Se describe la aplicación de pulsos láser ultracortos (≤10fs) en espectroscopía y microscopía de dos fotones llevada a cabo en nuestro grupo de investigación, subrayando las ventajas y requerimientos de este enfoque. Además se presenta una breve descripción de la manipulación de pulsos, de las distorsiones de fase experimentadas por los pulsos láser de femtosegundo y de cómo corregir tales distorsiones utilizando manipuladores de pulsos. / Femtosecond laser pulses in two-photon spectroscopy and microscopy: The application of shaped ultrashort laser pulses (≤10fs) in two-photon spectroscopy and microscopy carried out in our group is  described, highlighting the advantages and requirements of this approach. In addition, a brief description of pulse shaping, phase distortions experienced by femtosecond laser  pulses and how to correct these distortions using a pulse shaper is also presented.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2017-04-25T19:25:57Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) ACGW_Dissertação.pdf: 2393143 bytes, checksum: 1dc4bede5ad081bffd11e546c86a753a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-25T19:25:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) ACGW_Dissertação.pdf: 2393143 bytes, checksum: 1dc4bede5ad081bffd11e546c86a753a (MD5) Previous issue date: 2016-07-26 / CNPQ / Apresentamos um estudo da interação de um laser de femtosegundos de Ti:safira, com alta taxa de repetição, com vapor atômico de Rubídio. Trabalhamos no regime de acumulação coerente, em que o tempo de relaxação dos átomos do meio é maior que o tempo entre os pulsos. Para sondar a excitação produzida pelo laser pulsado sobre os vários grupos de velocidades atômicos usamos um laser contínuo de diodo. Estudamos a transmissão do laser de diodo em função de sua frequência, na presença e na ausência do laser pulsado, quando ambos os lasers estão sintonizados na transição 5S1=2 !5P3=2. Os resultados experimentais mostram que a transmissão do laser de diodo aumenta ou diminui dependendo do modo do pente de frequências que está interagindo com o grupo de átomos. Descrevemos os resultados experimentais trabalhando no domínio da frequência e modelando o meio atômico por um conjunto de dois sistemas de três níveis tipo L e um sistema de dois níveis, todos independentes entre si, interagindo com os modos do pente de frequência. Assim, a modelagem teórica considera os vários níveis hiperfinos e discrimina a interação com a transição cíclica do efeito de bombeio ótico, apresentado um resultado em concordância com os dados experimentais obtidos. O experimento foi realizado sem travar a taxa de repetição nem a frequência de off-set do laser de femtosegundos. / We present a study of the interaction of a high repetition rate femtosecond Ti:sapphire laser with a vapor atomic rubidium. We work on coherent accumulation regime, in which the atomic relaxation time is greater than the time interval between pulses. The action of the ultrashortpulsed laser over different atomic velocity groups is probed by a diode laser. We studied the transmission of the diode laser as a function of frequency, with and without the presence of the ultrashort-pulsed laser, when both lasers are tuned to 5S1=2!5P3=2 transition. The experimental results show that the diode laser transmission increases or decreases depending on the mode of the frequency comb that interacts with different velocity groups. The experimental results are described in the frequency domain and the atomic system is modeled by a set of two threelevel L systems and a system of two-level all independent and interacting with the frequency comb modes. The theoretical treatment considers the hyperfine transitions and distinguishes the interaction between the cyclic transitions from optical pumping effect, showing results in good agreement with the experimental data. The experiment is performed without lock repetition rate or the off-set frequency of the femtosecond Ti:sapphire laser.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study, it has been carried out quantum molecular dynamics simulations for the hydrogen abstraction reaction from methane, silane, germane and stannane by H, F, Cl and I atoms and being or not being induced by femtosecond laser pulses with the aim to favor the dissociation of the M-H (M = C, Si, Ge and Sn). All the simulations have been performed using a simulation scheme based on ab initio calculations of molecular dynamics, where the motion of the atomic nuclei is described classically while the electrons are treated quantically by the Density Functional Theory (DFT). The results of the molecular dynamics simulations for the hydrogen abstraction reaction from methane, that is a very inert molecule, show that only the fluorine atom is able to promote the dissociation of the C-H bond. For the simulations performed in the presence of the electromagnetic radiation, it was possible to observe that the femtosecond laser pulse could induce the hydrogen abstraction from methane when the reaction occurs with the hydrogen or fluorine atom. The results of the molecular dynamics simulations for the hydrogen abstraction reaction from silane show that also the fluorine as the hydrogen atoms are able to dissociate effectively the Si-H bond in silane. In the case of the hydrogen abstraction from silane by the chlorine atom, the effective Si-H dissociation does not happen. In the simulations including the pulsed electromagnetic radiation, it is observed that it was possible to favor even more the hydrogen abstraction reaction from silane by the hydrogen and fluorine atoms, moreover, it was possible to turn effective the dissociation of the Si-H bond by the chlorine atom. The GeH4 and SnH4 molecules could be easily dissociated by the hydrogen, fluorine and chlorine atoms. About the iodine atom, it was not able to promote the hydrogen abstraction reaction in germane and stannane, even in the presence of the femtosecond laser pulse. / Neste trabalho foram realizadas simulações de dinâmica molecular quântica para as reações de abstração de hidrogênio nas moléculas de metano, silano, germano e estanano por átomos de H, F, Cl, e I sendo realizadas simulações sem e com o uso do pulso de laser de femtosegundos com o objetivo de favorecer a quebra das ligações M-H (M = C, Si, Ge ou Sn). Todas as simulações foram realizadas utilizando um esquema baseado em cálculos ab initio de dinâmica molecular, onde o movimento dos núcleos atômicos é descrito classicamente, enquanto os elétrons são tratados quanticamente pela Teoria do Funcional de Densidade (DFT). Os resultados das simulações de dinâmica molecular das reações de abstração de hidrogênio no metano mostram que, por esta molécula ser bastante inerte, somente o átomo de flúor é capaz de promover a dissociação da ligação C-H. Para as simulações realizadas na presença da radiação eletromagnética, foi possível observar que o pulso de laser consegue favorecer a abstração de hidrogênio no metano quando a reação acontece com o átomo de hidrogênio ou flúor. Os resultados das simulações de dinâmica molecular para a reação de abstração de hidrogênio no silano mostram que tanto o átomo de flúor quanto o de hidrogênio são capazes de promover a captura do átomo de hidrogênio promovendo a quebra da ligação Si-H. No caso da reação de abstração de hidrogênio na molécula de silano por átomo de cloro, a quebra efetiva da ligação Si-H não acontece. Nas simulações com a radiação eletromagnética pulsada observa-se que foi possível favorecer ainda mais as reações de abstração de hidrogênio no silano por átomos de flúor e hidrogênio, além de tornar efetiva a ruptura da ligação Si-H na reação com o átomo de cloro. As ligações químicas Ge-H e Sn-H nas moléculas de GeH4 e SnH4 conseguiram ser quebradas facilmente nas reações de abstração de hidrogênio por átomos de hidrogênio, flúor e cloro. Quanto ao átomo de iodo, este não foi capaz de promover a reação de abstração de hidrogênio nas moléculas de germano e estanano, mesmo na presença do pulso de laser de femtosegundos.

[ES] La luz solar puede producir daños en el ADN por absorción directa de luz UVB, o por fotosensibilización tras la absorción de luz UVA por parte de fármacos, que pueden actuar como fotosensibilizadores (PS). La benzofenona (BP), presente en la estructura química de una amplia variedad de fármacos, tiene el potencial de fotosensibilizar daño al ADN, especialmente hacia la base de timina (Thy). Este daño puede dar lugar a dímeros de pirimidina de tipo ciclobutano (CPD) y a fotoproductos (6-4) pirimidina-pirimidona ((6-4)PPs), los cuales pueden causar mutaciones graves, melanomas o incluso la muerte celular. En algunos organismos, los (6-4)PPs pueden repararse de manera eficiente por las fotoliasas, en lo que se podría entender como una reacción Paternò-Büchi (PB) inversa a través de un intermedio de oxetano altamente inestable. Con el fin de profundizar en la fotorreactividad de los derivados BP-Thy y en la ruptura fotoinducida de oxetanos, se sintetizaron por primera vez una variedad de diadas en las que Thy y BP están covalentemente unidas por un espaciador lineal de diferente longitud y naturaleza. La fotorreactividad de los diferentes derivados se investigó por fotólisis de destello láser (LFP) y espectroscopía de absorción transitoria a escala de femtosegundo; además, se aislaron y caracterizaron los principales fotoproductos (PPs) derivados de la irradiación en estado estacionario. Los resultados mostraron un alto grado de quimioselectividad en la longitud y conformación del espaciador. En cuanto a la reactividad fotoquímica, se formaron PPs derivados de la PB y de la abstracción formal de hidrógeno; así, las diadas con el espaciador más largo dieron lugar a la formación de oxetanos y de PPs de abstracción de hidrógeno. Por el contrario, las diadas con espaciadores más cortos formaron un fotoproducto de abstracción formal de hidrógeno y/o polimerización. Por tanto, la fotorreactividad se vio influida por la longitud del espaciador, correlacionándose bien con los tiempos de 3BP*, observándose los tiempos más cortos para las diadas de espaciadores largos. En relación con la fotoapertura de oxetanos, la irradiación de los diferentes regio- y estereoisoméros condujo a la formación de la típica banda de absorción triplete-triplete de BP; por tanto, dicho proceso opera de forma adiabática. La fotólisis del oxetano que resulta de la irradiación de la diada con el espaciador más largo mostró una banda de absorción transitoria sobre 400 nm, atribuida a la formación del exciplejo triplete entre BP y Thy covalentemente unidos. Por otro lado, se investigó la reacción PB y la cicloreversión de oxetanos que surgen de la interacción entre Thy o derivados de uracilo (Ura) y BP. Así, se sintetizó una amplia gama de oxetanos Thy-BP y Ura-BP con diferentes sustituyentes en las posiciones 1 y 5 de la nucleobase, incluyéndose los regioisómeros cabeza-cabeza (HH) y cabeza-cola (HT). Los estudios espectroscópicos (absorción transitoria ultrarrápida y LFP), junto con el análisis teórico, coinciden en que la cicloreversión fotoinducida para los isómeros HH y HT implica la formación de un exciplejo en el estado excitado triplete antes de la ruptura. Generalmente, se observó que la reacción fue completamente adiabática para los regioisómeros HH. En el caso del oxetano HH que surge de la interacción entre 1,3-dimetiltimina (DMT) y BP, se observó la formación de una banda ~400 nm, que se atribuyó al exciplejo triplete 3[DMT···BP]*. Su formación fue altamente regioselectiva, siendo más rápida y eficiente para el isómero HH que para HT. Estos resultados fueron confirmados por análisis computacional. En general, se observó adiabaticidad en el proceso de fotorreversión para todos los oxetanos investigados, con un alto grado de regioselectividad y con la participación de exciplejos triplete. / [CA] La llum solar pot produir danys a l'ADN per absorció directa de llum UVB, o per fotosensibilització després de l'absorció de llum UVA per part de fàrmacs, que poden actuar com fotosensibilitzadors (PS). La benzofenona (BP), present en l'estructura química d'una àmplia varietat de fàrmacs, té el potencial de fotosensibilitzar dany a l'ADN, especialment a la base de timina (Thy). Aquest dany pot donar lloc a dímers de pirimidina de tipus ciclobutà (CPD) i a fotoproductes (6-4) pirimidina-pirimidona ((6-4)PPs), els quals poden causar mutacions greus, melanomes o fins i tot la mort cel·lular. En alguns organismes, els (6-4)PPs poden reparar-se de manera eficient per les fotoliases, en el que es podria entendre com una reacció Paternò-Büchi (PB) inversa a través d'un intermedi d'oxetà altament inestable. Amb la finalitat d'aprofundir en la fotoreactivitat dels derivats BP-Thy i en la ruptura fotoinduïda d'oxetans, es van sintetitzar per primera vegada una varietat de diades en les quals Thy i BP estan covalentment unides per un espaiador lineal de diferent longitud i naturalesa. La fotoreactivitat dels diferents derivats es va investigar per fotòlisi de centelleig làser (LFP) i espectroscopía d'absorció transitòria a escala de femtosegons; a més, es van aïllar i caracteritzar els principals fotoproductes (PPs) derivats de la irradiació en estat estacionari. Els resultats van mostrar un alt grau de quimioselectivitat en la longitud i conformació de l'espaiador. Quant a la reactivitat fotoquímica, es van formar PPs derivats de la PB i de l'abstracció formal d'hidrogen; així, les diades amb l'espaiador més llarg van donar lloc a la formació d'oxetans i de PPs d'abstracció d'hidrogen. Per contra, les diades amb espaiadors més curts van formar un fotoproducte d'abstracció formal d'hidrogen i/o polimerització. Per tant, la fotoreactivitat es va veure influïda per la longitud de l'espaiador, correlacionant-se bé amb els temps de 3BP*, observant-se els temps més curts per a les diades amb espaiadors llargs. En relació amb la fotoapertura d'oxetans, la irradiació dels diferents regi- i estereoisòmers va conduir a la formació de la típica banda d'absorció triplet-triplet de BP; per tant, aquest procés opera de manera adiabàtica. La fotòlisi de l'oxetà que resulta de la irradiació de la diada amb l'espaiador més llarg va mostrar una banda d'absorció transitòria sobre 400 nm, atribuïda a la formació de l'exciplex triplet entre BP i Thy covalentment units. D'altra banda, es va investigar la reacció PB i la cicloreversió d'oxetans que sorgeixen de la interacció entre Thy o derivats d'uracil (Ura) i BP. Així, es va sintetitzar una àmplia gamma d'oxetans Thy-BP i Ura-BP amb diferents substituents en les posicions 1 i 5 de la nucleobase, incloent-se els regioisòmers cap-cap (HH) i cap-cua (HT). Els estudis espectroscòpics (absorció transitòria ultraràpida i LFP), juntament amb l'anàlisi teòric, coincideixen en que la cicloreversió fotoinduïda per als isòmers HH i HT implica la formació d'un exciplex en l'estat excitat triplet abans de la ruptura. Generalment, es va observar que la reacció va ser completament adiabàtica per als regioisòmers HH. En el cas de l'oxetà HH que sorgeix de la interacció entre 1,3-dimetiltimina (DMT) i BP, es va observar la formació d'una banda ~400 nm, que es va atribuir a l'exciplex triplet 3[DMT···BP]*. La seua formació va ser altament regioselectiva, sent més ràpida i eficient per a l'isòmer HH que per a HT. Aquests resultats van ser confirmats per anàlisi computacional. En general, es va observar adiabaticitat en el procés de fotoreversió per a tots els oxetans investigats, amb un alt grau de regioselectivitat i amb la participació d'exciplexes triplet. / [EN] Sunlight light can produce damage to DNA through direct absorption of UVB or, more commonly, by photosensitization upon absorption of UVA light by drugs, that act as a photosensitizer (PS). Benzophenone (BP) as a building-block is present in a wide variety of drugs, and have the potential to photosensitize damage to DNA, specially towards the thymine (Thy) nucleobase. The resulting DNA damage can give rise to bulky dimers, i.e. cyclobutane pyrimidine dimers (CPDs) and pyrimidine-pyrimidone (6-4) photoproducts ((6-4)PPs), which can cause severe mutations, melanomas, or even be fatal for the cell. In some organisms, (6-4)PP can be efficiently repaired by photolyase enzymes, in what could be a reverse Paternò-Büchi (PB) reaction through an unstable oxetane intermediate. With the aim of getting deeper insight into the photoreactivity of BP-Thy derivatives and in the photoinduced cleavage of oxetanes, a variety of dyads where Thy and BP are covalently linked by a linear spacer of different lengths and nature were first synthesized. The photochemical reactivity and the photophysical properties of the different derivatives were investigated by means of laser flash photolysis (LFP) and femtosecond transient absorption spectroscopy; besides, the main photoproducts (PPs) arising from steady-state irradiation were also isolated and characterized. The results showed a high degree of chemoselectivity on the linking bridge length and conformation. Concerning the photochemical reactivity, PPs arising from the PB and from formal hydrogen abstraction were formed. In this context, the PB reaction took place for the dyads with the longest spacer with complete regio- and stereoselectivity, along with a hydrogen abstraction process. Finally, the dyads with shorter spacers gave rise to a formal hydrogen abstraction photoproduct and/or polymerization. Accordingly, the overall photoreactivity was proportional to the spacer length and was well correlated with the 3BP* lifetimes, the longer spacers giving rise to shorter lifetimes. In connection to the oxetane photocleavage, irradiation of the different regio- and stereoisomeric oxetanes led to the formation of the typical triplet-triplet absorption band of BP. Accordingly, the photoinduced cycloreversion also operates as an adiabatic process. Photolysis of the oxetane that results from irradiation of the dyad with the longest spacer showed a transient absorption at ~400 nm, which is ascribed to formation of the purported triplet exciplex between BP and Thy covalently linked. Additionally, the PB reaction and the cycloreversion of oxetanes arising from the interaction between Thy or uracil (Ura) derivatives and BP were also investigated. Thus, a wide range of Thy-BP and Ura-BP oxetanes with varying substituents at positions 1 and 5 of the nucleobase were synthesized, including both the head-to-head (HH) and head-to-tail (HT) regioisomers. Spectroscopic studies, including femtosecond transient absorption and LFP results, as well as theoretical multiconfigurational quantum chemistry analysis, agree that the photoinduced cycloreversion for the HH and HT isomers involved the formation of a triplet excited exciplex before the cleavage takes place. Generally, the photochemical reaction was fully adiabatic for the HH regioisomers. In the case of the HH-oxetane arising from the interaction between 1,3-dimethylthymine (DMT) and BP, an absorption band at ca. 400 nm was formed, and was attributed to the triplet exciplex 3[DMT···BP]*. Its formation was highly regioselective towards the HH regioisomer, being faster and more efficient than for the HT isomer. These results were confirmed by computational analysis. In general, adiabaticity was observed in the photoreversion process for all oxetanes, with a high degree of regioselectivity, which falls in line with the theory of the involvement of a triplet exciplex in the process. / Thanks to the Generalitat Valenciana for the finantial support through the Santiago Grisolía grant. / Blasco Brusola, A. (2021). Mechanistic Studies on the Photochemical Formation and Cleavage of Oxetanes Derived from Pyrimidine Bases [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165256 / TESIS

[ES] Los inhibidores de la tirosina quinasa (TKIs) son fármacos anticancerígenos que actúan atacando selectivamente a las células cancerosas, inhibiendo su crecimiento descontrolado y, por tanto, la consiguiente aparición de tumores. Sin embargo, muchos TKIs presentan un cromóforo en su estructura que les permite interaccionar con luz solar y, consecuentemente, pueden generar reacciones de fotosensibilización. A pesar de ello, existen pocos estudios sobre el mecanismo de reacción asociado a estos eventos. En este sentido, conocer la fotorreactividad de un fármaco en medio biológico es clave para entender dichos mecanismos y correlacionar el comportamiento fotofísico del fármaco con el daño fotobiológico que genera. La espectroscopía de fluorescencia y de absorción transitoria son técnicas altamente sensibles que permiten estudiar las especies transitorias generadas tras la absorción de luz por parte de un fármaco, las cuales podrían ser las responsables de las reacciones de fotosensibilización inducidas por éste. Habiendo estudiado recientemente la foto(geno)toxicidad asociada al TKI gefitinib (GFT) y a sus principales metabolitos fenólicos (GFT-M1 y GFT-M2), se ha llevado a cabo un estudio completo de la fotorreactividad de éstos tanto en disolución orgánica, utilizando disolventes de distintas polaridades, como en medio biológico, utilizando las proteínas transportadoras de origen humano albúmina sérica (HSA) y ¿1-glicoproteína ácida (HAG). Para ello, se han utilizado las técnicas espectroscópicas de absorción, fluorescencia y absorción transitoria, entre otras. Adicionalmente, se han llevado a cabo estudios teóricos de modelización molecular para investigar la unión ligando@proteína, así como las interacciones que tienen lugar en el complejo supramolecular tras la absorción de luz UV-A. Con este trabajo, se ha conseguido establecer una buena correlación entre el comportamiento fotofísico observado para gefitinib y sus dos metabolitos fenólicos con su potencial fototóxico. / [CA] Els inhibidors de la tirosina quinasa (TKIs) són fàrmacs anticancerígens que actuen atacant selectivament a les cèl·lules canceroses, inhibint el seu creixement descontrolat i, per tant, la consegüent aparició de tumors. No obstant això, molts TKIs presenten un cromòfor en la seua estructura que els permet interaccionar amb llum solar i, conseqüentment, poden generar reaccions de fotosensibilització. Malgrat això, existixen pocs estudis sobre el mecanisme de reacció associat a estos esdeveniments. En este sentit, conéixer la fotorreactivitat d'un fàrmac al mig biològic és clau per a entendre estos mecanismes i correlacionar el comportament fotofísic del fàrmac amb el dany fotobiològic que genera. La espectroscopia de fluorescència i d'absorció transitòria són tècniques altament sensibles que permeten estudiar les espècies transitòries generades després de l'absorció de llum per part d'un fàrmac, les quals podrien ser les responsables de les reaccions de fotosensibilització induïdes per aquest. Havent estudiat recentment la foto(geno)toxicitat associada al TKI gefitinib (GFT) i d'els seus principals metabòlits fenòlics (GFT-M1 i GFT-M2), s'ha dut a terme un estudi complet de la fotorreactivitat d'estos tant en dissolució orgànica, utilitzant dissolvents de diferents polaritats, com al mig biològic, utilitzant les proteïnes transportadores d'origen humà albúmina sèrica (HSA) i ¿1-glicoproteïna àcida (HAG). Per a això, s'han utilitzat les tècniques espectroscòpiques d'absorció, fluorescència i absorció transitòria, entre altres. Addicionalment, s'han dut a terme estudis teòrics de modelització molecular per a investigar la unió lligant@proteína, així com les interaccions que tenen lloc en el complex supramolecular després de l'absorció de llum UV-A. Amb este treball, s'ha aconseguit establir una bona correlació entre el comportament fotofísic observat per a gefitinib i els seu dos metabòlits fenòlics amb el seu potencial fototòxic. / [EN] Tyrosine kinase inhibitors (TKIs) are anticancer drugs that target cancer cells, inhibiting their uncontrolled growth and thus the subsequent development of tumours. However, many TKIs contain a chromophore in their structure that allows them to interact with sunlight and, consequently, to induce photosensitivity reactions. Despite this, there are few studies on the reaction mechanism associated with these events. In this regard, a better understanding on the photoreactivity of a drug in a biological environment is key to correlate the photophysical behaviour of the drug with the photoinduced damage it can induce to biomolecules. Fluorescence and transient absorption spectroscopies are very sensitive techniques that allow the study of the transient species generated after drug excitation, which could be responsible for drug-induced photosensitivity reactions. Having recently studied the photo(geno)toxicity associated with the TKI gefitinib (GFT) and its main phenolic metabolites (GFT-M1 and GFT-M2), a complete study of their photoreactivity has been carried out both in organic medium, using solvents of different polarities, and in a biological environment, using transport proteins such as human serum albumin (HSA) and human ¿1-acid glycoprotein (HAG). For this purpose, absorption, fluorescence and transient absorption techniques, among others, have been used. In addition, molecular dynamics simulation studies have been carried out to investigate the ligand@protein binding, as well as the interactions arising in the supramolecular complex after absorption of UV-A light. Therefore, a good correlation between the photophysical behaviour of gefitinib and its two phenolic metabolites and their phototoxic potential has been established in this research work. / Tamarit Mayo, L. (2024). Fotorreactividad de gefitinib y sus metabolitos fenólicos en disolución y en proteínas transportadoras [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/204145

O poli (p-fenilenevinileno), ou PPV, é um polímero de grande relevância tecnológica devido a suas propriedades eletroluminescentes, que têm sido exploradas em diodos emissores de luz orgânicos, displays flexíveis e outros dispositivos optoeletrônicos. Embora o PPV seja um material de importância para muitas aplicações, a sua síntese na nano/microescala não pode ser obtida através do método padrão, o qual utiliza o aquecimento de um polímero precursor poli (cloreto de xileno tetrahidrotiofenio) (PTHT). Este trabalho mostra como a microestruturação com pulsos de femtosegundo pode ser empregada para a síntese de PPV em regiões pré-determinadas, empregando três diferentes abordagens, permitindo uma nova metodologia para a fabricação precisa de microcircuitos poliméricos complexos, (i) na primeira abordagem, o processo de conversão é obtido pela irradiação de filmes de PTHT com pulsos laser ultracurtos em regiões previamente determinadas, o que leva ao controle espacial da formação de PPV em microescala, (ii) na segunda abordagem, microestruturas tridimensionais dopadas com PTHT foram fotopolimerizadas por absorção de dois fótons. A conversão de PTHT para PPV nestas microestruturas dopadas foi obtida após um tratamento térmico, (iii) na terceira abordagem, a transferência direta induzida por laser (LIFT) com pulsos de femtossegundos permite a deposição controlada de PPV com alta resolução espacial, fornecendo micropadrões 2D, preservando sua estrutura e propriedades ópticas. As estruturas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica de transmissão, microscopia de fluorescência e microscopia confocal de fluorescência. Suas propriedades ópticas foram analisadas através de sistemas de micro-fotoluminescência e micro-absorção implementadas em um microscópio invertido. Medidas de espectroscopia Raman, microscopia de força atômica e medidas elétricas também foram realizadas. Este trabalho mostra como a microestruturação com laser de fs pode ser explorada para a síntese de PPV em regiões pré-determinadas para fabricar uma variedade de microdispositivos, abrindo novos caminhos na optoeletrônica baseada em polímeros. / Poly(p-phenylenevinylene), or PPV, is a polymer of great technological relevance due to its electroluminescent properties, which have been exploited in organic light emitting diodes, flexible displays and other optoelectronic devices. Although PPV is a material of foremost importance for many applications, its synthesis at the nano/micro scale cannot be achieved through the standard method that uses heating of a precursor polymer poly(xylene tetrahydrothiophenium chloride)(PTHT). This work demonstrates the use of direct laser writing with femtosecond pulses to obtain the synthesis of PPV in pre-determined regions, by applying three different approaches, allowing the precise fabrication of complex polymeric microcircuits, (i) in the first approach the conversion process is achieved by irradiating PTHT films with ultra-short laser pulses in previously determined regions, which leads to the spatial control of PPV formation at microscale, (ii) in the second approach, three-dimensional microstructures doped with PTHT were photopolymerized by two photons absorption. The conversion of PTHT to PPV in these doped microstructures was obtained by a subsequent thermal treatment, (iii) in the third approach, laser-induced forward transfer (LIFT) with femtosecond pulses enables the controlled deposition of PPV with high spatial resolution, providing 2D micropatterns, while preserving its structure and optical properties. The structures were characterized by scanning electron, fluorescence, transmission and confocal fluorescence microscopies. Their optical properties were analyzed by micro-photoluminescence and micro-absorption setups assembled on an inverted microscope. Raman spectroscopy, electrical measurements and atomic force microscopy were also performed. This thesis shows the use of fs-laser writing methods for the synthesis of PPV in pre-determined regions, to fabricate a variety of microdevices, thus opening new avenues in polymer-based optoelectronics.

O poli (p-fenilenevinileno), ou PPV, é um polímero de grande relevância tecnológica devido a suas propriedades eletroluminescentes, que têm sido exploradas em diodos emissores de luz orgânicos, displays flexíveis e outros dispositivos optoeletrônicos. Embora o PPV seja um material de importância para muitas aplicações, a sua síntese na nano/microescala não pode ser obtida através do método padrão, o qual utiliza o aquecimento de um polímero precursor poli (cloreto de xileno tetrahidrotiofenio) (PTHT). Este trabalho mostra como a microestruturação com pulsos de femtosegundo pode ser empregada para a síntese de PPV em regiões pré-determinadas, empregando três diferentes abordagens, permitindo uma nova metodologia para a fabricação precisa de microcircuitos poliméricos complexos, (i) na primeira abordagem, o processo de conversão é obtido pela irradiação de filmes de PTHT com pulsos laser ultracurtos em regiões previamente determinadas, o que leva ao controle espacial da formação de PPV em microescala, (ii) na segunda abordagem, microestruturas tridimensionais dopadas com PTHT foram fotopolimerizadas por absorção de dois fótons. A conversão de PTHT para PPV nestas microestruturas dopadas foi obtida após um tratamento térmico, (iii) na terceira abordagem, a transferência direta induzida por laser (LIFT) com pulsos de femtossegundos permite a deposição controlada de PPV com alta resolução espacial, fornecendo micropadrões 2D, preservando sua estrutura e propriedades ópticas. As estruturas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica de transmissão, microscopia de fluorescência e microscopia confocal de fluorescência. Suas propriedades ópticas foram analisadas através de sistemas de micro-fotoluminescência e micro-absorção implementadas em um microscópio invertido. Medidas de espectroscopia Raman, microscopia de força atômica e medidas elétricas também foram realizadas. Este trabalho mostra como a microestruturação com laser de fs pode ser explorada para a síntese de PPV em regiões pré-determinadas para fabricar uma variedade de microdispositivos, abrindo novos caminhos na optoeletrônica baseada em polímeros. / Poly(p-phenylenevinylene), or PPV, is a polymer of great technological relevance due to its electroluminescent properties, which have been exploited in organic light emitting diodes, flexible displays and other optoelectronic devices. Although PPV is a material of foremost importance for many applications, its synthesis at the nano/micro scale cannot be achieved through the standard method that uses heating of a precursor polymer poly(xylene tetrahydrothiophenium chloride)(PTHT). This work demonstrates the use of direct laser writing with femtosecond pulses to obtain the synthesis of PPV in pre-determined regions, by applying three different approaches, allowing the precise fabrication of complex polymeric microcircuits, (i) in the first approach the conversion process is achieved by irradiating PTHT films with ultra-short laser pulses in previously determined regions, which leads to the spatial control of PPV formation at microscale, (ii) in the second approach, three-dimensional microstructures doped with PTHT were photopolymerized by two photons absorption. The conversion of PTHT to PPV in these doped microstructures was obtained by a subsequent thermal treatment, (iii) in the third approach, laser-induced forward transfer (LIFT) with femtosecond pulses enables the controlled deposition of PPV with high spatial resolution, providing 2D micropatterns, while preserving its structure and optical properties. The structures were characterized by scanning electron, fluorescence, transmission and confocal fluorescence microscopies. Their optical properties were analyzed by micro-photoluminescence and micro-absorption setups assembled on an inverted microscope. Raman spectroscopy, electrical measurements and atomic force microscopy were also performed. This thesis shows the use of fs-laser writing methods for the synthesis of PPV in pre-determined regions, to fabricate a variety of microdevices, thus opening new avenues in polymer-based optoelectronics.