Propriedades ópticas não lineares de segunda e terceira ordem de coloides magnéticos

Autor(es)

Eduardo Sell Gonçalves

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física (IF/SBI)
• Data de defesa: 2019-12-02

Membros da banca

Antonio Martins Figueiredo Neto; Alex Fabiano Cortez Campos; Lino Misoguti; Paulo Alberto Nussenzveig; Ricardo Elgul Samad

• Orientador: Antonio Martins Figueiredo Neto

Resumo

Nesse trabalho foram estudadas propriedades ópticas não lineares de segunda e terceira ordens de nanopartículas magnéticas monocristalinas, dispersas em solução coloidal. Foram investigadas soluções comerciais de partículas baseadas em magnetita, Fe3O4, bem como formadas por ferrite de manganês e zinco, Mn0,5Zn0,5Fe2O4, sintetizadas no Instituto de Física da Universidade de São Paulo em colaboração com pesquisadores da Charotar University of Science and Technology, Índia. Nesse caso, em soluções compostas por nanopartículas com formatos esféricos ou cúbicos. Propriedades não lineares de segunda ordem das nanopartículas foram estudadas por meio da técnica de espalhamento hiper Rayleigh, a fim de determinar a hiperpolarizabilidade de primeira ordem. Para a caracterização de propriedades não lineares de terceira ordem, a absorção de dois fótons foi medida por meio da técnica de varredura-Z na configuração aberta. Ademais, as propriedades ópticas lineares foram caracterizadas por espectroscopia linear de transmissão, no intervalo de radiação que abrange do infravermelho próximo ao ultravioleta. Durante os experimentos, campos magnéticos com magnitudes entre 0 Oe e 3100 Oe foram aplicados sobre as amostras. Os experimentos foram realizados com a polarização do feixe incidente na mesma direção das linhas do campo magnético, denominada configuração paralela, e no caso em que as direções da polarização e do campo magnético eram ortogonais, denominada configuração perpendicular. Características estruturais das nanopartículas, assim como sua organização na presença de campo magnético, foram estudadas por meio de medidas de espalhamento de raios X a baixos ângulos. Por meio dos experimentos de espalhamento hiper Rayleigh foi verificado que, para todas as partículas, medidas realizadas com o campo magnético aplicado paralelamente à polarização do laser resultaram em um aumento do valor da hiperpolarizabilidade. Em medidas com o campo aplicado na direção perpendicular, uma diminuição sistemática dos valores medidos foi observada. A seção de choque de absorção de dois fótons seguiu a mesma tendência, aumentando para medidas na configuração paralela e sendo reduzida em medidas no caso perpendicular. Como as nanopartículas estão no estado superparamagnético e livres para girar na solução, a presença do campo induz a orientação das partículas, alinhando o eixo de fácil magnetização de cada nanopartícula ao campo externo. Assim, houve o alinhamento de planos cristalográficos do material. Portanto, medidas na configuração paralela resultam em valores das não linearidades estimuladas nessa direção, enquanto na configuração perpendicular, à média das projeções sobre as outras duas direções ortogonais. Por fim, na ausência de campo magnético, o resultado corresponde à media de todas as orientações. (AU)

• Processo FAPESP: 15/20555-2 - Geração de segundo harmônico por partículas centrossimétricas de colóides magnéticos
• Beneficiário: Eduardo Sell Gonçalves
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado