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Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Compósitos fotônicos formados a partir de nanopartículas dielétricas e metálicas
apresentam grande potencial para a confecção de dispositivos ópticos, bem como na
realização de estudos de Física básica; tais como materiais com índice de refração
negativo (conhecidos como metamateriais), estruturas capazes de propagar plasmons,
sensores plasmônicos capazes de detectar e identificar uma única molécula e sistemas
para armazenamento de informações.
Neste trabalho foram produzidos quatro sistemas nanoestruturados formados por
dispersão coloidal de partículas de sílica, nanopartículas (NPs) de prata por ablação a
laser, NPs de prata no interior de uma matriz polimérica sólida e monocamadas de NPs
de ouro em substratos de vidro e de ouro. Cada sistema possui um potencial individual
para estudos de óptica. Todos os sistemas estudados foram caracterizados por
microscopia eletrônica e técnicas ópticas.
Sabe-se que materiais contendo dispersão coloidal formada por dióxido de
titânio e rodamina, quando excitados pelo segundo harmônico de um laser de Nd:YAG
com duração de pulsos de nanosegundos, podem emitir radiação laser devido ao corante
e devido ao espalhamento múltiplo da emissão fluorescente no interior da amostra. A
fim de se conseguir emissão laser em meios aleatórios utilizando-se partículas de sílica
como centros espalhadores, bem como estudar processos fotoquímicos nesse sistema,
foram preparadas dispersões coloidais de NPs de sílica com diferentes densidades de
partículas e com diferentes diâmetros médios (49, 90, 219 e 490 nm). Os resultados
indicam que o laser aleatório com nanopartículas de sílica degrada mais lentamente do
que quando são utilizadas partículas de dióxido de titânio, como é usual. A razão disto
foi entendida como resultado da redução da absorção não linear das partículas
espalhadoras, devido ao maior gap óptico da sílica.
Para estudos de NPs metálicas em experimentos de óptica básica, a capacidade
de se isolar variáveis tais como, tamanho de partícula, interação química de superfície,
forma geométrica e o índice de refração (n0) do meio hospedeiro, são de fundamental
importância. Foram preparadas NPs metálicas de prata utilizando-se o método de
ablação a laser com o objetivo de se controlar estas variáveis. Obtivemos suspensões
coloidais com diferentes estabilizantes e em diferentes meios como: metanol (n0= 1,32),
água (n0= 1,33), acetona (n0= 1,36), etileno glicol (n0= 1,43) e glicerina (n0= 1,47). As
NPs obtidas seguindo-se este método apresentaram forma esférica e permitiram-nos observar mudanças no plasmon superficial devido a mudanças de estabilização e do
meio hospedeiro. Os resultados verificados mostraram um deslocamento do máximo de
absorção do plasmon em direção ao infravermelho com o aumento no índice de refração
do meio hospedeiro. Variações na intensidade do pico também foram observadas para
diferentes estabilizantes.
A síntese de NPs no interior de matriz polimérica se apresenta como uma
estratégia muito promissora no que diz respeito a estudos de dispositivos plasmônicos.
Para explorar esta possibilidade foram preparadas NPs de prata em matriz sólida de
poliéster na qual o crescimento das NPs foi induzido por irradiação ultravioleta (UV).
Foi estudada a dinâmica de crescimento das NPs utilizando-se espectroscopia de
absorção e microscopia eletrônica de transmissão. Em adição a isto, foi demonstrado um
novo princípio de estocagem de informação em duas (2D) e em três (3D) dimensões,
baseado em plasmônica utilizando-se este compósito. Foi também apresentado um
método químico que torna possível apagar a informação gravada, viabilizando a
reutilização da matriz sólida.
O quarto sistema, formado por uma monocamada de NPs metálicas sobre um
substrato que serve apenas para suportar as NPs metálicas, se apresenta como uma
alternativa bastante desejada no momento, para estudos básicos onde se pretende
analisar e controlar efeitos de grandes aumentos nas propriedades ópticas de moléculas
orgânicas e proteínas. Com o entendimento desses efeitos, será possível utilizar este
sistema para a produção de dispositivos fotônicos, substratos para análise
espectroscópica de uma única molécula, diagnóstico de doenças através de interações
antígeno-anticorpo, bem como imagem celular Raman e de fluorescência com uma
sensibilidade que não é possível através das técnicas de imagens tradicionais. As
amostras foram preparadas utilizando-se técnicas de imobilização de moléculas e
partículas sobre substratos de vidro e de ouro, para tornar possível a anexação de NPs de
ouro através da imersão desses substratos numa suspensão coloidal de ouro. Através do
emprego de moléculas como o Aminopropil-trimetoxisilano (APTMS) foram
produzidos substratos de vidro do uma monocamada de partículas de ouro, e com o uso
do 1, 3 propanoditiol foram produzidos filmes de nanopartículas em substratos de ouro
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/1514 |
| Date | 31 January 2011 |
| Creators | SILVA, Antonio Marcos de Brito |
| Contributors | ARAÚJO, Cid Bartolomeu de |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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