1 francisco e. g. guimarães dinÂmica do estado excitado em sistemas luminescentes...
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11
Francisco E. G. GuimarãesFrancisco E. G. Guimarães
DINÂMICA DO ESTADO EXCITADO EM DINÂMICA DO ESTADO EXCITADO EM SISTEMAS LUMINESCENTESSISTEMAS LUMINESCENTES
Fotofísica&Aplicação em Nanoescala
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33
Atividades principais
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44
Considerações geraisConsiderações gerais
- Estudo dos processos fotofísicos de filmes nano-Estudo dos processos fotofísicos de filmes nano-estruturados em multicamadas à base de novos materiais estruturados em multicamadas à base de novos materiais semicondutores orgânicos e inorgânicos emissores de luzsemicondutores orgânicos e inorgânicos emissores de luz.
- O objetivo principal foi o de elucidar da natureza e os mecanismos das transições ópticas em semicondutores orgânicos e inorgânicos colaboração intensa com GPBG
- Desafio: melhorar os materiais e sua eficiência de emissão, Desafio: melhorar os materiais e sua eficiência de emissão, bem como o seu desempenho em dispositivos através do bem como o seu desempenho em dispositivos através do controle dos processos de migração das excitações controle dos processos de migração das excitações eletrônicas.eletrônicas.
- Simulações dos processos ópticos envolvendo o estado excitado em sistemas contendo distribuições energéticas, posicionais e orientacionais definidas.
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55
PolymericPolymeric
Nano StripNano Strip
Nano Nano TubesTubes
Hetero- Hetero- PolymersPolymers
Nano Nano ParticlesParticles
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66
Orgânicos: Polímeros
Nano Partículas
Guias de Onda
Processos Ópticos
Remoção de
Tatuagens
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77
Luminescence
ProcessesProcesses
SpectrumSpectrum
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88
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99
Time Escale: 10 ps-1 ns
EspectroEspectro
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1010
Spectral Region of Biological and Synthetic Fluorescent MoleculesSpectral Region of Biological and Synthetic Fluorescent Molecules
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1111
Intrinsic Chromophores
Extrinsic Chromophores
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1212
-Conjugated Systems: Organic Semiconductor-Conjugated Systems: Organic Semiconductor
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1313
Strong
-Bonds
-Conjugated Electronic Structure-Conjugated Electronic Structure
-conjugation
Weak
-Bonds
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1414
-Conjugated Systems: Organic Semiconductor-Conjugated Systems: Organic Semiconductor
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1515
Quantum Dots: Inorganic SemiconductorQuantum Dots: Inorganic Semiconductor
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1616
400 500 600 700
Fo
tolu
min
esc
ên
cia
(u
.a.)
30 K
Comprimento de onda (nm)
Abs
orçã
o
PPV
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1717
Size Dependence of the Molecular Size Dependence of the Molecular Electronic StatesElectronic States
Eg
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1818
Conjugated Polymer Metallic Nanoparticle
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1919
Conformação MolecularMorphological Structure: Molecular ConformationMorphological Structure: Molecular Conformation
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2020
Morphological Structure: Molecular ConformationMorphological Structure: Molecular Conformation
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2121
n = number of repetition without conjugation break
Statistic PolymerOrientational and PositionalOrientational and Positional DisorderDisorder
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2222
Intramolecular Processes
t < ps
t < ns
t << ps
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2323
Intermolecular ProcessesDONOR ACCEPTOR Energy Transfer Process
(Foester Type) or FRET
606
1T
Rk
R
1100Rk fs
11Ek ns
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2424
Spectroscopic Rule
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2525
Excitation Dynamic
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2626
Relaxamento EmissãoTransferência
Monte Carlo
6
, 2 0,cos ( )i j
T j vibracional ii jij
Rk
R
Excitation Dynamic
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2727
Energy x Time Energy x Position
Migration
Excitation Dynamic: Monte Carlo
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2828
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2929
ExcisãoExcisão
Remoção de TatuagemRemoção de Tatuagem
AbrasãoAbrasão CriocirurgiaCriocirurgia
Laser pulsadoLaser pulsado
TermóliseTermólise Tratamento demorado (~1 ano)Tratamento demorado (~1 ano)
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3030
Remoção de Tatuagem: Nova Metodologia Remoção de Tatuagem: Nova Metodologia
NP NP FuncionalizadaFuncionalizada
Pigmento + NPPigmento + NP
Au, AgAu, Ag
Campo próximo Campo próximo altíssimo altíssimo
FotodegradaçãoFotodegradação
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3131
300 400 500 600 700 800 900
Tintas de tatuagem
Azul
Verde
Laranja
Vemelha
BrancaA
bsor
çao
Comprimento de onda (nm)
Preta
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3232
Pontos Quânticos FuncionalizadosPontos Quânticos Funcionalizados
300 400 500 600 700
Au/PAMAM Ag/PAH Ag/Quitosana
Abs
orbâ
ncia
Comprimento de onda (nm)SeletividadeSeletividade
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3333
400 500 600 7000,00
0,05
0,10
0,15
400 500 600 7000,0
0,1
0,2
0,3
400 500 600 7000,00
0,05
0,10
0,15
0,20
Orange + Ag/Quitosana
t=0 min t= 60 min
exc
=480 nm
t=0 min t= 60 min
Orange + Au/PAMAM
exc
=480 nm
OrangeA
bsor
bânc
ia
Comprimento de onda (nm)
t=0 min t= 60 min
exc
=480 nm
Fotodegradação: AbsorçãoFotodegradação: Absorção
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3434
300 400 500 600 700 8000
20
40
60
80
100
120
140
160
Inte
nsid
ade
(u.a
.)
Comprimento de onda (nm)
f 0 min f 1 min f 2 min f 4 min f 6 min f 10 min f 20 min f 1 hora
Tempo
Ag/Quitosana
0 10 20 30 40 50 60
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsid
ade
Inte
grad
a no
rmal
izad
a
Tempo (min)
Au/Paman Ag/quitosana
Fotodegradação: LiminescênciaFotodegradação: Liminescência
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3535
Guias de Onda 1
nn11
nnnn22
Conversão de Conversão de
Radiação solar
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3636
nn11
nnnn22
Guias de Onda 2
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3737
Guia de onda: Alumina porosa
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3838
400 450 500 550 600 6500
306090
PL
Inte
nsi
ty (
a.u
.)
TMTE2 nm
I TE /
I TM
Wavelength (nm)
40
60
80
100
c)
b)
Re
fletiv
ity (
%)
a)
Guia de onda: Alumina porosa
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3939
Guia de onda: Alumina porosa >> Sensor óptico
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4040
Guia de onda: Alumina porosa >> Sensor óptico
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4141
Guia de onda: Polimérico
nn11
nnnn22
Ar
PMMA+Polímeros
Metal
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4242
Guia de onda: Polimérico
nn11
nnnn22
Ar
PMMA+Polímeros
Metal
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4343
450 500 550 600 650 700
0
2
4
6
8
10
I TE/I
TM
Comprimento de onda (nm)
b)
Inensi
dade (
u.a
.)
TE TM Normal
a)
nn11
nnnn22
Guia de onda: Polimérico
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4444
Guia de onda: Polimérico
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4545
Fotomodificações em membranas de fosfolipídios sob ação de agentes fotosensibilizadores
Vesícula + Riboflavina
20x
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4646
High Resolution Optical MicroscopyHigh Resolution Optical Microscopy
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4747
High Resolution Optical MicroscopyHigh Resolution Optical Microscopy
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4848
Mestrado:
- MIKE MELO DO VALE (no. Usp: 5957959)Título: Guias de Ondas Ópticos à base de polímeros luminescentes para sensoriamento óptico e conversão de comprimento de onda. Agência: CNPq Vigência: 03/03/2008 a 03/03/2011
- DANILO OLZON D. DE SOUZATítulo: Propriedades optoeletronicas de dispositivos orgânicos contendo contatos elétricos depositados por implantação iônica assistida.PROCESSO: está a espera de bolsaVigência: 28/07/2008 a 28/03/2012
-FERNANDO TSUTAETítulo: Estudo dos processos ópticos envolvidos na remoção de pigmentos subcutâneosPROCESSO: está a espera de bolsaVigência: 01/001/2009 a 31/12/2011
Agradecimentos:Agradecimentos:
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4949
Doutorado:
- ANGELO DANILO FACETOTítulo: Simulação dos processos fotofísicos em semicondutores orgânicos nanoestruturadosAgência: CAPES Vigência: 06/03/2007 a 06/11/2011
- LUIS JOSÉ BORRERO GONZALÉZTítulo: Éxcitons e Emissão em Silício cristalino com dimensões de nano-escalaAgência: CNPq Vigência: 6/03/2006 a 16/03/2011
- NIRTON CRISTI SILVA VIEIRATítulo: Transistores de Efeito de Campo Enzimáticos Baseados em Estruturas DendríticasAgência: CNPq Vigência: 06/03/2007 a 06/11/2011
- HAROLDO DE ALMEIDA GUERREIROTítulo: Preparação e caracterização Filmes Nanoestruturados de Alumina Porosa para Sensoriamento Óptico.Agência: Projeto vinculado a Universidade Federal do Amazonas Vigência: 01/02/2008 a 31/01/2012
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