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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/39417
Tipo: Tese
Título: Ação de um laser randômico no regime de localização induzida em uma suspensão coloidal
Autor(es): Gomes, Anderson Alexandre Vieira
Orientador: Villar, Ernesto Jimenez
Membro da Banca: López, Jesús Pavón
Membro da Banca: Pires, Carlos Antônio de Sousa
Membro da Banca: Moura, André de Lima
Membro da Banca: Marques, Francisco das Chagas
Resumo: A localização da luz de Anderson e a ação random laser na transição de localização são um campo aberto de pesquisa. A primeira abordagem para demonstrar experimentalmente a localização de Anderson em sistemas tridimensionais foi baseada no aumento de dispersão de uma amostra pelo aumento da densidade de espalhadores com o propósito de se obter o critério de Ioffel-Regel kl=1, onde k é o vetor de onda e 1 é o comprimento de transporte. Contudo, esta estratégia diminui a separação entre os espalhadores e, consequentemente, aumenta o comprimento do campo próximo, o que dificulta a localização de Anderson. Uma segunda abordagem, mesmo que menos conhecida, é introduzir uma correlação na posição dos espalhadores, isto é, induzir uma certa ordem na desordem ou, em outras palavras, introduzir desordem em uma estrutura fotônica ordenada. Esta estratégia foi recentemente demonstrada de maneira teórica por Kravtsov e colaboradores e também por Dal Negro e colaboradores, que mostraram a universalidade do fenômeno. Eles chamaram este fenômeno de salto correlacionado de longo alcance localização de correlação induzida. Já foi demonstrado anteriormente que a localização da luz em 3D, induzida pela correlação dos espalhadores de maneira experimental, se dá pela interação coulombiana de longo alcance. Além disso, propomos que um aumento na espessura da camada de sílica leva a um aumento do diâmetro hidrodinâmico, que faz crescer a interação coulombiana de longo alcance entre os núcleos espalhadores. Nesta tese, mostramos que a ação random laser em sistemas com estruturas coloidais correlacionadas originadas pela interação coulombiana de longo alcance entre os núcleos-casca NPs de TiO2@silica suspensas em solução de etanol de Rodamina 6G (R6G). As NPs de TiO2 com espessuras de sílica diferentes (40 nm e 70 nm) foram preparadas. Nós encontramos que o desempenho do Random Laser melhora quando a espessura da sílica é mais espessa (70 nm). E, também, que o padrão de difração em ambas as suspensões de TiO2@silica mostraram uma forte correlação na posição dos espalhadores, sendo também maior para a camada de sílica com espessura maior. Junto com outras evidências experimentais, demonstramos que uma interação coulombiana maior entre os núcleos espalhadores, causada pela camada de NPs de TiO2@silica mais espessa, causa uma localização da luz mais forte (alta densidade de estados localizados) e induz uma forte correlação na posição dos espalhadores.
Abstract: Anderson localization of light and random lasing at the localization transition are an open research frontier. The first approach to demonstrate experimentally Anderson localization of light in three dimensional systems was based on the increase of the samples dispersion by increasing the scatterer density with the goal of obtaining the Ioffe-Regel criterion of kl = 1, where k is the wavevector and l is the transport length. Howe- ver, this strategy decreases the separation between scatterers and consequently increases near field coupling which hampers Anderson localization. Another, second and less well- known approach, is to introduce correlation in the scatterers position, that is, inducing a certain order in the disorder or, in other words, to introduce disorder in an ordered photonics structure. This strategy was recently demonstrated theoretically by Kravtsov et al and also Dal Negro et al, showing the universality of this phenomenon. They cal- led this phenomenon of correlated long-range hopping correlation-induced localization. We demonstrated experimentally localization of light in 3D induced by correlation in the scatterers position, which was attributed to the long-range Coulomb interaction between the scatterers. Additionally, we proposed that an increase of the silica shell thickness should lead to an increase of the scatter?s hydrodynamic diameter, which would induce a stronger and longer-range Coulomb interaction between the scatterers. In this manuscript we show random lasing in correlated colloidal systems origi-nated by long-range Coulomb interactions between core-shell TiO2@Silica nanoparticles suspended in ethanol solution of Rhodamine 6G. TiO2 nanoparticles with two different silica shell thicknesses (40 nm and 70 nm) were prepared. We find that the Random laser performance improves when the silica shell is thicker (70 nm). Also, light diffraction patterns in both TiO2@Silica suspensions showed strong correlation in the scatterers po- sition, being stronger when the silica shell is thicker. Together with other experimental evidence, we demonstrate that stronger and longer-range Coulomb interaction between the scatterers, caused by a thicker shell in TiO2@Silica nanoparticles, causes a stronger localization of light (higher density of localized states) induced by stronger correlation in the scatterers position.
Palavras-chave: Física da matéria condensada
Luz de Anderson
Random laser
Localização de Anderson
Sistemas tridimensionais
Light
Random laser
Localization
Correlation
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Física
Programa: Programa de Pós-Graduação em Física
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/39417
Data do documento: 3-Set-2021
Aparece nas coleções:Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Física



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