SANTOS, Rodrigo Galvão dos, também é conhecido em citações bibliográficas por: GALVÃO, Rodrigo dos Santos / Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-31T21:21:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Rodrigo Galvão dos Santos.pdf: 6512201 bytes, checksum: 3432f9c76554ca0ad73a3e217eaf70ef (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-09-17T20:59:17Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Rodrigo Galvão dos Santos.pdf: 6512201 bytes, checksum: 3432f9c76554ca0ad73a3e217eaf70ef (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-17T20:59:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Rodrigo Galvão dos Santos.pdf: 6512201 bytes, checksum: 3432f9c76554ca0ad73a3e217eaf70ef (MD5) Previous issue date: 2017-07-31 / CNPq / In this M. Sc. thesis, we apply the Confocal Microscopy (CM) technique for optical characterization of single β–barium-borate (BBO) nanocrystals (NCs). CM can produce images by reflection and fluorescence with high signal-to-noise ratio. Our experimental setup allows the measurement of the SH polarization response to be recorded and the results can be used to determine the NCs orientation as well as to obtain information about the NL susceptibility tensor, allowing a detailed characterization of the sample. Home-synthesized BBO NCs were previously characterized by several techniques such as X-ray diffraction (XRD), High-Resolution Transmission Electronic Microscopy (HRTEM), Selected Area Electron Diffraction (SAED) and Diffuse Reflectance (DR), assuring that non-centrosymmetric and single crystalline phase have been synthesized. The NCs have average dimensions of 150 nm×15 nm×15 nm, and these needles are oriented in the direction of the crystallographic c-axis. On the other hand, the HRTEM and SAED showed the presence of defects in the needles composed of crystallites about 10 nm in size that are formed during the growth by the rotation of crystallographic planes around the c-axis. Due to symmetry properties of BBO, the technique employed in this work cannot discern rotations along the c-axis and thus, the defects are effectively irrelevant to SH CM as well to polarization dependent measurements. The experimental setup uses a mode-locked Ti:Sapphire laser (120 fs, 76 MHz, 820 nm) as a light source for a home-made inverted optical confocal microscope employing a 100X NA=1.25 objective, set under a piezo module for scanning the sample in relation to the laser focal region. A dichroic mirror serves as a beam splitter, ensuring the incidence of the laser on the sample and the transmission of the SH signal. The confocal aspect is obtained by using a 10 μm pinhole in the detection path. Spectral information is obtained with a monochromator equipped with a photomultiplier. A half-wave plate placed right before the dichroic mirror allows measurements of the SH signal as a function of the laser polarization orientation. Several images of single NCs were made by raster scanning of the sample in 2 and 3 dimensions, showing a good agreement with the corresponding imaging theory. The polarization dependence of the SH signal allowed the identification of individual particles from aggregates and the data was fitted using a model that takes into account the BBO symmetries and the optical elements in the setup. The model considers: i) the electrostatic approximation; ii) the effects of the microscope’s objective used to focus the light on the sample in epi-geometry configuration and iii) the properties of χ⁽²⁾ for the β–BBO NCs. The results constitute a proof of concept for high resolution CM of single NL emitters as well an optical characterization for BBO NCs not hitherto described in the literature. / Nesta dissertação de mestrado, nos aplicamos a técnica de Microscopia Confocal (MC) para caracterização óptica de nanocristais (NCs) individuais de Beta-Borato de bário (BBO). A MC e capaz de produzir imagens por reflexão e fluorescência com elevada relação sinal-ruído. Nosso aparato experimental permite que a medida da resposta de polarização seja registrada e que os resultados sejam usados para determinar a orientação dos NCs bem como obter informações sobre o tensor de susceptibilidade NL, permitindo uma caracterização detalhada da amostra. NCs de BBO de síntese própria foram previamente caracterizados por diversas técnicas como difração de raio-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (METAR), difração de elétrons de área selecionada (DEAS) e refletância difusa (RD), garantindo que foi obtida uma fase cristalina unica e nao centrossimétrica. Os NCs tem um tamanho médio de 150 nm×15 nm×15 nm e essas agulhas são orientadas na direção do eixo cristalográfico c. Por outro lado, a METAR e a DEAS mostraram a presença de defeitos nas agulhas compostos por cristalitos de cerca de 10 nm de diâmetro que são formados durante o crescimento pela rotação dos planos cristalográficos em torno do eixo c. Devido a propriedades simétricas do BBO, a técnica empregada neste trabalho não é capaz de distinguir tais rotações, logo, os defeitos são efetivamente invisíveis a MC assim como as medidas de polarização. O arranjo experimental usa um laser de Ti:Sa (120 fs, 76 MHz, 820 nm) como a fonte luminosa para um microscópio confocal invertido manufaturado, que emprega uma objetiva posicionada num modulo piezo para varredura da amostra com relação a posição focal do laser. Um espelho dicroico atua como um divisor de feixe, garantindo a incidência do laser na amostra e a transmissão do sinal de SH. O aspecto confocal e obtido usando um pinhole de 10 μm no caminho de deteccao. Informacao espectral e obtida com um monocromador equipado com uma fotomultiplicadora. Uma placa de meia onda colocada antes do espelho dicroico permite medidas do sinal de SH como função da orientação de polarização do laser. Diversas imagens de NCs individuais foram feitas por raster scan da amostra em 2 e 3 dimensões, mostrando uma boa concordância com a teoria de formação de imagens correspondente. A dependência de polarização do sinal de SH permitiu a distinção entre partículas individuais e agregados e os dados foram ajustados com um modelo que leva em consideração as simetrias do BBO e os elementos ópticos do setup. O modelo considera: i) a aproximação eletrostática; ii) os efeitos da objetiva de microscópio usada para focalizar a luz na amostra em configuração de reflexão e iii) as propriedades de χ⁽²⁾ para os NCs de β–BBO. Os resultados constituem uma prova de conceito para MC de alta resolução de emissores individuais NL bem como uma caracterização óptica de NCs de BBO ate então não descrita na literatura.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:04:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7874_1.pdf: 1288537 bytes, checksum: 8092b9c873dcb4e0aee23caac1795109 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / Neste trabalho foi estudada a resposta não linear de vidros especiais e de sistemas nanoestruturados, como colóides e vitrocerâmicas contendo nanopartículas. A motivação para esta pesquisa advém do grande potencial de aplicabilidade dos materiais estudados na Fotônica. Por exemplo, materiais vítreos com alta não linearidade, que possuam uma rápida resposta não linear e que possam ser usados na óptica integrada, constituem uma classe de materiais de alto interesse tecnológico como possíveis candidatos a chaves lógicas totalmente ópticas. Quanto aos materiais nanoestruturados, suas propriedades podem ser controladas a partir de parâmetros préestabelecidos como o tamanho e a fração volumétrica das nanopartículas, e este controle os torna promissores para aplicações nas mais diversas áreas da Nanofotônica. Considerando isto, foi realizado um estudo sistemático das propriedades ópticas não lineares de vidros antimonetos e tungstatos-fluorofosfatos, e de dois tipos de compósitos: uma vitrocerâmica com nanocristais de NaNbO3 e sistemas coloidais com nanopartículas de prata. Foram estudados os comportamentos não lineares refrativos e absorsivos dos materiais, em função do comprimento de onda e da duração dos pulsos dos lasers de excitação, da composição vítrea dos sistemas e da concentração de nanopartículas. Técnicas experimentais, tais como excitação-e-prova, chave Kerr, varredura Z e limitação óptica, foram empregadas. A dependência da resposta não linear com parâmetros intrínsecos dos materiais foi interpretada, a partir de princípios básicos que definem o comportamento eletromagnético dos sistemas. Modelos teóricos apropriados foram aplicados aos resultados experimentais. Os principais resultados deste trabalho foram: · a caracterização não linear de vidros antimonetos e vidros tungstatos-fluorofosfatos para aplicações como chaveadores ópticos ultrarápidos e limitadores ópticos, respectivamente; · o estudo detalhado da resposta não linear de uma vitrocerâmica contendo nanocristais de niobato de sódio em função da fração volumétrica dos nanocristais; · a identificação de contribuições de alta ordem na susceptibilidade não linear de suspensões de nanopartículas de prata em sistema aquoso; · a observação, em colóide de prata com CS2, do cancelamento da refração e da absorção não linear devido a mecanismos de competição entre as susceptibilidades não lineares da nanopartícula de prata e do próprio CS2