Vidros, fibras ópticas e compósitos luminescentes para sensoriamento óptico e aplicações fotônicas

Autor(es)

Renato Grigolon Capelo

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos (IQSC/BT)
• Data de defesa: 2024-12-17

Membros da banca

Juliana Mara Pinto de Almeida; Maggy Dutreilh Colas; Danilo Manzani; Younes Messaddeq; Frédéric Smektala

• Orientador: Danilo Manzani

Resumo

Este trabalho explora o design, a síntese e a aplicação de materiais vítreos e compósitos luminescentes para aplicação em detecção óptica e dispositivos fotônicos. A pesquisa tem foco no desenvolvimento de novos materiais opticamente ativos usando matrizes de vidros óxidos adequadas para a fabricação de fibras ópticas, como vidros teluritos e fosfatos, que são modificadas a fim de aprimorar suas propriedades ópticas e térmicas. A introdução de modificadores de rede, particularmente fluoretos, resulta em sistemas vítreos com maior transparência e estabilidade química apropriada. Essas matrizes foram dopadas com íons terras raras (TR3+) e nanopartículas, além de servirem como substratos para o crescimento de polímeros de coordenação (PC) luminescentes, possibilitando a produção de novos compósitos vidro@PC com potencial significativo para sensoriamento químico. Uma abordagem sistemática foi empregada a fim de caracterizar essas matrizes vítreas usando técnicas como difração de raios X, espectroscopia Raman, ressonância magnética nuclear em estado sólido e espectroscopia de absorção, obtendo informações detalhadas sobre suas propriedades estruturais, ópticas e térmicas. A síntese de vidros fosfatos opticamente ativos co-dopados com TR3+ demonstrou sua capacidade de promover a luminescência por conversão ascendente (upconversion), atestando seu potencial como material hospedeiro para aplicações em fotônica. A pesquisa também destaca o desenvolvimento de compósitos vidro@PC, sintetizados por meio de crescimento in situ em monólitos de vidro e fibras ópticas. Esses compósitos exibem respostas luminescentes significativas a compostos carbonílicos, como a acetona e a 2-pentanona, demonstrando seu potencial para sensoriamento químico. Além disso, as fibras ópticas recobertas permitem a transmissão dos sinais luminescentes por longas distâncias, viabilizando a detecção de maneira remota e em tempo real. Assim, esta tese contribui para o desenvolvimento de novos materiais luminescentes e sensores baseados em fibras ópticas, oferecendo uma plataforma versátil para novos tipos de sensores ópticos e dispositivos fotônicos. (AU)

• Processo FAPESP: 20/12280-1 - Guias de ondas à base de vidros óxidos de metais pesados para sensoriamento óptico de gases na região do UV-Vis
• Beneficiário: Renato Grigolon Capelo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado