[pt] Cristais líquidos são amplamente utilizados atualmente em telas e filtros. Contudo, o alinhamento dos cristais líquidos possui uma resposta relativamente lenta (da ordem de milissegundos) devido à necessidade da interação entre vizinhos próximos. Em contrapartida, nanobastões de ouro são capazes de alinhar-se a um campo elétrico, mesmo quando isolados, devido à sua susceptibilidade elétrica elevada comparada a dos cristais líquidos, apresentando uma resposta de alinhamento significativamente mais rápida que a dos cristais líquidos. A forma alongada dos nanobastões faz com que sua absorção e seu espalhamento de luz, ocasionados pelo efeito de Ressonância de Plasmon de Superfície Localizado (Localized Surface Plasmon Resonance – LSPR), sejam altamente dependentes da orientação relativa dos nanobastões à polarização da luz incidente. Por isso, suspensões de nanobastões têm se tornado um novo paradigma em controle de luz por alinhamento induzido por campo elétrico. Neste trabalho, é apresentado um estudo da dinâmica de alinhamento dos nanobastões, por meio de medidas de transmissão de luz por um componente que permite a interação da luz com a suspensão de nanobastões enquanto sob influência de um campo elétrico de alinhamento. Foi encontrado um tempo de resposta de 1,5 microssegundos, 3 ordens de grandeza mais rápido que o de cristais líquidos comuns. Um segundo experimento foi realizado com um componente com dois pares de eletrodos transversais, no qual foi possível eliminar a relaxação lenta do sistema, demonstrando assim um chaveamento óptico digital com tempo de resposta da ordem de 110 Newton vezes segundo. Dois modelos teóricos foram propostos para descrever a dinâmica de alinhamento dos nanobastões e foi demonstrado que ambos os modelos ajustam bem os dados experimentais. Apresentamos também uma relação de equivalência entre os dois modelos. / [en] Liquid crystals are widely used nowadays in displays and optical filters. However, the alignment of liquid crystals has a relatively slow switching response (of the order of milliseconds) due to the near-neighbor interaction. In contrast, the high electrical susceptibility of a single gold nanorod enables its alignment to an external electric field, presenting a significantly faster switching response than that of liquid crystals. The elongated form of the nanorods makes their absorption and scattering, caused by the Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) effect, to be highly dependent on their orientation relative to the light polarization. Therefore, gold nanorod suspensions have become a new paradigm in light control by electric field-induced alignment. In this work, a study of the alignment dynamics of nanorods is presented, by means of light transmission measurements by a component that allows the interaction of light with the suspension of nanorods while under the influence of an electric field of alignment. An alignment time of 1.5 microseconds was found, which is 3 orders of magnitude smaller than traditional liquid crystal alignment mechanism response time. A second experiment was carried out with a component with two pairs of transverse electrodes, in which it was possible to eliminate the slow relaxation of the system, thus demonstrating a digital optical switch with response of the order of 110 Newton second. Two theoretical models were proposed to describe the alignment dynamics of the nanorods and it was demonstrated that both models fit well the experimental data. An equivalence relation between the two models is presented.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:36033 |
| Date | 09 January 2019 |
| Creators | LEONARDO DE FARIAS ARAUJO |
| Contributors | ISABEL CRISTINA DOS SANTOS CARVALHO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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