Banca de DEFESA: DAYVID MELLO NASCIMENTO

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE: DAYVID MELLO NASCIMENTO
DATA : 29/09/2024
HORA: 14:00
LOCAL: Através de Videoconferência
TÍTULO:

Análise dos efeitos de luz parcialmente coerente em medidas de termometria por luminescência

PALAVRAS-CHAVES:

Íons Lantanídeos. Mecanismos de Conversão de Energia. Espectroscopia
Óptica. Estatística da Luz. Termometria Óptica.

PÁGINAS: 107
RESUMO:

Sistemas luminescentes que apresentam processos multifotônicos são objeto de grande interesse
e aplicabilidade em diversas áreas da Ciência e da tecnologia. Todavia, o grande número
de estados excitados que podem ser acessados por fontes de luz acessíveis e a alta probabilidade
de decaimento radiativo partindo de tais estados faz com que não seja incomum observar
sobreposições espectrais provenientes de bandas de emissão distintas, principalmente ligadas
a processos multifotônicos de diferente ordens e processos. Esse fenômeno pode prejudicar
severamente a análise de resultados experimentais, como, por exemplo, nas medidas de temperatura
na termometria por luminescência. Por exemplo, já foi mostrado pelo nosso grupo
que desconsiderar os efeitos das contribuições da banda de três fótons nas bandas detectadas
pode acarretar problemas sérios na interpretação dos resultados de medidas de Luminescence
Intensity Ratio (LIR).
No presente trabalho, pretende-se investigar como a coerência espacial parcial da luz
utilizada para excitação afeta a LIR. Este é um aspecto pouco explorado na literatura, mas que
é de grande interesse para a nanotermometria. Por exemplo, a coerência espacial varia quando
a luz propaga em materiais biológicos, de forma que compreender tais efeitos é importante
para aplicações.
Para verificar tais efeitos experimentalmente, foi utilizado um feixe contínuo no infravermelho
próximo (977 nm) como fonte de excitação de uma amostra de nanopartículas de
NaYF4 codopadas com Yb3+ e Er3+ suspensas em tolueno. Afim de emular os efeitos da
luz propagando-se em materiais difusores, tal como tecidos biológicos, foram utilizados filtros
difusores que imprimem padrões de fase aleatória sobre a frente de onda. Inicialmente foi caracterizada
a intensidade da luz emitida em cada linha de emissão em função da excitação,
com a amostra mantida em temperatura constante. Neste primeiro conjunto de resultados, foi
observado que cada emissão possui uma dependência diferente com a potência de excitação,
a depender do estado de coerência da frente de onda. As emissões termicamente acopladas
(iniciadas nos niveis 2H11/2 e 4S3/2) variam de forma semelhante. No entanto, a luminescência
associada à excitação por três fótons, originada a partir do nível 2H9/2, varia de forma distinta
daquela dos níveis termicamente acoplados. Em particular, foi observado que nos casos de coerência
espacial parcial, a emissão nível 2H9/2 é mais intensa e cresce mais rapidamente com a
potência usada para a excitação das partículas. Esta é uma observação importante, pois indica
que a relevância da contaminação do espectro utilizado para a LIR pode depender da propagaçãodentro
de meios espalhadores. Enquanto a dependência da LIR com a propagação em
meios absorvedores é bem conhecida, o efeito que observamos ocorre em meios transparentes,
algo pouco considerado na literatura.
Posteriormente, verificamos como as medidas de temperatura são afetadas por um procedimento
de calibração que desconsidera tal contaminação espectral. Para tal, foram considerados
dois regimes de excitação da amostra: um com potência P constante e outro com
a intensidade I mantida constante. Para a excitação da suspensão com um feixe gaussiano,
ambos os regimes devem fornecer resultados idênticos, visto que a relação entre a potência e
a intensidade envolve apenas a área transversal do feixe. Entretanto, a variação da coerência
espacial modifica a estatística das flutuações de intensidade e a área transversal do feixe. Enquanto
o regime de potência constante se assemelha a um ajuste realizado considerando as
propriedades do laser usado para a excitação, o regime de intensidade constante se assemelha
a um procedimento de calibração onde se quer garantir um determinado nível de relação sinalruído
no sistema de detecção. Foi observado que em ambos os cenários, P ou I constantes,
a LIR independe da coerência espacial da luz utilizada para excitar a amostra quando apenas
os níveis termicamente acoplados são considerados. Esta é uma verificação importante, pois
indica a robustez da LIR sob propagação em meios espalhadores quando a luz detectada não
está contaminada por emissões espúrias. Por outro lado, ao incluir a contaminação pela luminescência
originada do nível 2H9/2, observou-se que no regime de P constante, a perda de
coerência espacial leva a uma redução da influência do nível 2H9/2 nas leituras de temperatura.
Isto pode ser compreendido ao considerar que a intensidade média deve diminuir neste regime
pois a área ocupada pelo feixe tipicamente aumenta. Por outro lado, no regime de I constante,
os feixes com maiores flutuações espaciais na intensidade levam a maiores desvios nas leituras
de temperatura.
As medidas realizadas indicam que, caso a contaminação pela emissão de três fótons seja
relevante, a variação no grau de coerência espacial pode levar desvios sistemáticos nas leituras
de temperatura que podem superar 20K. Considerando que buscam-se termômetros capazes
de atingir resoluções de 0.1 K, e até onde sabemos tais efeitos sistemáticos sobre a calibração
nunca foram reportados na literatura, a presente dissertação deve contribuir para uma melhor
compreensão do uso de termômetros luminescentes em materiais espalhadores.

MEMBROS DA BANCA:
Externa à Instituição - ROGÉRIA ROCHA GONÇALVES - USP
Presidente - 1295016 - ANDERSON MONTEIRO AMARAL
Externo à Instituição - EDUARDO JORGE DA SILVA FONSECA - UFAL