Nanomateriais : arte, ciência e tecnologia

A secção Biologia é coordenada pelo Professor Universitário Armindo Rodrigues.[…]. A nanotecnologia centra-se no estudo e no desenvolvimento de novos materiais, dispositivos e sistemas, a uma escala nanométrica. Um nanomaterial (ou uma nanoestrutura) tem pelo menos uma das suas dimensões inferior a 100 nm. Nano é um prefixo que, junto a uma unidade de medida, a divide por 10⁹. Um nanómetro (nm) é, pois, a milésima milionésima parte do metro, i.e., 10¯⁹ m, e equivale, por exemplo, ao comprimento de 10 átomos de hidrogénio alinhados. As primeiras ideias acerca do tema miniaturização foram apresentadas no final de 1959 pelo galardoado com o Nobel da Física, Richard Feynman, na célebre palestra “Há muito espaço lá em baixo”. […].info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Optical Waveguides Based on Sol-Gel Coatings

This chapter focuses on developing coatings for use as waveguides for integrated optics and photonics. Thin (or thick) films of silica-based inorganic materials and organic-inorganic hybrids can be easily obtained using the sol-gel and spin-coating method, followed by rapid thermal annealing to obtain dense films of good optical quality. The waveguide thermal, structural, and optical properties can be characterized using differential thermal analysis, X-ray diffraction, Fourier-transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, and atomic force microscopy. Waveguides can be both doped with semiconductor microcrystallites and rare-earths for the development of optical devices, where light is confined to one or two dimensions (planar, channel or strip loaded)

Fluorescence Properties of Rare-Earth-Doped Sol-Gel Glasses

Glasses may be prepared by sol-gel processing over a wide range of compositions and thick multilayer deposits may be used as waveguides for integrated optics. Doping these layers with rare-earth (RE) ions enables the fabrication of active devices for optical amplifiers; the incorporation of these ions into nanocrystallites offers possibilities for increased dopant concentration without fluorescence quenching, improved spectroscopic performance and high quantum yields. Rare-earth (RE) ions such as erbium (Er3+), ytterbium (Yb3+), neodymium (Nd3+), thulium (Tm3+), holmium (Ho3+) and praseodymium (Pr3+) have been widely used in optical applications and cover a range of wavelengths ranging from UV-visible to the near infrared. This chapter includes basic principles of fluorescence in RE doped glasses, fluorescence lifetimes, quantum yields and Judd-Ofelt analysis. A few information is given about the preparation and characterization of glasses, thin films and glass-ceramics (nanocrystallites embedded in glass matrix) prepared by sol-gel processing. The growth of nanocrystals in glassy sol-gel films through suitable heat treatments can avoid the influence of high phonon energy of silica glasses. The characterization of such materials can be evaluated by optical techniques, namely UV-Visible, FTIR, among other additional techniques that include Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD) and Atomic Force Microscopy (AFM)

O vidro sol-gel visto como um “Líquido Darwin” : evolução estrutural de líquido para sólido

A secção UAciência é coordenada pelo Professor Universitário Armindo Rodrigues.Conta a lenda, em Naturalis Historia, Plinio il Vecchio, 23-79 d.C., que cerca do ano 5000 a.C. um grupo de mercadores fenícios regressava a casa, quando uma forte tempestade se abateu sobre eles. Exaustos, desembarcaram numa praia para prepararem uma refeição quente. Construíram, então, para o efeito, uma pequena fogueira usando os blocos da sua própria mercadoria e apoiaram sobre eles o recipiente dos alimentos. Os blocos, ao serem feitos de uma mistura de carbonato e de bicarbonato de sódio (Na₂CO₃), facilitaram a fusão da areia da praia (que e feita a base de sílica, SiO₂), originando um liquido viscoso, ao qual deram o nome de vidro, ate então desconhecido naquelas paragens. […].info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Microesferas “sussurrantes” podem revelar segredos guardados nos sistemas biológicos

A secção UAciência é coordenada pelo Professor Universitário Armindo Rodrigues.[…]. Na UAc investigam-se vidros com propriedades óticas, nomeadamente na optoelectrónica, em circuitos óticos integrados, e no domínio dos sensores. Trata-se de manipular a informação por via ótica e de modelar essa informação em raios de luz, transportando-a em vidros. Podemos dizer que a informação viaja no vidro a velocidade da luz. Um exemplo universalmente conhecido e utilizado, e o das Fibras Óticas, cujo funcionamento se explica pelos princípios físicos da fotónica e da ótica não-linear. […].info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Dióxido de Titânio (TiO₂) : um material com múltiplas funcionalidades e aplicações

A secção UAciência é coordenada pelo Professor Universitário Armindo Rodrigues.[…]. Desde a sua produção comercial no início do século XX, o TiO₂ tem sido usado em diversas aplicações industriais, nomeadamente na optoelectrónica, fotoquímica, filtros solares, tintas e cosmética. No entanto, foi a descoberta ocorrida em 1972, relativa à separação foto catalítica da molécula da agua sobre um elétrodo de TiO₂, exposto a luz ultravioleta (UV), que trouxe o TiO₂ para o centro das atenções. Desde então, grande parte da investigação realizada neste material, da classe dos semicondutores, tem-se destacado em diversas aplicações da foto catalise, tais como, tratamento de efluentes industriais, vestuário e tecidos inteligentes, células fotovoltaicas, etc. […].info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Optical Nonlinearities in Glasses

The field of photonics has been the target of constant innovations based on a deep knowledge of the nonlinear optical (NLO) properties of materials and especially on information/data technologies. This chapter compiles some of the main physical aspects needed to understand NLO responses, especially in glasses. Any deviation from the linear correlation between a material’s polarization response and the electric component of an applied electromagnetic field is an example of nonlinear optic behavior. Heavy metal oxide and chalcogenide glasses offer the largest nonlinear response. For example, high refractive index and high dispersion glasses fall in the type of non-resonant devices, while the resonant ones comprise metal nanoparticle doped glasses. Metal nanoparticles’ doped glasses can be pre- pared by the sol-gel method. The optical absorption spectrum of Ag-doped silica glass shows the presence of an absorption band of surface Plasmon Resonance due to Ag nanoparticles at 420 nm and Z-scan has been used to study the NLO properties. This chapter contains a brief discussion of the basic principles of nonlinear optics, the review of the nonlinear optical of glass in general, and two separate sections concerning the nonlinear optical effects in the glasses doped with quantum dots and metals, respectively

Sol… Em vez de petróleo! Materiais semicondutores para produção de eletricidade por efeito fotovoltaico

A secção UAciência é coordenada pelo Professor Universitário Armindo Rodrigues.[…]. Um sistema solar fotovoltaico tem como unidade fundamental a célula solar, a qual converte diretamente a radiação solar em energia elétrica pelo efeito fotovoltaico. Os materiais que permitem este fenómeno não são tao bons condutores como a maioria dos metais (e.g. cobre), mas também não são bons isolantes como as cerâmicas (e.g. alumina); por isso são designados semicondutores, com valores de condutividades elétricas entre os dois extremos referidos. O efeito fotoelétrico envolve a transferência direta da energia solar para o sistema eletrónico do semicondutor (área de estudo da física dos semicondutores). […].info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Como os materiais nos tratam da saúde

A secção UAciência é coordenada pelo Professor Universitário Armindo Rodrigues.[…]. Na Universidade dos Açores (Departamento de Ciências Tecnológicas e Desenvolvimento), obtêm-se biomateriais de elevada tenacidade (muito resistentes) utilizando HA sintética, quimicamente muito próxima da HA que constitui a parte mineral do osso, reforçada com nanopartículas de zircónia (ZrO₂), formando compósitos cerâmicos nanoestruturados, extremamente fortes e tenazes. […].info:eu-repo/semantics/publishedVersio

O Deus Romano que inspirou um Nobel da Física e levou a invenção de novos materiais : as nanopartículas Janus

A secção UAciência é coordenada pelo Professor Universitário Armindo Rodrigues.[...]. Janus é o deus da mitologia romana que tem duas caras, que contempla, simultaneamente, o início e o fim, o passado e o futuro e por isso tem um rosto voltado para a frente e outro para trás. Janus é o deus das partidas e chegadas, dos inícios e dos fins. O seu nome levou à definição do carater da ”pessoa de duas caras” (não confiável ) e também serviu de inspiração para designar o mês de janeiro, o primeiro do ano, que representa o futuro, ao mesmo tempo que encerra o passado. As nanopartículas de Janus (NPJs), assim designadas em homenagem a este deus romano, tem duas faces opostas e de natureza distinta, […].info:eu-repo/semantics/publishedVersio