Estudos de fenômenos óticos não lineares em nanocristais semicondutores para aplicações como marcadores biológicos
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Ubirajara Agero Batista
Luiz Alberto Cury
Luiz Alberto Cury
Resumo
Apresentamos nesse trabalho a caracterização ótica de fenômenos não lineares em amostras de nanocristais semicondutores coloidais do tipo núcleo casca de CdTe/CdS sintetizados em água, utilizando como estabilizantes o ácido mercaptosuccínico (MSA) ou o ácido 3-mercaptopropiônico (AMP). Devido ao confinamento espacial dos elétrons os nanocristais apresentam efeitos de confinamento quântico e são denominados pontos quânticos. Estas propriedades óticas são importantes para aplicações dos pontos quânticos como marcadores biológicos e para obtenção de imagens de fluorescência de excitação por dois fótons (TPEF). Fizemos as montagens experimentais para medidas de fotoluminescência e de fotoluminescência de excitação (PLE) utilizando laser pulsado com pulsos de femtosegundos e com a possibilidade de controle da taxa de repetição do laser de excitação. Obtivemos também imagens de fluorescência de excitação por dois fótons (TPEF) e imagens por geração de segundo harmônico (SHG) utilizando microscópio ótico de varredura. A análise dos resultados aplicando o modelo de massa efetiva demonstra que as amostras tem uma distribuição de tamanhos estreita, com raio médio de 2,4 nm. O espectro de emissão por absorção de dois fótons é estreito (devido a distribuição de tamanho estreita) e o espectro PLE mostra um pico bem largo, possibilitando a utilização de uma faixa larga de comprimentos de onda de excitação. Dependendo da potência por pulso os fenômenos não lineares são mais eficientes, e começam a saturar os pontos quânticos quando a potência fica maior que 8,5x10-3 mW/pulso. E por último, apresentamos alguns testes preliminares da aplicação dos pontos quânticos como marcadores biológicos em embriões de galinha.
Abstract
In this work, we present the characterization of nonlinear optical phenomena in samples of CdTe/CdS core shell colloidal semiconductor nanocrystals synthesized in water using the mercaptosuccinic acid (MSA) or 3-mercaptopropionic acid (MPA) as stabilizers. Due to spatialconnement of electrons the nanocrystals exhibit quantum connement eects and are denominated quantum dots. These optical properties are important for application of the quantum dots as biological markers and for image acquisition by two photons excitation uorescence (TPEF). We implemented the experimental setups for photoluminescence and photoluminescence excitation (PLE) measurements using pulsed laser with femtoseconds pulses and the possibility to control the excitation laser repetition rate. We have also obtained images by two photons excitation uorescence (TPEF) and images by second harmonic generation (SHG) using a scanning optical microscope. The results applying the eective mass model show that the samples have a narrow size distribution. The emission spectrum by two photon absorption isnarrow (due the narrow size distribution) and the PLE spectrum shows a broad peak, allowing the use of a broad band of wavelengths of excitation. Depending on the power per pulse the nonlinear phenomena are more ecient and begins to saturate when the power is high. Finally,we present some preliminary tests of the application of quantum dots as biological markers in chicken embryos.
Assunto
Fluorescência, Ponto quântico, Física
Palavras-chave
harmônico, Ponto quântico, Geração de segundo, Fluorescência de excitação por dois fótons, Absorção de dois fótons, CdTe/CdS