O trabalho em questão mostra a possibilidade de produção de guias de onda por meio de filme finos de GeO2-PbO codopados com Tm3+/Yb3+, com e sem nanopartículas (NPs) de ouro, a partir da técnica de RF Magnetron Sputtering. Foram usados nos processos de fabricação dos guias de onda do tipo RIB e PEDESTAL, as mesmas técnicas empregadas na fabricação de dispositivos de microeletrônica, tais como, litografia e corrosão por plasma. A influência dos parâmetros dos processos de produção é reportada e a caracterização dos guias foi realizada por diversas técnicas. Dentre elas, destacamos a microscopia eletrônica de varredura (MEV) para a observação do perfil dos guias, as rugosidades de superfície e as espessuras das camadas utilizadas para a confecção dos mesmos. Medidas de transmitância óptica realizadas nos filmes permitiram a determinação do coeficiente de absorção óptica e do índice de refração, de aproximadamente 2,0, além da confirmação das espessuras dos filmes obtidos por Sputtering. Guias do tipo RIB foram descartados por dificuldades enfrentadas durante o processo de fabricação. Medidas ópticas de perdas por propagação, realizadas em guias do tipo PEDESTAL, mostraram que os melhores guias produzidos apresentaram perdas em torno de 5 dB/cm em 633 e 1050 nm, e medidas de perfil de campo próximo, além da simulação dos modos propagados, o comportamento de guiamento multímodo. Ganho óptico em torno de 13,5 dB/cm (em 805 nm) foi obtido em guia com largura de 30 ?m e potência de bombeio estimada de ~75 mW. Guias contendo NPs de ouro foram produzidos por meio de metodologia adequada que permitiu a nucleação das NPs (tamanho médio de 20 nm) e um ganho 22 dB/cm em 805 nm, portanto, duas vezes superior ao mesmo guia sem NPs (30 ?m de largura). Os resultados apresentados demonstram que guias de onda GeO2-PbO codopados com Tm3+/Yb3+, com ou sem NPs metálicas, são promissores para aplicações em dispositivos fotônicos, com a criação de dispositivos amplificadores integrados para operação na 1° janela de telecomunicações. / The work in question shows the possibility of producing waveguides by means of Tm3+/Yb3+ codoped GeO2-PbO thin films, with or without gold nanoparticles (NPs), by using the RF Magnetron Sputtering technique. For the production of RIB and PEDESTAL type waveguides, the techniques employed in the manufacture of microelectronics devices, such as plasma etching and lithography, were employed. The influences of the production process parameters are reported and the waveguides characterization was performed by several techniques. Among them, we highlight the scanning electron microscopy (SEM), which was used to observe the profile of the waveguides, the surface roughness and thickness of the layers used for their production. Measurements of thin films optical transmittance allowed the determination of the optical absorption coefficient and refractive index of approximately 2.0, and also the confirmation of the thin films thicknesses obtained by Sputtering. RIB type waveguides were discarded due to the difficulties during the manufacturing process. Optical measurements of propagation losses, held in the PEDESTAL type guides, showed losses around 5 dB/cm at 633 and 1050 nm, for the best waveguides produced, and near-field profile measurements in addition to the simulation of the propagating modes, showed multimode coupling behavior. Optical internal gain around 13.5 dB/cm (at 805 nm) was obtained in waveguide with 30 µm width at ~75 mW estimated power pumping. Waveguide containing gold NPs were produced using adequate methodology that allowed the NPs nucleation (average size of 20 nm) and 22 dB/cm gain at 805 nm, therefore, twice higher than the value obtained for the same waveguide without NPs (30 ?m width). These results show that Tm3+/Yb3+ codoped GeO2-PbO waveguides, with or without metallic NPs, are promising for applications in photonic devices, with the creation of integrated amplifiers devices for operation in the first telecommunications window.

O presente trabalho tem como objetivo estudar a produção e caracterização de filmes finos do tipo GeO2-PbO (GP) produzidos por sputtering-RF com e sem nanopartículas (INPS) metálicas e codopados com íons de Er³+/Yb³+ para a produção de amplificadores ópticos. A incorporação dos íons de terras-raras (TR) foi verificada a partir dos espectros de emissão. Estudos relacionados ao tempo de decaimento radiativo do Er³+ também foram conduzidos. A susceptibilidade óptica não-linear de terceira ordem é reportada em 532 e 800nm. Os valores de índice de refração e absorção não-linear na presença de NPs metálicas é mais do que uma ordem de grandeza superior aos mesmos filmes sem as NPs metálicas. A produção de guias de onda do tipo rib e do tipo pedestal baseados nos filmes GP foi realizada a partir de litografia óptica seguida por processo de corrosão por plasma. A influência dos parâmetros dos processos usados em função das características dos guias também é reportada. Os guias ópticos foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (AFM) e por medidas de perdas de propagação e ganho óptico. As perdas por propagação mínimas observadas foram de ~1,0dB/cm nos guias rib e de ~1,5dB/cm para os guias pedestal em 1050 nm. O ganho óptico nos guias de onda amplificadores codopados com Er³+/Yb³+ também foram obtidos. Ganhos de até 3,0dB/cm em 1530nm, sob bombeamento em 980nm foi obtido para os guias rib e de 4,0dB/cm para os guias tipo pedestal. A influência de um filme nanoestruturado de ouro depositado sobre os guias de onda foi avaliada. Aumentos na luminescência dos íons de Er³+, sob bombeamento em 980nm, de 260% na região do visível e de ~30% na região do infravermelho foram observados. O ganho óptico apresentado pelos guias rib também sofreu um aumento máximo de ~100% na presença de NPs metálicas. Guias de onda fabricados a partir da escrita por laser de femtosegundos também são estudadas em um vidro de GeO2-PbO-Ga2O3 dopadas com Er2O3. A mudança permanente do índice de refração foi obtida após o processo de escrita e guias de onda foram obtidas sob diferentes energias de pulso do laser e velocidades de varredura. O valor mínimo de perda por propagação foi de 4,8dB/cm em 1535nm. O valor de ganho óptico máximo apresentado foi de 2,7 dB/cm em 1535nm. Os resultados apresentados demonstram que guias de onda baseadas em germanatos, com ou sem NPs metálicas, são promissoras para aplicações em dispositivos fotônicos. / This work aims to study the production and characterization of GeO2-PbO (GP) thin films produced by RF-sputtering with and without metallic nanoparticles (NPs) and codoped with Er³+/Yb³+ ions for the production of optical amplifiers. The incorporation of the rare-earth ions was verified from the emission spectra. Studies related to the Er³+ radiative decay time were also performed. The third order optical nonlinear susceptibility at 532 and 800nm is reported. The nonlinear refractive index and absorption values in the presence of metallic NPs is more than one order of magnitude higher than in the films without metallic NPs. Rib and pedestal waveguides were obtained from GP thin films with optical lithography followed by reactive ion etching process. The influence of the process parameters on the waveguides characteristics is also reported. Waveguides were characterized with Scanning Electron Microscope, Atomic Force Microscope and by propagation loss and optical gain measurements. Minimum observed losses were ~1.0dB/cm for rib waveguides and ~1.5dB/cm for pedestal waveguides. Optical gain in the codoped Er³+/Yb³+ waveguide amplifiers was also obtained. The maximum optical gain in 1530nm, under 980nm pumping was 3.0dB/cm for rib waveguides and 4.0dB/cm for pedestal waveguides. The influence of a nanostructured gold thin film deposited over the waveguides was evaluated. Er³+ ions luminescence enhancement of 260% in the visible region and ~30% in the infrared region was observed, under 980 nm pumping. Optical gain was also ~100% higher in rib waveguides in the presence of gold thin film. Waveguides fabricated from direct fs laser writing are also studied, in an Er2O3 doped GeO2-PbO-Ga2O3 glass. Permanent refractive index change was obtained and waveguides were formed under different laser pulse energies and scan velocities. The minimum value of propagation loss was 4.8dB/cm at 1535nm. The sample showed a maximum optical amplification of 2.7dB/cm at 1535nm. The present results demonstrate that germanate waveguides, with or without metallic NPs are promising for applications in photonic devices.

O presente estudo avaliou a ação in vitro de diferentes nanopartículas de prata (nanoAg) sintetizadas pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) e Universidade Federal de São Carlos (IFSC) e controles de sulfadiazina de prata, nitrato de prata e nanoAg comercial Sigma, frente a bactérias e leveduras. Os objetivos do estudo foram avaliar a ação in vitro de NanoAg sintetizadas no Brasil frente a bactérias sensíveis aos antimicrobianos e multirresistentes (MR), incluindo Gram positivos e negativos, além de candidas isoladas de amostras clínicas. Definir as condições de síntese que resultem em nanoAg com melhor efeito antimicrobiano in vitro frente a isolados sensíveis e MR. Foram utilizadas diferentes metodologias tais como agar well diffusion, determinação de concentração inibitória mínima CIM, concentração bactericida mínima (CBM), curva do tempo de morte e inibição da formação de biofilme. Ao todo, foram avaliados 110 isolados, sendo 37 sensíveis aos antimicrobianos, 54 MR, e 19 candidas frente a 29 nanoAg com diferentes características de síntese. Os testes de difusão em meio sólido apresentaram heterogeneidade de resultados frente aos micro-organismos avaliados. Enquanto as informações de CIM50 e CIM90 evidenciaram não existir variações no efeito inibitório frente isolados sensíveis ou resistentes aos antimicrobianos. As curvas do tempo de morte ilustraram a dinâmica de inibição dos compostos de prata e a interferência do sangue nos testes in vitro. A partir dos testes com biofilme foi possível observar efeito inibitório e de descolamento de biofilme previamente formado. Os resultados permitiram concluir a maior eficácia para nanoAg com Citrato e Quitosana, seguido por nitrato de prata, sulfadiazina de prata e PVA. A NanoAg comercial (Sigma, 60 nm) apresentou resultados inferiores ao de nanoAg Citrato, nanoAg Quitosana e nitrato de prata. Estes resultados abrem caminho para novas análises de nanoAg sintetizadas no Brasil em busca de produtos com maior eficácia com ação contra bactérias MR e candidas / The present study evaluated the in vitro action of different silver nanoparticles (nanoAg) synthesized by \"Instituto de Pesquisas Tecnológicas\" (IPT) and \"Universidade Federal de São Carlos\" (IFSC) and silver sulfadiazine, silver nitrate and commercial nanoAg Sigma against bacteria and yeasts. The objectives of the study were to evaluate the in vitro action of NanoAg synthesized in Brazil against antimicrobial susceptible bacteria and multidrug-resistant (MDR), including Gram positive and negative, as well as some candida isolates from clinical source. Define the conditions that result in nanoAg synthesis with best in vitro antimicrobial effect against sensitive isolates and MDR. Different methodologies were used such as agar well diffusion, determination of minimum inhibitory concentration (MIC), minimum bactericidal concentration (CBM), the time-kill curve and inhibition of biofilm formation. Altogether 110 isolates were evaluated, being 37 antimicrobial sensitive, 54 MDR, and 19 candidas, against 29 nanoAg with different synthesis. The solid medium diffusion tests showed heterogeneity of results against the evaluated microorganisms. While the information of MIC50 and MIC90 showed no changes in inhibitory effect against sensitive isolates or MDR. The time-kill curve illustrated the dynamics of inhibition of silver compounds and the interference of blood on the in vitro tests. From the tests with biofilm was possible to observe biofilm inhibitory effect and detachment of biofilm previously formed. The conclusion defined to greater effectiveness for nanoAg with Chitosan and Citrate, followed by silver nitrate, silver sulfadiazine and PVA. The commercial NanoAg (Sigma, 60 nm) presented lower performance than nanoAg citrate, nanoAg Chitosan and silver nitrate. These results open the way for new analyses of Brazil synthetized nanoAg with better efficiency against MDR bacterial and candida

Neste trabalho são apresentadas a preparação, a metodologia adotada para a nucleação de nanopartículas (NPs) de prata e a investigação das propriedades luminescentes do sistema vítreo GeO2-PbO dopado com íons de túlio e codopado com íons de túlio e itérbio, na presença de NPs de prata, visando aplicação em dispositivos fotônicos. Este sistema vítreo apresenta uma larga janela de transmissão (400 4500 nm) quando comparado aos silicatos, boratos e fosfatos, alto índice de refração (2,0), baixas energia de fônon (700 cm-1), alta resistência mecânica e durabilidade química. Com a finalidade de se obter maior controle sobre o processo de nucleação das NPs, realizaram-se tratamentos térmicos de várias formas, variando-se principalmente as grandezas tempo e temperatura. A partir da Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), a presença das NPs no material vítreo pôde ser confirmada, e pelas análises de Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS Energy Dispersive Spectroscopy), determinamos que as NPs possuem em sua composição prata, podendo elas serem puramente metálicas, e em alguns casos, compostas de prata e elementos da matriz. As medidas de absorção evidenciaram a incorporação dos íons Tm3+ e Yb3+ na forma trivalente, e a presença das bandas de absorção associadas à Ressonância dos Plasmons Superficiais (RPS) da prata, localizadas no intervalo de 420 a 550 nm. Foram medidas as bandas associadas à conversão ascendente (CA) do Tm3+ em 480, 650 e 800 nm, devidas às transições 1G4 3H6, 1G4 3F4, 3H4 3H6, respectivamente. Nas amostras contendo NPs de prata, tratadas a 420 °C, não foi observada a banda de RPS da prata. Entretanto, um aumento na luminescência foi verificado, assim como a presença das NPs por MET. No caso das amostras tratadas por intervalos de tempo contínuos e não-contínuos, observamos a tendência de formação de NPs menores, maiores e agregados, e maior tendência de aumento da luminescência para o segundo caso; no caso da variação da temperatura, observamos a formação da banda de RPS da prata para tratamentos superiores a 500 °C realizados em curto intervalo de tempo, e um aumento considerável da luminescência. As variações no processo de nucleação das NPs foram relacionadas às formas de tratamento adotadas. O estudo da variação da intensidade de luminescência em função da potência do laser de excitação mostrou que as NPs não interferem nos processos de CA dos íons Tm3+. Desta forma, o aumento da luminescência foi atribuído ao aumento do campo local nas proximidades dos íons de terras-raras (TRs). Portanto, o desenvolvimento de um método adequado de tratamento térmico desempenha um papel fundamental no processo de nucleação das NPs, e pode permitir um aumento considerável da luminescência proveniente dos íons de TRs, e conferir novas propriedades aos materiais e aplicações em dispositivos fotônicos. / This work presents the preparation and the methodology used for the nucleation of silver nanoparticles (NPs), and the investigation of the luminescent properties of PbO-GeO2 glass system doped with thulium ions and codoped with thulium and ytterbium ions, in the presence of NPs silver, for application in photonic devices. This glass system presents a large transmission window (400 4500 nm) when compared to silicates, borates and phosphates, high refractive index (2.0), low phonon energy (700 cm-1), high mechanical strength and chemical durability. In order to obtain greater control over the process of nucleation of NPs, different processes were used for the heat-treatment, varying mainly the time and the temperature. From the transmission electron microscopy (TEM), the presence of NPs in the glassy material could be confirmed, and from Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) analysis, it was determined that the NPs have silver in their composition. The NPs may be purely metallic and, in some cases, composed by silver and elements of the matrix glass. Optical Absorption measurements showed the incorporation of Tm3+ and Yb3+ ions in the trivalent form, and the presence of absorption bands related to the Surface Plasmon Resonance (SPR) of silver, located in the range of 420 to 550 nm. Bands associated to Tm3+ upconversion (UPC) frequency centered around 480, 650 and 800 nm were observed due to transitions 1G4 3H6, 1G4 3F4, 3H4 3H6, respectively. The SPR of silver NPs were not observed for the samples heat-treated at 420 °C, which contained silver NPs in their composition. However, an increase in the luminescence was observed and the presence of NPs was confirmed by TEM analyses. For the samples heat-treated by continuous and non-continuous time intervals, we observed the tendency of the formation of smaller, larger and aggregated NPs, and a higher tendency of enhancement of the luminescence for the second case. For the samples heat-treated at different temperatures in short time interval, we observed the formation of the SPR band for temperatures higher than 500 °C, and a considerable increase in the luminescence. Variations in the process of NPs nucleation were related to the different heat-treatments adopted. The study of the luminescence intensity variation as function of the laser power excitation showed that the NPs do not interfere in the Tm3+ UPC luminescence processes. Thus, the enhancement in the luminescence was attributed to local field enhancement in the proximities of rare-earth ions (REIs). Therefore, the development of an appropriate method of heat-treatment plays an important role in the process of NPs nucleation, and enables a considerable increase in the luminescence from the REIs, and gives new properties to materials which are of great interest for applications in photonic devices.

Este trabalho utilizou pulsos laser ultracurtos para modificar, de forma controlada, as características dimensionais de nanopartículas de prata em solução aquosa. Para atingir este objetivo foram empregados algoritmos genéticos e circuitos microfluídicos. Utilizou-se um conformador temporal de pulsos ultracurtos para criar diversos perfis temporais de pulsos que irradiaram soluções de nanopartículas de prata. Estes perfis temporais foram ajustados em tempo real, visando otimizar o resultado do experimento, quantificada pela diminuição do diâmetro médio das nanopartículas nas soluções irradiadas. Uma vez que cada experimento de minimização do diâmetro das nanopartículas exigiu centenas de medidas, sua realização foi possível em decorrência da utilização de um circuito microfluídico construído especialmente para este trabalho. Neste circuito é possível utilizar pequenas quantidades de amostra, levando a curtos tempos de irradiação e medição, além da evidente economia de amostras. Para a realização deste trabalho foi elaborado e testado um algoritmo genético interfaceado a diversos equipamentos, incluindo um filtro acustóptico dispersivo programável que modifica as características temporais dos pulsos ultracurtos, através da introdução de componentes de fases espectrais nestes pulsos. Utilizando o algoritmo genético e o filtro acustóptico dispersivo programável foram realizados experimentos de encurtamento da duração temporal dos pulsos ultracurtos provenientes do sistema laser, resultando na obtenção de pulsos com durações próximas às limitadas por transformada de Fourier. Além disso, foram realizados experimentos para a otimização do processo evolutivo do algoritmo genético escrito em Labview. Os experimentos de irradiação de soluções de nanopartículas de prata mostraram que, ao conformar a duração dos pulsos utilizados nas irradiações, pôde-se controlar as dimensões destas nanopartículas, diminuindo seu tamanho médio por um fator 2. Esses experimentos caracterizam a irradiação de nanopartículas por lasers de pulsos ultracurtos como uma importante técnica de controle de características de nanopartículas. / This work used ultrashort laser pulses to modify, in a controlled way, the dimensional characteristics of silver nanoparticles in aqueous solution. To reach this goal, genetic algorithm and microfluidic circuits were used. A pulse shaper was used to create different temporal profiles for the ultrashort pulses used to irradiate the silver nanoparticle solutions. These temporal profiles were conformed in real time, aiming to optimize the experiment result, quantified by the decrease of the average diameter of the nanoparticles in the irradiated solutions. Since each nanoparticle diameter minimization experiment demanded hundreds of measurements, its achievement was possible by the use of a microfluidic circuit specially built for this work. This circuit enables the use of small sample quantities, leading to short irradiation and measurement intervals, besides evident sample savings. To make this work possible, a genetic algorithm was created and tested. This genetic algorithm was interfaced to several equipments, including an acustooptic programmable dispersive filter that modifies the ultrashort pulses temporal characteristics by the introduction of spectral phases in the pulses. The genetic algorithm and the acustooptic programmable dispersive filter were used in conjunction in experiments to temporally shorten the ultrashort pulses from the laser system, generating pulses durations close to the Fourier transform limited ones. Besides, experiments were performed with the Labview coded genetic algorithm to optimize its evolutionary process. The silver nanoparticles irradiation experiments showed that the ultrashort pulses temporal conformation allowed the control of these particles dimensions, decreasing its mean size by a factor of 2. These experiments characterize the nanoparticles irradiation by ultrashort pulses as an important technique to control the nanoparticles characteristics.

Neste trabalho são apresentados estudos de produção e caracterização de amostras vítreas de TeO2-PbO-GeO2 dopadas com íons de érbio, túlio e itérbio preparadas com diferentes nanopartículas metálicas para aplicações em dispositivos como displays coloridos. Este sistema vítreo apresenta uma larga janela de transmissão no visível e no infravermelho (350 6500 nm), alta solubilidade para os íons de terras raras, baixa energia de fônon (em torno de 700 cm-1) e considerável estabilidade química, mecânica e térmica, que são fatores indispensáveis para produção de displays ou dispositivos utilizados para iluminação. Este trabalho pode ser dividido em três partes, sendo iniciado com o estudo da fotoluminescência de vidros de telureto com dopante érbio, seguido do estudo da codopagem com érbio e itérbio. Na segunda parte é estudada a interferência das nanopartículas metálicas na luminescência das amostras codopadas com érbio e itérbio e, finalmente, na terceira parte, são estudadas amostras tridopadas com érbio, túlio e itérbio com e sem nanopartículas metálicas. Através das medidas de absorção óptica e medidas de emissão, foi observada a incorporação dos íons de terras raras na forma trivalente e por meio das medidas de microscopia eletrônica de transmissão de elétrons foi analisada a nucleação das nanopartículas metálicas. Dentre as amostras codopadas, produzidas com diferentes nanopartículas metálicas, destaca-se a amostra com nucleação de prata para a qual foi observado aumento da luminescência de conversão ascendente do érbio de aproximadamente 50%. As amostras tridopadas mostraram-se promissoras para aplicações com displays coloridos. / This works presents studies of the production and the characterization of TeO2 -PbO-GeO2 doped with erbium, thulium and ytterbium ions and also prepared with different metallic nanoparticles for applications in displays. This glass system presents a broad transmission window in the visible and infrared (350 - 6500 nm), high solubility for rare earth ions, low phonon energy (about 700 cm-1) and considerable chemical, mechanical and thermal, stabilities which are important factors for the production of displays or devices used for illumination. This work can be divided in three parts, and starts with the study of the photoluminescence of teluritte glasses doped with erbium followed by the study of erbium and ytterbium codoped glasses. The second part presents the influence of metallic nanoparticles on the luminescence of samples codoped with erbium and ytterbium and, finally, in the third part, the study of samples doped with erbium, thulium and ytterbium with and without metallic nanoparticles. The incorporation of rare earth ions in the trivalent form was determined by means of optical absorption and emission measurements and, by using the transmission electron microscopy technique to the nucleation of metallic nanoparticles. Among the codoped samples, produced with different metallic nanoparticles, we remark the sample produced with silver nanoparticles that presented enhancement of erbium upconversion luminescence of approximately 50%. Samples doped with erbium, thulium and ytterbium showed possible applications for full color displays.

O presente trabalho tem como objetivo estudar a produção e caracterização de filmes finos do tipo GeO2-PbO (GP) produzidos por sputtering-RF com e sem nanopartículas (INPS) metálicas e codopados com íons de Er³+/Yb³+ para a produção de amplificadores ópticos. A incorporação dos íons de terras-raras (TR) foi verificada a partir dos espectros de emissão. Estudos relacionados ao tempo de decaimento radiativo do Er³+ também foram conduzidos. A susceptibilidade óptica não-linear de terceira ordem é reportada em 532 e 800nm. Os valores de índice de refração e absorção não-linear na presença de NPs metálicas é mais do que uma ordem de grandeza superior aos mesmos filmes sem as NPs metálicas. A produção de guias de onda do tipo rib e do tipo pedestal baseados nos filmes GP foi realizada a partir de litografia óptica seguida por processo de corrosão por plasma. A influência dos parâmetros dos processos usados em função das características dos guias também é reportada. Os guias ópticos foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (AFM) e por medidas de perdas de propagação e ganho óptico. As perdas por propagação mínimas observadas foram de ~1,0dB/cm nos guias rib e de ~1,5dB/cm para os guias pedestal em 1050 nm. O ganho óptico nos guias de onda amplificadores codopados com Er³+/Yb³+ também foram obtidos. Ganhos de até 3,0dB/cm em 1530nm, sob bombeamento em 980nm foi obtido para os guias rib e de 4,0dB/cm para os guias tipo pedestal. A influência de um filme nanoestruturado de ouro depositado sobre os guias de onda foi avaliada. Aumentos na luminescência dos íons de Er³+, sob bombeamento em 980nm, de 260% na região do visível e de ~30% na região do infravermelho foram observados. O ganho óptico apresentado pelos guias rib também sofreu um aumento máximo de ~100% na presença de NPs metálicas. Guias de onda fabricados a partir da escrita por laser de femtosegundos também são estudadas em um vidro de GeO2-PbO-Ga2O3 dopadas com Er2O3. A mudança permanente do índice de refração foi obtida após o processo de escrita e guias de onda foram obtidas sob diferentes energias de pulso do laser e velocidades de varredura. O valor mínimo de perda por propagação foi de 4,8dB/cm em 1535nm. O valor de ganho óptico máximo apresentado foi de 2,7 dB/cm em 1535nm. Os resultados apresentados demonstram que guias de onda baseadas em germanatos, com ou sem NPs metálicas, são promissoras para aplicações em dispositivos fotônicos. / This work aims to study the production and characterization of GeO2-PbO (GP) thin films produced by RF-sputtering with and without metallic nanoparticles (NPs) and codoped with Er³+/Yb³+ ions for the production of optical amplifiers. The incorporation of the rare-earth ions was verified from the emission spectra. Studies related to the Er³+ radiative decay time were also performed. The third order optical nonlinear susceptibility at 532 and 800nm is reported. The nonlinear refractive index and absorption values in the presence of metallic NPs is more than one order of magnitude higher than in the films without metallic NPs. Rib and pedestal waveguides were obtained from GP thin films with optical lithography followed by reactive ion etching process. The influence of the process parameters on the waveguides characteristics is also reported. Waveguides were characterized with Scanning Electron Microscope, Atomic Force Microscope and by propagation loss and optical gain measurements. Minimum observed losses were ~1.0dB/cm for rib waveguides and ~1.5dB/cm for pedestal waveguides. Optical gain in the codoped Er³+/Yb³+ waveguide amplifiers was also obtained. The maximum optical gain in 1530nm, under 980nm pumping was 3.0dB/cm for rib waveguides and 4.0dB/cm for pedestal waveguides. The influence of a nanostructured gold thin film deposited over the waveguides was evaluated. Er³+ ions luminescence enhancement of 260% in the visible region and ~30% in the infrared region was observed, under 980 nm pumping. Optical gain was also ~100% higher in rib waveguides in the presence of gold thin film. Waveguides fabricated from direct fs laser writing are also studied, in an Er2O3 doped GeO2-PbO-Ga2O3 glass. Permanent refractive index change was obtained and waveguides were formed under different laser pulse energies and scan velocities. The minimum value of propagation loss was 4.8dB/cm at 1535nm. The sample showed a maximum optical amplification of 2.7dB/cm at 1535nm. The present results demonstrate that germanate waveguides, with or without metallic NPs are promising for applications in photonic devices.

Para o desenvolvimento dos sensores aqui descritos foram utilizados materiais inovadores considerando relatos atuais da literatura, materiais estes: óxido de grafeno, óxido de grafeno reduzido, nanocompósitos de grafeno e nanopartículas (ródio, antimônio e sílica mesoporosa desordenada), materiais híbridos a base de grafeno e quantum dots de CdTe, além de biossensores incorporando a enzima lacase. Estes materiais foram sintetizados utilizando metodologias específicas e caracterizados por diversas técnicas analíticas como microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução, microscopia de força atômica, espectroscopia Raman, difração de raios-X, espectroscopias de UV-Vis e fotoluminescência, e técnicas eletroquímicas. Posteriormente, os materiais foram utilizados para modificação em eletrodos de carbono vítreo e utilizados na determinação de interferentes endócrinos (os hormônios estriol e 17β-estradiol) como sensores eletroquímicos em amostras ambientais e clínicas. Em essência, os eletrodos desenvolvidos apresentaram importantes vantagens, tais como alta sensibilidade, boa reprodutibilidade, simples instrumentação, fácil preparação e procedimentos analíticos rápidos, apresentando baixos limites de detecção, na ordem de picomolar e nanomolar, com baixa taxa de interferência de outras espécies na mesma matriz da amostra. Concluindo assim que as técnicas eletroquímicas podem ser facilmente aplicadas na determinação de interferentes endócrinos em amostras reais. / For the development of the sensors described here innovators materials were used considering current literature reports, these materials: Graphene oxide, reduced graphene oxide, nanocomposites graphene and nanoparticles (rhodium and antimony), hybrid materials of graphene and CdTe quantum dots, and biosensors incorporating the laccase enzyme. These materials were synthesized using specific methodologies and characterized by several analytical techniques such as transmission electron microscopy, high resolution transmission electron microscopy, atomic force microscopy, Raman spectroscopy, X-ray diffraction, UV-Vis and photoluminescence spectroscopy and electrochemical techniques. Subsequently, the materials were used for modification of glassy carbon electrodes to the determination of endocrine disruptors (estriol and 17β-estradiol hormone) as electrochemical sensors for environmental and clinical samples. In essence, developed electrodes showed important advantages such as high sensitivity, good reproducibility, simple instrumentation, easy preparation and quick analytical procedures, with low detection limits in the range of picomolar and nanomolar, low interference rate of other species in same matrix sample. Finally, electrochemical techniques can be easily applied in the determination of endocrine disruptors in real samples.

Orientador: Prof. Dr. Wagner Alves Carvalho / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2017.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The catalytic activity of hierarchical hybrid structures, formed by metal nanoparticles, M-NPs (AuNPs and PdNPs), synthesized and stabilized by block copolymers, is reported in this present work. The catalytic activity was investigated by the study of nanoparticle size and chemical nature of the block copolymer overlaying the M-NP. To evaluate the chemical structure effect of the polymer on catalytic properties of the hybrid systems, a series of eight distinct polymers was used: poly(ethylene oxide)113-b-poly(glycerol monomethacrylate)30-b-poly [2-(diisopropylamino)ethyl methacrylate]50 (PEO113-b-PG2MA30-b-PDPA50), poly(ethylene oxide)113-b-poly[2-(diethylamino)ethyl methacrylate]50 (PEO113-b-PDEA50) , poly(2- methacryloyloxyethyl phosphorylcholine)30-b- poly(2-(diisopropylamino) ethyl methacrylate)60 (PMPC30-b-PDPA60), poly(ethylene oxide)100-b-poly(propylene oxide)65-b-poly(ethylene oxide)100 (PEO100-b-PPO65-b-PEO100 or F127), α-carboxylic ω-thiol poly(N-isopropyl acrylamide)137 (HS-PNIPAM137-COOH), poly(4-vinylpyridine)137-b-(ethylene oxide)45 (PEO45-b-P4VP137), poly(N-vinyl caprolactam)94 (PNVCL94) and poly(N-vinyl caprolactam)53 (PNVCL53). The size of M-NPs was determined by dynamic light scattering (DLS) and their morphology was confirmed by transmission electron microscopy (TEM). Subsequently, was tested the catalyst efficiency, by the reduction of p-nitrophenol to p-aminophenol, the catalyst could be regenerated about 6 times, proving that system (AuNPs and PdNPs) as capacity for regeneration and can be an effective catalyst. The PdNPs were tested like catalyst in reactions of Suzuki coupling. / A atividade catalítica de estruturas hierárquicas híbridas formadas por nanopartículas metálicas, M-NPs (AuNPs e PdNPs), sintetizadas e estabilizadas por copolímeros em bloco é relatada neste trabalho. A atividade catalítica foi investigada em função da natureza química do copolímero em bloco que as revestem. Uma série de 08 (oito) polímeros estruturalmente relacionados foi utilizada: poli(óxido de etileno)113-b-poli(metacrilato de 2,3-diidroxipropila)30-b-poli(metacrilato de 2-(diisopropilamino)etila)50 (PEO113-b-PG2MA30-b-PDPA50), Poli(óxido de etileno)113-poli [ metacrilato de 2-(dietilamino)etil]50 (PEO113-b-PDEA50), poli(2-metacriloiloxietil fosforilcolina)30-b-poli[metacrilato de 2-(diisopropilamino)etil]60 (PMPC30-b-PDPA60), poli(óxido de etileno)100-b-poli(óxido de propileno)65-b-poli(óxido de etileno)100 (PEO100-b-PPO55-b-PEO100 ou F127), α-tiol-ω-ácido carboxílico poli(N-isopropil acrilamida)113 (HS-PNIPAM113-COOH), poli(oxido de etileno)137-b- poli(4-vinil piridina)45 (PEO137-b-P4VP43) poli(N-vinil caprolactana)94 (PNVCL94) e poli(N-vinil caprolactana)53 (PNVCL53). O tamanho das M-NPs foi determinado por espalhamento de luz (DLS) e sua morfologia comprovada através de análise de microscopia de transmissão (TEM). Sua eficiência foi posteriormente testada na catálise da redução do p-nitrofenol a p-aminofenol. Comprovou-se, mediante á ciclos reacionais, que ambos os sistemas (AuNPs e PdNPs) apresentaram capacidade de regeneração, sendo regenerado 6 vezes, provando ser um catalisador eficiente. As PdNPs foram testadas em reações de acoplamento de Suzuki.