Novo meio espalhador (TiO2@Sílica) para um laser aleatório

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva Júnior, Valdeci Mestre da
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
Texto Completo: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/15421
Resumo: Interest in disordered media has increased in recent years due to its promising applications in solar collectors, photocatalyzers, random lasers and other novel optical devices. In this work, we introduce a new novel core–shell scattering medium for a random laser composed of core-shell TiO2@Silica nanoparticles. The TiO2 particles having an average diameter of 410 nm were coated with a silica shell via of the Stober method using tetraethyl-orthosilicate (TEOS) as the silica precursor. Two kinds of random laser samples were studied, both containing a concentration of 1x10-4 M of Rhodamine 6G (R6G), one smaple with TiO2 scattering nanoparticles and the other with TiO2@Silica coated with a layer of silica. With these samples, the laser action and photodegradation process of the dye and the TiO2 particles we investigated. In addtion, an absorption-emission saturation phenomenon was observed in the random laser composed by TiO2@Silica Nps. A new method or parameter (fraction of absorbed pumping) has been introduced, which opens a new avenue to characterize and study the scattering media. The random lasers composed of core-shell TiO2@Silica showed higher efficiency, lower laser threshold and long photobleaching lifetime. These improvements were attributed to the effects of optical colloidal stability and the light coupling enhancement with the TiO2 scattering medium. Core-shell TiO2@Silica with an appropriate silica shell (thickness and homogeneity) allowed to obtain a colloidal suspension with a significantly high scattering strength. Studies in progress in this strongly scattering media have demonstrated the partial confinement of light ("localization transition"), which represents the confirmation of one of the most interesting phenomena of many bondies physics (highly disordered means) called Anderson Localization.
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Two kinds of random laser samples were studied, both containing a concentration of 1x10-4 M of Rhodamine 6G (R6G), one smaple with TiO2 scattering nanoparticles and the other with TiO2@Silica coated with a layer of silica. With these samples, the laser action and photodegradation process of the dye and the TiO2 particles we investigated. In addtion, an absorption-emission saturation phenomenon was observed in the random laser composed by TiO2@Silica Nps. A new method or parameter (fraction of absorbed pumping) has been introduced, which opens a new avenue to characterize and study the scattering media. The random lasers composed of core-shell TiO2@Silica showed higher efficiency, lower laser threshold and long photobleaching lifetime. These improvements were attributed to the effects of optical colloidal stability and the light coupling enhancement with the TiO2 scattering medium. Core-shell TiO2@Silica with an appropriate silica shell (thickness and homogeneity) allowed to obtain a colloidal suspension with a significantly high scattering strength. Studies in progress in this strongly scattering media have demonstrated the partial confinement of light ("localization transition"), which represents the confirmation of one of the most interesting phenomena of many bondies physics (highly disordered means) called Anderson Localization.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESO interesse por meios desordenados aumentou nos últimos anos devido às suas promissoras aplicações em células solares, fotocatalisadores, lasers aleatórios e em outros novos dispositivos ópticos. Neste trabalho, introduzimos um novo meio espalhador para laser aleatório, composto de nanopartículas núcleo-casca TiO2@Sílica. As partículas de TiO2 com um diâmetro médio de 410 nm foram revestidas com uma casca de sílica através do método de Stober, usando o precursor da sílica ortosilicato de tetraetilo. Foram estudados dois tipos de amostras para fabricação do laser aleatório, ambos contendo uma concentração de 1x10-4 M de Rodamina 6G (R6G), uma amostra com nanopartículas espalhadoras de TiO2 e a outra com TiO2 cobertas com uma camada de sílica (TiO2@Sílica). Com estas amostras, foram investigadas a ação laser e o processo de fotodegradação do corante e das partículas de TiO2. Além disso, foi observado um fenômeno de saturação por absorção/emissão no laser aleatório composto de nanopartículas de TiO2@Sílica. Foi introduzido um novo método ou parâmetro (fração de luz absorvida), que abre um caminho complemetar para caracterizar e estudar os meios espalhadores. O laser aleatóro composto de nanopartículas de TiO2@Sílica mostrou uma maior eficiência, menor limiar laser e um maior tempo de fotodegradação. Estas melhorias foram atribuídas aos efeitos de estabilidade coloidal óptico e o melhoramento do acoplamento da luz com o meio espalhador TiO2. Uma camada apropriada de sílica (espessura e homogenidade) sobre as nanopartículas TiO2 (TiO2@Sílica) permitiu a obtenção de uma suspensão coloidal com um poder de espalhamento siginificamente alto. Estudos em andamento neste meio fortemente espalhador demonstraram o confinamento parcial da luz (“transição para localização”), o que representa a confirmação de um dos fenômenos mais interessantes da física de muitos corpos (meios altamente desordenados) denominado localização de Anderson (“Anderson Localization”).Universidade Federal da ParaíbaBrasilFísicaPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFPBOliveira, Paulo Cesar dehttp://lattes.cnpq.br/6228130121843258Silva Júnior, Valdeci Mestre da2019-08-28T21:11:21Z2019-08-282019-08-28T21:11:21Z2014-12-19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/15421porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2019-08-28T21:11:21Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/15421Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2019-08-28T21:11:21Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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description Interest in disordered media has increased in recent years due to its promising applications in solar collectors, photocatalyzers, random lasers and other novel optical devices. In this work, we introduce a new novel core–shell scattering medium for a random laser composed of core-shell TiO2@Silica nanoparticles. The TiO2 particles having an average diameter of 410 nm were coated with a silica shell via of the Stober method using tetraethyl-orthosilicate (TEOS) as the silica precursor. Two kinds of random laser samples were studied, both containing a concentration of 1x10-4 M of Rhodamine 6G (R6G), one smaple with TiO2 scattering nanoparticles and the other with TiO2@Silica coated with a layer of silica. With these samples, the laser action and photodegradation process of the dye and the TiO2 particles we investigated. In addtion, an absorption-emission saturation phenomenon was observed in the random laser composed by TiO2@Silica Nps. A new method or parameter (fraction of absorbed pumping) has been introduced, which opens a new avenue to characterize and study the scattering media. The random lasers composed of core-shell TiO2@Silica showed higher efficiency, lower laser threshold and long photobleaching lifetime. These improvements were attributed to the effects of optical colloidal stability and the light coupling enhancement with the TiO2 scattering medium. Core-shell TiO2@Silica with an appropriate silica shell (thickness and homogeneity) allowed to obtain a colloidal suspension with a significantly high scattering strength. Studies in progress in this strongly scattering media have demonstrated the partial confinement of light ("localization transition"), which represents the confirmation of one of the most interesting phenomena of many bondies physics (highly disordered means) called Anderson Localization.
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