Não-linearidade óptica de terceira ordem de líquidos orgânicos e colóides com nanobastões de ouro

Abstract

Com a criação do laser e, por consequência, o surgimento de uma nova área de pesquisa chamada óptica não linear (NL), passou-se a estudar a resposta óptica NL dos mais diver- sos materiais por causa das suas inúmeras implicações científicas e tecnológicas. Um grande número de fenômenos NL estão associados a não linearidades de segunda e terceira ordem, diversas técnicas experimentais foram aperfeiçoadas ao longo das últimas décadas, no intuito de quantificar estes fenômenos. Dentre elas, a técnica Z-scan é a mais utilizada para deter- minar o índice de refração NL (n2) e coeficiente de absorção NL (α2) de terceira ordem em materiais centrossimétricos. Neste trabalho, buscamos estudar a resposta óptica NL de na- nocompósitos plasmônicos (NCPs), mais especificamente nanobastões de ouro (Au-NBs) em água, originadas por efeitos termo-ópticos. Para isso, utilizamos uma variação da técnica Z- scan que permite caracterizar simultaneamente a resposta termo-óptica dos materiais através da difusividade térmica (DT ) e do coeficiente termo-óptico do índice de refração (dn/dT), chamada de técnica "Thermal Managing Z-scan" (TM Z-scan). Primeiramente, verificamos a aplicabilidade da técnica através de medidas com solventes já caracterizados na literatura e, a partir disso, aplicamos a mesma metodologia aos coloides com nanobastões de ouro, variando sua razão de aspecto (RA) e fator de preenchimento (f). Todos os experimentos foram realiza- dos com um laser de Titânio-Safira (814nm, 76MHz, 100fs) durante um tempo de iluminação da amostra de 5,5 ms a cada 55 ms. Os resultados obtidos foram associados a não-linearidades efetivas de terceira ordem das amostras, originadas principalmente por efeitos termo-opticos. Os valores medidos de DT , dn/dT e n2, dos solventes, estão de acordo com os valores repor- tados na literatura para experimentos em comprimentos de onda semelhantes. Enquanto que para as suspensões contendo Au-NB, representam uma nova caracterização termo-óptica nas condições experimentais adotadas, além de exibirem alta resposta NL através do n2 mesmo monitorado em uma intensidade baixa, evidenciando seu potencial para aplicações nos campos da fotônica e dispositivos plasmônicos.