufacture. / Materiais com grande seção de choque de absorção de dois fótons (2PA) tem sido estudados com frequência nos últimos anos graças a ampla variedade de aplicações tecnológicas, tais como microscopia por absorção de dois fótons (2PM) e microfabricação. A caracterização de materiais com altas não-linearidades é, portanto, indispensável para o desenvolvimento de novas aplicações e para o aprimoramento das técnicas já existentes. Aqui, três diferentes grupos de novos compostos orgânicos tiveram suas não-linearidades caracterizadas através de medidas de 2PA: compostos baseados em fluorenona, geralmente utilizados em 2PM; compostos baseados em BF2-naftiridina (BODIPY), que possuem grande variedade de aplicações, desde células solares até terapia fotodinâmica; e polímeros baseados em binaftaleno, com estruturas sintetizadas para gerar altas não-linearidades através de sua quiralidade inerente. Para caracterizar o espectro de 2PA de todos os compostos a técnica de Z-Scan absortiva foi utilizada, com cálculos de funcional densidade (DFT) realizados para corroborar os resultados obtidos para os dois primeiros grupos de compostos, e medidas com controle de polarização foram realizados para o estudo dos polímeros. A maior seção de choque obtida para as fluorenonas foi de 224 GM em 710 nm, alta e dentro do comprimento de onda necessário para as aplicações de 2PM; para os BODIPYs, a maior seção de choque observada foi de 268 GM em 990 nm, da mesma ordem de magnitude que compostos mais complexos que os estudados; e 680 GM em 1100 nm para o polímero, mostrando um valor alto como esperado por sua estrutura. Com isso, demonstramos que as moléculas estudadas possuem as aplicações desejadas, e sua caracterização permitiu uma melhor compreensão de como aumentar suas não-linearidades dependendo da engenharia dos compostos.