Espectroscopia óptica de materiais híbridos de sílica/orgânico dopados com corante laser aplicados a Laser Aleatório - Lima, Vinícius Alencar de [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022)
Materiais híbridos de Sílica/orgânico sintetizados através do processo sol-gel, a partir de precursores como os alcóxidos de silício 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano (GPTS) e o tetraetilortosilicato (TEOS), possibilitam obter diversos tipos de materiais, como partículas, filmes finos, e amostras vítreas (xerogéis). Tais materiais podem ser dopados com moléculas orgânicas com o objetivo de estudar suas propriedades ópticas, dentre essas moléculas podemos destacar o corante laser Rodamina-B (RhB) que apresenta propriedades fluorescentes de grande interesse emitindo luz em comprimento de onda bem definido e apresentando baixa perda de energia por processo não radiativo. Neste trabalho, foram estudadas onze amostras de xerogel dopadas com diferentes concentrações de RhB (de 0,039 a 19,3 mM) com a finalidade de estudar os processos de fluorescência em função da concentração de dopante. Medidas de espectros de fluorescência revelaram deslocamento da emissão para maiores comprimentos de onda conforme a concentração de RhB cresce, devido à decaimentos não radiativos e aglomeração molecular da Rodamina. Os espectros de fluorescência mostram duas bandas de emissão distintas, uma atribuída aos monômeros (590 nm) e outra aos dímeros (630 nm), cujas intensidades relativas dependem da concentração de Rodamina na amostra. Já o fenômeno de laser aleatório foi observado nas amostras de xerogel com 19,3 e 9,65 mM de RhB, que apresentaram crescimento abrupto na intensidade de emissão e estreitamento do espectro quando excitadas por um laser pulsado (532 nm, 5 ns), que são características que evidenciam a emissão laser.

Organic/silica hybrid materials synthesized through the sol-gel process, from precursors such as silicon alkoxides 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTS) and tetraethylorthosilicate (TEOS), make possible to obtain different types of materials, such as particles, thin films, and samples vitreous (xerogels). Such materials can be doped with organic molecules to study their optical properties, among these molecules we can highlight the laser dye Rhodamine-B (RhB) which presents fluorescent properties of great interest, emitting light in a well-defined wavelength and presenting low loss of energy by non-radiative process. In this work, eleven xerogel samples doped with different concentrations of RhB (from 0.039 to 19,3 mM) were prepared to study the fluorescence processes as a function of the dopant concentration. Measurements of fluorescence spectra revealed that the emission shifts to longer wavelengths as the concentration of RhB increases, due to non-radiative decay and molecular agglomeration of rhodamine. The fluorescence spectra show two distinct emission bands, one attributed to monomers (590 nm) and another attributed to dimers (630 nm), whose relative intensities depend on the sample´s rhodamine concentration. Random laser was observed in xerogel samples with 19.3 and 9.65 mM of RhB, evinced by the abrupt increase in emission intensity and narrowing of the spectrum, when excited by a pulsed laser (532 nm, 5 ns), which are characteristics of laser emission.
Optical spectroscopy of hybrid organic/silica materials doped with laser dye applied to Random Laser
Keywords: Híbridos de sílica/orgânico; Sol-gel; Rodamina-B; Fluorescência; Monômeros e dímeros; Laser aleatório; Organic/silica hybrids; Sol-gel; Rhodamine-B; Fluorescence; Monomers and dimers; Random laser