Investigação de efeitos ópticos não lineares de terceira e quinta ordens em colóides metálicos

Abstract

Coloides contendo nanopartículas metálicas são de amplo interesse para aplicações em áreas como fotônica ou plasmônica por apresentarem grande susceptibilidade óptica e resposta temporal ultrarrápida. Estes materiais são atraentes para aplicações de chaveamento e computação óptica, além de poderem ser usados para funções biomédicas como “genomics research” e “targeting” onde se exploram propriedades associadas aos plasmons superficiais das nanopartículas. Nesta Dissertação são analisados dois efeitos ópticos relacionados diretamente à existência do índice de refração não linear em coloides com nanopartículas de prata. Para isto foi utilizado o segundo harmônico de um laser de Nd:YAG cujo comprimento de onda é 532 nm. No primeiro estudo, utilizamos o efeito de Autofocalização para obter as susceptibilidades efetivas de terceira, c(3) e f f , e de quinta ordem, c(5) e f f , de coloides contendo nanopartículas de prata em acetona usando a técnica de Varredura-Z. Variando a concentração das nanopartículas na solução, podemos observar que, devido aos sinais opostos dos índices de refração não lineares das nanopartículas e do solvente, existe certa concentração na qual o índice de refração de terceira ordem do coloide, n2 µ Rec(3) e f f , se anula existindo ainda uma contribuição por parte do índice de refração de quinta ordem, n4 µ Rec(5) e f f . No outro estudo, foi explorado o efeito de Automodulação de fase espacial no coloide, mediante a análise da formação e evolução de padrões de difração de um feixe gaussiano que atravessa a amostra. Foi possível observar que a variação de fase induzida pelo índice de refração não linear, não tem um comportamento linear com a intensidade, verificando assim, as contribuições de termos de altas ordens.