Vidros, fibras ópticas e compósitos luminescentes para sensoriamento óptico e aplicações fotônicas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Capelo, Renato Grigolon
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
fibras ópticas
fotônica
optical fibers
optical sensing
oxide glasses
photonics
sensoriamento óptico
vidros óxidos
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-19022025-084124/
Resumo: Este trabalho explora o design, a síntese e a aplicação de materiais vítreos e compósitos luminescentes para aplicação em detecção óptica e dispositivos fotônicos. A pesquisa tem foco no desenvolvimento de novos materiais opticamente ativos usando matrizes de vidros óxidos adequadas para a fabricação de fibras ópticas, como vidros teluritos e fosfatos, que são modificadas a fim de aprimorar suas propriedades ópticas e térmicas. A introdução de modificadores de rede, particularmente fluoretos, resulta em sistemas vítreos com maior transparência e estabilidade química apropriada. Essas matrizes foram dopadas com íons terras raras (TR3+) e nanopartículas, além de servirem como substratos para o crescimento de polímeros de coordenação (PC) luminescentes, possibilitando a produção de novos compósitos vidro@PC com potencial significativo para sensoriamento químico. Uma abordagem sistemática foi empregada a fim de caracterizar essas matrizes vítreas usando técnicas como difração de raios X, espectroscopia Raman, ressonância magnética nuclear em estado sólido e espectroscopia de absorção, obtendo informações detalhadas sobre suas propriedades estruturais, ópticas e térmicas. A síntese de vidros fosfatos opticamente ativos co-dopados com TR3+ demonstrou sua capacidade de promover a luminescência por conversão ascendente (upconversion), atestando seu potencial como material hospedeiro para aplicações em fotônica. A pesquisa também destaca o desenvolvimento de compósitos vidro@PC, sintetizados por meio de crescimento in situ em monólitos de vidro e fibras ópticas. Esses compósitos exibem respostas luminescentes significativas a compostos carbonílicos, como a acetona e a 2-pentanona, demonstrando seu potencial para sensoriamento químico. Além disso, as fibras ópticas recobertas permitem a transmissão dos sinais luminescentes por longas distâncias, viabilizando a detecção de maneira remota e em tempo real. Assim, esta tese contribui para o desenvolvimento de novos materiais luminescentes e sensores baseados em fibras ópticas, oferecendo uma plataforma versátil para novos tipos de sensores ópticos e dispositivos fotônicos.
id USP_eb48a97bfc988d0b4665bf7fa709ebd3
oai_identifier_str oai:teses.usp.br:tde-19022025-084124
network_acronym_str USP
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository_id_str
spelling Vidros, fibras ópticas e compósitos luminescentes para sensoriamento óptico e aplicações fotônicasLuminescent glasses, optical fibers and composites for optical sensing and photonic applicationsfibras ópticasfotônicaoptical fibersoptical sensingoxide glassesphotonicssensoriamento ópticovidros óxidosEste trabalho explora o design, a síntese e a aplicação de materiais vítreos e compósitos luminescentes para aplicação em detecção óptica e dispositivos fotônicos. A pesquisa tem foco no desenvolvimento de novos materiais opticamente ativos usando matrizes de vidros óxidos adequadas para a fabricação de fibras ópticas, como vidros teluritos e fosfatos, que são modificadas a fim de aprimorar suas propriedades ópticas e térmicas. A introdução de modificadores de rede, particularmente fluoretos, resulta em sistemas vítreos com maior transparência e estabilidade química apropriada. Essas matrizes foram dopadas com íons terras raras (TR3+) e nanopartículas, além de servirem como substratos para o crescimento de polímeros de coordenação (PC) luminescentes, possibilitando a produção de novos compósitos vidro@PC com potencial significativo para sensoriamento químico. Uma abordagem sistemática foi empregada a fim de caracterizar essas matrizes vítreas usando técnicas como difração de raios X, espectroscopia Raman, ressonância magnética nuclear em estado sólido e espectroscopia de absorção, obtendo informações detalhadas sobre suas propriedades estruturais, ópticas e térmicas. A síntese de vidros fosfatos opticamente ativos co-dopados com TR3+ demonstrou sua capacidade de promover a luminescência por conversão ascendente (upconversion), atestando seu potencial como material hospedeiro para aplicações em fotônica. A pesquisa também destaca o desenvolvimento de compósitos vidro@PC, sintetizados por meio de crescimento in situ em monólitos de vidro e fibras ópticas. Esses compósitos exibem respostas luminescentes significativas a compostos carbonílicos, como a acetona e a 2-pentanona, demonstrando seu potencial para sensoriamento químico. Além disso, as fibras ópticas recobertas permitem a transmissão dos sinais luminescentes por longas distâncias, viabilizando a detecção de maneira remota e em tempo real. Assim, esta tese contribui para o desenvolvimento de novos materiais luminescentes e sensores baseados em fibras ópticas, oferecendo uma plataforma versátil para novos tipos de sensores ópticos e dispositivos fotônicos.This work explores the design, synthesis, and application of luminescent glassy materials and composites for optical sensing and photonic technologies. The research focuses on developing novel optically active materials using oxide glass matrices suitable for fiber drawing, such as tellurite and phosphate glasses, which are modified to improve their optical and thermal properties. The introduction of network modifiers, particularly fluorides, results in glass systems with increased transparency and appropriate chemical stability. These matrices were doped with rare-earth ions (RE3+) and nanoparticles, and they also served as substrates for the growth of luminescent coordination polymers (Ln-CPs), enabling the production of new glass@Ln-CP composites with significant potential for chemical sensing. A systematic approach was employed to characterize these glass matrices using techniques such as X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, solid-state nuclear magnetic resonance (NMR), and absorption spectroscopy, providing insights into their structural, optical, and thermal properties. The synthesis of optically active phosphate glasses co-doped with RE3+ demonstrated the capability to promote upconversion (UC) luminescence, highlighting their potential for photonic applications. The research also emphasizes the development of glass@Ln-CP composites, synthesized through in situ growth on glass substrates and optical fibers. These composites exhibit strong luminescent responses to carbonyl compounds like acetone and 2-pentanone, demonstrating their potential for chemical sensing. Furthermore, coated optical fibers enable the transmission of luminescent signals over long distances, facilitating real-time and remote detection of analytes. Thus, this thesis contributes to the development of new luminescent materials and fiber-optic-based sensors, offering a versatile platform for innovative optical sensors and photonic devices.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPManzani, DaniloCapelo, Renato Grigolon2024-12-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-19022025-084124/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-02-19T13:37:02Zoai:teses.usp.br:tde-19022025-084124Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-02-19T13:37:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
dc.title.none.fl_str_mv Vidros, fibras ópticas e compósitos luminescentes para sensoriamento óptico e aplicações fotônicas
Luminescent glasses, optical fibers and composites for optical sensing and photonic applications
title Vidros, fibras ópticas e compósitos luminescentes para sensoriamento óptico e aplicações fotônicas
spellingShingle Vidros, fibras ópticas e compósitos luminescentes para sensoriamento óptico e aplicações fotônicas
Capelo, Renato Grigolon
fibras ópticas
fotônica
optical fibers
optical sensing
oxide glasses
photonics
sensoriamento óptico
vidros óxidos
title_short Vidros, fibras ópticas e compósitos luminescentes para sensoriamento óptico e aplicações fotônicas
title_full Vidros, fibras ópticas e compósitos luminescentes para sensoriamento óptico e aplicações fotônicas
title_fullStr Vidros, fibras ópticas e compósitos luminescentes para sensoriamento óptico e aplicações fotônicas
title_full_unstemmed Vidros, fibras ópticas e compósitos luminescentes para sensoriamento óptico e aplicações fotônicas
title_sort Vidros, fibras ópticas e compósitos luminescentes para sensoriamento óptico e aplicações fotônicas
author Capelo, Renato Grigolon
author_facet Capelo, Renato Grigolon
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Manzani, Danilo
dc.contributor.author.fl_str_mv Capelo, Renato Grigolon
dc.subject.por.fl_str_mv fibras ópticas
fotônica
optical fibers
optical sensing
oxide glasses
photonics
sensoriamento óptico
vidros óxidos
topic fibras ópticas
fotônica
optical fibers
optical sensing
oxide glasses
photonics
sensoriamento óptico
vidros óxidos
description Este trabalho explora o design, a síntese e a aplicação de materiais vítreos e compósitos luminescentes para aplicação em detecção óptica e dispositivos fotônicos. A pesquisa tem foco no desenvolvimento de novos materiais opticamente ativos usando matrizes de vidros óxidos adequadas para a fabricação de fibras ópticas, como vidros teluritos e fosfatos, que são modificadas a fim de aprimorar suas propriedades ópticas e térmicas. A introdução de modificadores de rede, particularmente fluoretos, resulta em sistemas vítreos com maior transparência e estabilidade química apropriada. Essas matrizes foram dopadas com íons terras raras (TR3+) e nanopartículas, além de servirem como substratos para o crescimento de polímeros de coordenação (PC) luminescentes, possibilitando a produção de novos compósitos vidro@PC com potencial significativo para sensoriamento químico. Uma abordagem sistemática foi empregada a fim de caracterizar essas matrizes vítreas usando técnicas como difração de raios X, espectroscopia Raman, ressonância magnética nuclear em estado sólido e espectroscopia de absorção, obtendo informações detalhadas sobre suas propriedades estruturais, ópticas e térmicas. A síntese de vidros fosfatos opticamente ativos co-dopados com TR3+ demonstrou sua capacidade de promover a luminescência por conversão ascendente (upconversion), atestando seu potencial como material hospedeiro para aplicações em fotônica. A pesquisa também destaca o desenvolvimento de compósitos vidro@PC, sintetizados por meio de crescimento in situ em monólitos de vidro e fibras ópticas. Esses compósitos exibem respostas luminescentes significativas a compostos carbonílicos, como a acetona e a 2-pentanona, demonstrando seu potencial para sensoriamento químico. Além disso, as fibras ópticas recobertas permitem a transmissão dos sinais luminescentes por longas distâncias, viabilizando a detecção de maneira remota e em tempo real. Assim, esta tese contribui para o desenvolvimento de novos materiais luminescentes e sensores baseados em fibras ópticas, oferecendo uma plataforma versátil para novos tipos de sensores ópticos e dispositivos fotônicos.
publishDate 2024
dc.date.none.fl_str_mv 2024-12-17
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-19022025-084124/
url https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-19022025-084124/
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv
dc.rights.driver.fl_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.coverage.none.fl_str_mv
dc.publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
dc.source.none.fl_str_mv
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
instname:Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
instname_str Universidade de São Paulo (USP)
instacron_str USP
institution USP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)
repository.mail.fl_str_mv virginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.br
_version_ 1839839150059028480

Registros relacionados