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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.88.2006.tde-18122006-161256
Documento
Autor
Nome completo
Fábio Juliano da Silva Lopes
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2006
Orientador
Banca examinadora
Miranda, Paulo Barbeitas (Presidente)
Atvars, Teresa Dib Zambon
Zilio, Sergio Carlos
Título em português
Estudo da orientação molecular em filmes automontados de azopolímeros por meio da técnica de geração de segundo harmônico (SHG)
Palavras-chave em português
Automontagem (LBL)
Azopolímeros
Geração de Segundo Harmonico (SHG)
Orientação Molecular
Resumo em português
Filmes ultrafinos de polímeros que contém azocromóforos são importantes para muitas aplicações como armazenamento óptico, formação de grades de relevo superficiais, alinhamento de camadas de cristal líquido e dispositivos ópticos com propriedades não-lineares. Dentre as muitas técnicas de fabricação de filmes orgânicos ultrafinos, a técnica de Automontagem eletrostática camada a camada (Layer-by-Layer, LBL) é muito atrativa devido a sua simplicidade e versatilidade, permitindo o controle na espessura e na composição dos filmes em escalas nanométricas. Contudo, a completa caracterização estrutural de tais filmes enfrenta dificuldades devido à falta de técnicas experimentais apropriadas. Utilizamos a Geração de Segundo Harmônico (SHG) para estudar a orientação molecular de filmes automontados de um polieletrólito catiônico (PAH - Poli(alilamina hidroclorada)) e um polieletrólito aniônico contendo azocromóforos como grupos laterais (Ma-co-DR13) sobre substrato de vidro. O sinal de SHG é proporcional à susceptibilidade não-linear de segunda ordem do filme, que por sua vez depende da distribuição orientacional dos azocromóforos nesse filme. Os resultados indicam que existem uma orientação preferencial dos azocromóforos, que leva a uma não-linearidade óptica significativa. Entretanto, a intensidade do sinal e a anisotropia não são homogêneas por toda a amostra, indicando a presença de domínios orientacionais, que é verificado por meio da Microscopia a Ângulo de Brewster (BAM). O sinal médio de SHG não aumenta com a espessura do filme, indicando que a ordem orientacional das sucessivas bicamadas são independentes. Analisando o sinal de SHG em função das polarizações de saída e entrada, alguns parâmetros da distribuição orientacional dos azocromóforos podem ser deduzidos. Ajustando as medidas de SHG a uma distribuição modelo concluímos que os cromóforos possuem uma certa distribuição angular com um ângulo médio em relação à superfície do plano de aproximadamente 40° e uma pequena anisotropia ao longo do plano do filme. Utilizamos também o Método da Máxima Entropia (MEM) para determinar a distribuição mais larga possível compatível com nossos dados experimentais e comparar então com a distribuição modelo obtida através dos procedimentos de ajuste.
Título em inglês
Molecular orientation in self-assembled azo-polymer thin films studied by second harmonic generation (SHG).
Palavras-chave em inglês
Azo-polymer
Molecular Orientation
Second Harmonic Generation
Self-asembled
Resumo em inglês
Ultrathin films of polymers containing azochromophores are important for many applications such as optical data storage, formation of surface relief gratings, liquid crystal alignment layers and non-linear optical devices. Among several techniques for fabricating organic thin films, the Layer-By-Layer electrostatic self-assembly (LBL) is very attractive due to its simplicity and versatility, allowing one to control film thickness and composition in the nanometer scale. However, thorough structural characterization of such films is often difficult due to lack of appropriate experimental techniques. We have used optical second-harmonic generation (SHG) to study the molecular orientation of Layer-by-Layer films of a cationic polyelectrolyte ((PAH - Poly(allylamine hydrochloride)) and a anionic polyelectrolyte containing azochromophores with azo side groups (PAH/Ma-co-DR13) on a glass substrate. The SHG signal is proportional to the second-order nonlinear susceptibility of the film, which in turn depends on the orientational distribution of the azo chromophores in the film. The results indicate that there is a preferential orientation of the azo chromophores in the film, leading to a significant optical nonlinearity. However, both the signal strength and its anisotropy are not homogeneous throughout the sample, indicating the presence of orientational domains. This is verified through Brewster Angle Microscopy (BAM). The average SHG signal does not increase with film thickness, indicating that the orientational order of successive bilayers are independent. Analyzing the SHG signal as a function of the input and output polarizations, a few parameters of the azochromophore orientational distribution can be deduced. Fitting the SHG signal to a simple model distribution, we have concluded that the chromophores have an angular distribution with a mean tilt from the surface plane of approximately 41° and a slight in-plane anisotropy. We have also used the Maximum-Entropy Method (MEM) to determine the widest orientational distribution compatible with our data and compared it to the model distribution obtained by the fitting procedure.
 
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Data de Publicação
2006-12-19
 
AVISO: O material descrito abaixo refere-se a trabalhos decorrentes desta tese ou dissertação. O conteúdo desses trabalhos é de inteira responsabilidade do autor da tese ou dissertação.
  • LOPES, Fabio Juliano da Silva, et al. Estudo da orientação molecular em filmes finos automontados de azo-polímeros através da geração de segundo harmônico. In XXVIII Encontro Nacional de Física da Matéria Condensada, Santos - SP, 2005. Livro de resumos do XXVIII Encontro Nacional de Física da Matéria Condensada.São Paulo : Sociedade Brasileira de Física, 2005. Resumo. Disponível em: http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/enfmc/xxviii/XXVIIIENFMC_RESUMOS.pdf.
  • MIRANDA, P. B., et al. Molecular orientation in self-assembled azo-polymer thin films studied by second-harmonic generation. In III Encontro da Sociedade Brasileira de Pesquisas em Materiais, Foz do Iguaçu, 2004. Anais do III Encontro da SBPMat. : Sociedade brasileira de pesquisa em materiais, 2004. Resumo. Disponível em: http://www.sbpmat.org.br/3encontro/simposio_20c.pdf.
  • MIRANDA, P. B., et al. Molecular orientation in self-assembled azo-polymer thins films studied by second-harmonic generation. In 2005 March Meeting of the American Physical Society, Los Angeles, 2005. Bulletin of the American Physical Society.College Park, MD, EUA : American Physical Society, 2005. Resumo. Disponível em: http://meetings.aps.org/Meeting/MAR05/Event/24878.
  • ZÍLIO, Sérgio Carlos, et al. Molecular orientation in self-assembled azo-polymer thin films studied by second-harmonic generation. In V Encontro da SBPMat, Florianópolis, SC, 2006. Livro de resumos do V Encontro da SBPMat. : SBPMat, 2006. Resumo.
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