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O presente estudo trata-se da sintetização e caracterização nanocristais de PbS e de Pb1-xCoxS em matrizes vítreas de composição química definida por 40SiO2.30Na2CO3.1Al2O3.25B2O3.4PbO2 (mol%). Em vista disso, utilizaram-se os métodos de fusão-nucleação e de tratamento térmico em temperaturas de 500ºC. Para confirmar a formação dos nanocristais, foram empregadas algumas técnicas de análise experimental, a saber: Análise Térmica Diferencial (DTA), Microscopia de Força Atômica (MFA)/Microscopia de Força Magnética (MFM), Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET)/Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS) e Espectroscopia de Absorção Óptica UVVIS-NIR (Ultravioleta-Visível-Infravermelho próximo). Na estrutura cristalina do PbS, observou-se o deslocamento para a direita de picos de difração de raios X, o que evidenciou a inserção dos íons Co2+. A MET e a MFM forneceram resultados por meio de imagens topográficas e gráficos de EDS que confirmaram o crescimento de nanocristais de PbS e Pb1- xCoxS, com formação de ponto quânticos e magnetização na matriz vítrea de composição química SNABP SiO2.Na2CO3.Al2O3.B2O3.PbO2. Com o auxilio da técnica de Espectroscopia de Absorção Óptica UV-VIS-NIR, avaliou-se o crescimento dos nanocristais e o deslocamento dos picos para maiores comprimentos de onda em função do tratamento térmico, em temperatura de 500ºC, para diferentes intervalos de tempo de trato térmico. A teoria do campo cristalino, juntamente ao diagrama Tanabe-Sugano, ofereceu respostas que evidenciam a incorporação dos íons Co2+ em sítios tetraédricos da estrutura cristalina do PbS. The present study synthesized and characterized PbS and Pb1-xCoxS nanocrystals in vitreous matrices of chemical composition defined by 40SiO2.30Na2CO3.1Al2O3.25B2O3.4PbO2 (mol%). In view of this, fusion-nucleation and heat treatment methods were used at temperatures of 500ºC. In order to confirm the formation of the nanocrystals, the researcher applied some techniques of experimental analysis, such as Differential Thermal Analysis (DTA), Atomic Force Microscopy (MFA)/Magnetic Force Microscopy (MFM), X-Ray Diffraction (DRX), Transmission Electron Microscopy (MET)/Dispersion Energy Spectroscopy (EDS) and Optical Absorption Spectroscopy UV-VIS-NIR (Ultraviolet-VisibleNear infra-red). In the crystalline structure of PbS, X-ray diffraction peaks were observed to the right, which evidenced the insertion of Co2+ ions. MET and MFM provided results using topographic and EDS graphs that confirmed the growth of PbS and Pb1-xCoxS nanocrystals with quantum dot formation and magnetization in the SNABP SiO2.Na2CO3.Al2O3.B2O3.PbO2 chemical composition glass matrix. With the aid of the UV-VIS-NIR Optical Absorption Spectroscopy technique, the growth of the nanocrystals and the displacement of the peaks at higher wavelengths were evaluated as a function of the thermal treatment, at a temperature of 500ºC, for different time intervals of heat treatment. The crystalline field theory, together with Tanabe-Sugano diagram, provided answers that evidence the incorporation of Co2+ ions into tetrahedral sites of the PbS crystal structure.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo Photonic Crystal Fibers (PCFs) have led to renewed attention to the fiber optics field due to the several unique properties resulting from their microstructured profile. In particular, this profile enables one to insert liquids and polymers into the fiber so that they efficiently interact with light, which can be used for chemical and biological sensing, nonlinear optics, and the development of active photonic devices. Several applications require selectively inserting the sample into the core of a hollow-core PCF, leaving cladding holes unfilled. This dissertation presents two contributions toward the development of core-filled PCFs. Loss mechanisms in liquid-core PCFs are studied and fluorescence from a quantum-dot-doped polymer-core PCF is demonstrated. Loss studies were motivated by the evaluation of the transmission of light at 633 nm in 5-7 cm long water-core PCF samples the tips of which are cleaved at left in air. It was generally found that transmission was less than 5%, while water attenuation alone would lead to ~98% transmission. Liquid evaporation was found to be an important additional loss mechanism and its rate was determined both through microscopy and optical coherence tomography (OCT) in capillary fibers and PCFs filled with deionized water, ethanol and toluene. Although the evaporation rate in ethanol was found to be higher, for all samples a few hundreds of micrometers at the fiber tips are emptied over minutes. A method to prevent evaporation consisting of sealing the fiber tips with a clear UV curable polymer (NOA 73) was successfully tested. Filling a PCF with active elements can lead to optical amplification and laser action. Researchers at NTT recently observed fluorescence at 609nm from CdSe quantum dots in the core of a 1m long PCF. In this dissertation, the fluorescence emission is described from ~2.2 nm PbS quantum dots was observed with a specified emission peak of 890 nm. The quantum dots were suspended in NOA73 and inserted in the core of 7-9 cm long PCFs of with a hollow core diameter of 10.9 5m. The fiber was pumped by a 2.5 mW He-Ne laser or a 679 nm, 390 mW diode laser and its emission was characterized. A maximum fluorescence power of 2.2 5W and a maximum efficiency of 0.03% were achieved. Varying the quantum dot concentration revealed that lower concentrations lead to higher efficiencies. Fibras de cristal fotônico (PCFs) têm levado a uma atenção renovada ao campo das fibras ópticas devido às diversas propriedades exclusivas resultantes do seu perfil microestruturado. Em particular, este perfil permite a introdução de líquidos e polímeros na fibra de modo que estes interajam eficientemente com a luz, levando a aplicações em sensoriamento químico e biológico, óptica não-linear, e o desenvolvimento de dispositivos fotônicos ativos. Diversas aplicações requerem a inserção seletiva da amostra no núcleo de uma PCF de núcleo oco, deixando buracos da casca sem preenchimento. Esta dissertação apresenta duas contribuições para o desenvolvimento de PCFs de núcleo preenchido. Os mecanismos de perda em PCFs de núcleo líquido são estudados e a fluorescência de uma PCF de núcleo polimérico dopado com pontos quânticos é demonstrada. Os estudos da perda foram motivados pela análise da transmissão da luz em 633 nm em amostras de 5-7 cm de PCF de núcleo de água cujas pontas eram clivadas e deixadas no ar. Geralmente a transmissão encontrada era menor do que 5%, enquanto que a atenuação da água poderia levar a ~98% de transmissão. Verificou-se que a evaporação do líquido era um mecanismo de perda importante e sua taxa foi determinada através de microscopia e de tomografia por coerência óptica (OCT) em fibras capilares e PCFs preenchidas com água deionizada, etanol e o tolueno. Embora a taxa da evaporação no etanol seja maior, para todas as amostras algumas centenas de micrômetros nas pontas da fibra são esvaziadas em minutos. Um método para impedir a evaporação que consiste em selar as pontas da fibra com um polímero curável por UV (NOA 73) foi testado com sucesso. O preenchimento de uma PCF com elementos ativos pode conduzir a amplificação óptica e ação laser. Pesquisadores da NTT observaram recentemente fluorescência em 609 nm em pontos quânticos de CdSe no núcleo de uma PCF de 1 m de comprimento. Nesta dissertação, a emissão de fluorescência é observada com pontos quânticos de PbS de ~2,2 nm e pico de emissão nominal em 890 nm. Os pontos quânticos foram suspensos em NOA73 e introduzidos no núcleo de PCFs de 7-9 cm de comprimento e núcleo oco de 10,9 5m de diâmetro. A fibra foi bombeada por um laser de He-Ne de 2,5 mW ou um laser de diodo de 679 nm e 390 mW e sua emissão foi caracterizada. Uma fluorescência com potência máxima de 2,2 5W e eficiência máxima de 0,03% foi obtida. Variando a concentração de pontos quânticos observou-se que baixas concentrações levam a eficiências mais elevadas.