00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IF - INSTITUTO DE FÍSICA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IF
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Tipo: Dissertação
Título: Nonlinear and electro-optical properties of liquid crystal systems doped with gold nanorods
Título(s) alternativo(s): Propriedades não-lineares e eletro-ópticas de sistemas líquido-cristalinos dopados com nanobastões de ouro
Autor(es): Melo, Pedro Victor Bulhões Barros Portela de
Primeiro Orientador: Oliveira, Italo Marcos Nunes de
metadata.dc.contributor.referee1: Lyra , Marcelo Leite
metadata.dc.contributor.referee2: Gouveia Neto, Artur da Silva
metadata.dc.contributor.referee3: Moraes, Fernando Jorge Sampaio
Resumo: O presente trabalho ́e voltado para a investigação das propriedades de reorientação e ópticas não-lineares de amostras de 8CB dopadas com nanobastões de ouro em distintas razões de comprimento por raio (razão de aspecto). Utilizando a técnica de Z-scan, os mecanismos responsáveis pelas distorções de fase e absorção não-linear em amostras com ancoramento homeotroópico são avaliados. Nossos resultados revelam que efeitos térmicos são o principal fenômeno causando distorções na frente de onda do feixe para incidência normal. Quando o regime oblíquo e considerado, contribuições não-linearidades no índice de refração desempenham um papel maior nas distorções de fase, devido `a reorientação do diretor de campo distante causada pelo campo elétrico da luz incidente. A dependência com a temperatura das contribuições de χ (3) para a não-linearidade são investigadas, onde um comportamento anômalo do índice de refração não-linear é observado próximo da transição de fase nemática-esmética-A. Além disto, um aumento gradual em valor absoluto do coeficiente de absorção não-linear surge em temperaturas onde a ordem esmética é bem estabelecida. Além disso, os efeitos da razão de aspecto nas propriedades viscoelásticas de células nemáticas twist submissas a um campo elétrico AC são exploradas, com uma redução na voltagem limiar de reorientação sendo observada quando impurezas são introduzidas na amostra. Uma redução dos tempos de reorientação é observada para amostras contendo nanobastões comparado com a amostra pura, com um efeito mais pronunciado no sistema contendo as nanopartículas mais alongadas. A banda de extinção plasmônica longitudinal é excitada com o objetivo de avaliar as contribuições da ressonância plasmônica de superfície para os tempos de reorientação. As condições de Gooch-Tarry e mínimos de Mauguin são explorados com o intuito de extrair a dependência térmica da birrefringência nemática das amostras, com uma redução da descontinuidade do parâmetro de ordem nemático sendo observada para materiais dopados. Uma discussão da relação entre a introdução de nanobastões de ouro e a ordem líquida-cristalina e investigada, revelando a possibilidade de novas aplicações para sistemas plasmônicos.
Abstract: The present study is devoted to the investigation of the reorientation and nonlinear optical properties of 8CB liquid crystal samples doped with gold nanorods with distinct width to length ratios (aspect ratios). By using the Z-scan technique, the mechanisms behind phase distortions and nonlinear absorption by samples under homeotropic anchoring conditions are evaluated. Our results reveal that thermal effects are the leading phenomena causing distortions in the incident beam wavefront for normal light incidence. When the oblique incidence regime is concerned, nonlinearities in the refractive index play a larger role in phase shifts, due to the reorientation of the far-field director caused by the electric field of impinging light. The temperature dependence of χ (3) nonlinearities are investigated, where an anomalous behavior of the nonlinear refractive index is observed close to the nematic-smectic-A phase transition. In addition, a gradual increase in magnitude of the nonlinear absorption coefficient appears at temperatures where the smectic order is well-established. Furthermore, the effects of gold nanorod aspect ratio in the viscoelastic properties of twisted nematic cells under an AC electric field are explored, with a reduction in the Freedericksz threshold voltage being accounted as impurities are introduced in the sample. A decrease of reorientation times is reported for samples containing gold nanorods compared to the undoped liquid crystal, with a further reduction in the system containing more elongated nanoparticles. The longitudinal plasmonic extinction band was also excited in order to evaluate the contributions of the surface plasmon resonance to switch times. The Gooch-Tarry conditions and Mauguin minima are also exploited to extract the thermal dependence of the nematic birefringence of samples, where a decreased discontinuity in the nematic order parameter is observed for doped materials. A thorough discussion of the interplay between the introduction of gold nanorods and the liquid-crystalline order is performed, unveiling the possibility of novel applications for plasmonic systems.
Palavras-chave: Cristais líquidos
Nanobastões de ouro
Reorientação nemática
Liquid crystals
Gold nanorods
Nematic reorientation
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: eng
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Citação: MELO, Pedro Victor Bulhões Barros Portela de. Nonlinear and electro-optical properties of liquid crystal systems doped with gold nanorods. 2019. 105 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/7688
Data do documento: 16-jul-2019
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