Geração de segundo harmónico em nanofibras poliméricas dopadas com cristais orgânicos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Mota, Inês Saavedra Almeida Barros
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/45618
Resumo: Dissertação de mestrado em Física (área de especialização Física Fundamental)
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spelling Geração de segundo harmónico em nanofibras poliméricas dopadas com cristais orgânicosGeração de segundo harmónicoCristais orgânicosElectrospinningSecond harmonic generation (SHG)Organic crystalsCiências Naturais::Ciências FísicasDissertação de mestrado em Física (área de especialização Física Fundamental)Os cristais orgânicos têm sido alvo de um especial interesse tecnológico, por apresentarem não-linearidades óticas superiores aos materiais cristalinos inorgânicos. A para-nitroanilina (pNA) é um cristal orgânico que tem sido bastante estudado, pois apresenta uma elevada hiperpolarizabilidade. Contudo, esta cristaliza numa estrutura centro-simétrica, proibindo a ocorrência de respostas óticas não-lineares, como a Geração de Segundo Harmónico (SHG). Verificou-se, porém, que quando estes cristais estão incorporados em nanofibras produzidas pelo processo de electrospin- ning, é medido um alto sinal de SHG. Esta tese tem, assim, como objetivo principal compreender a origem física desta resposta não-linear elevada. Para tal, foram conduzidos dois estudos. O primeiro consiste na criação de um modelo fenomenológico, que pressupõe que a geração de segundo harmónico e proveniente das superfícies, onde existe quebra de centro-simetria do interior do cristal. O segundo estudo procura compreender como o sinal de SHG é afetado com a variação de parâmetros no processo de electrospinning. Para além disso, compara-se o sinal das fibras de pNA com o sinal gerado por nanofibras dopadas com outros cristais orgânicos da mesma família da pNA. Esta análise ser a feita recorrendo aos resultados obtidos através da difracção de raios-X, microscopia electrónica de varrimento e polarimetria de SHG. A medição de um sinal de SHG a partir das nanofibras dopadas com cristais de para-nitroanilina, obtidas por electrospinning, revelou que estas são um gerador de segundo harmónico com bastante potencial, quando são ajustados certos parâmetros do processo mencionado, como o diâmetro de agulha, a taxa de deposição, o potencial aplicado, a concentração do cristal de pNA e o polímero escolhido. Verificou-se, também, uma elevada diferença entre os valores previstos teoricamente através do modelo fenomenológico criado e os valores estimados experimentalmente. Desta forma, o sinal de SHG medido não ser a unicamente proveniente das superfícies do cristal. Aponta-se para uma possível contribuição multipolar ou para um eventual sinal proveniente de uma nova fase que cresce entre as superfícies dos cristais e o polímero e cuja presença não e detetada na difracção de raios-X.Organic crystals have been the focus of a special technological interest, because they present optical nonlinearities superior to inorganic crystalline materials. Paranitroaniline (pNA) is an organic crystal that has been extensively studied due to the fact that it presents a high hyperpolarizability. However, it crystallizes in a centersymmetrical structure, preventing the occurrence of nonlinear optical responses, such as Second Harmonic Generation (SHG). It was found, however, that when these crystals are incorporated into nano bers produced by the electrospinning process, a high SHG signal is measured. Thus, the main objective of this thesis is to understand the physical origin of this high non-linear response. To achieve this goal, two studies were conducted. The rst approaches the creation of a phenomenological model, which assumes that the second harmonic generation is coming from areas where there is a break in the center symmetry in the crystal interior. The second study seeks to understand how the SHG signal is a ected with varying parameters in the electrospinning process and the use of other organic crystals from the same family of pNA in the bers. This analysis will be done using the results obtained by X-ray di raction, scanning electron microscopy and SHG polarimetry. The measurement of the SHG signal from nano bers doped with para-nitroaniline crystals obtained by electrospinning, revealed that these are a second harmonic generator with plenty of potential, when certain parameters of that process are adjusted, as the needle diameter, the deposition rate, the applied potential, the concentration of pNA crystal and polymer selected. It was also found a large di erence between the values experimentally estimated and the values predicted by the created phenomenological model. Thus, it seems that the SHG signal measured does not arise only from the surfaces of the crystal. It is conjectured the existence of a multipolar contribution or a signal from a new phase that grows between the surfaces of the crystals and the polymer and whose presence is not detected in X-ray di raction.Belsley, M.Gomes, E. MatosUniversidade do MinhoMota, Inês Saavedra Almeida Barros2016-12-132016-12-13T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/45618por201619440info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:26:20Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/45618Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:20:45.570211Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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