Espectroscopia terahertz: instrumentação e aplicações

Autor(es)

Francisco Senna Vieira

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química
• Data de defesa: 2016-08-18

Membros da banca

Celio Pasquini; Roberto Kawakami Harrop Galvão; Joaquim de Araujo Nobrega; José Alberto Fracassi da Silva; Ronei Jesus Poppi

• Orientador: Celio Pasquini; Flávio Caldas da Cruz

Resumo

A região terahertz compreende a faixa do espectro eletromagnético com frequências entre 0,1 e 10 THz e corresponde a transições vibracionais de baixa energia ¿ interações intermoleculares, fônons ¿ e transições rotacionais puras em gases. Por muitos anos, essa região era conhecida como o THz gap, devido à ausência de instrumentação adequada para realizar medidas de qualidade. Com o advento dos lasers de femtossegundos e de semicondutores com tempo de vida de portadores da ordem de picossegundos, novas tecnologias, como a espectroscopia THz no domínio do tempo (THz-TDS), permitiram grandes avanços na área. No entanto, as aplicações analíticas são até hoje incipientes e, no cenário de pesquisa nacional em Química Analítica, não há ainda trabalhos realizados. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo empregar um espectrômetro THz-TDS com tecnologia asynchronous optical sampling (ASOPS) visando explorar o potencial da técnica e desenvolver métodos analíticos. Paralelamente, um trabalho de cunho instrumental foi realizado durante o estágio no National Institute of Standards and Technology (NIST), visando o desenvolvimento de um espectrômetro THz de alta resolução baseado em pentes de frequência. As aplicações mais promissoras encontradas foram aquelas envolvendo a investigação de cristalinidade de polímeros, tanto naturais ¿ celulose microcristalina (MCC) ¿ quanto sintéticos ¿ polietileno (PE) e politetrafluoroetileno (PTFE). Amostras com diferentes graus de cristalinidade foram produzidas a partir de materiais altamente cristalinos por moagem em moinho de bolas ¿ para MCC e polímeros sintéticos ¿ ou procedimentos de fusão e cristalização ¿ somente para os polímeros sintéticos. Um método analítico para a celulose foi desenvolvido com sucesso, resultando em uma publicação na Analytical Chemistry. Como principais vantagens, destacamse a rapidez de análise e o uso de radiação não ionizante. Resultados qualitativos foram obtidos para os demais polímeros. O desenvolvimento do espectrômetro THz de pentes de frequência também foi bem-sucedido e resultou em uma apresentação oral no Mid Infrared Coherence Sources (MICS) em Long Beach/CA, EUA (AU)

• Processo FAPESP: 13/00502-6 - Desenvolvimento de Métodos Analíticos Baseados em Espectroscopia Terahertz e Construção de um Espectrômetro Terahertz Baseado em Lasers Contínuos.
• Beneficiário: Francisco Senna Vieira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado