Estudo de grades óticas de relevo em materiais contendo azobenzenos

Abstract

Os azobenzenos têm a propriedade de sofrer isomerização induzida pela luz a um determinado comprimento de onda, onde as referidas moléculas são convertidas da forma trans, que é energeticamente a forma mais estável, para a forma cis, absorvendo radiação. Este processo fotoquímico é responsável pela criação de birrefringência no meio, permitindo a formação de grades óticas de relevo em filmes finos ou à superfície de materiais que contêm azobenzenos na sua estrutura química. O uso destes materiais tem aplicação na área da Fotónica, nomeadamente na criação de memórias óticas, sensores e dispositivos para a conversão de energia. O processo de criação de birrefringência fotoinduzida resulta da reorientação molecular dos azobenzenos na consequência de vários ciclos de fotoisomerização, devido à presença de luz polarizada a um determinado comprimento de onda, e conduz ao transporte de massa das moléculas nas regiões onde absorve maior quantidade de radiação, permitindo a formação de redes de difração de estrutura periódica. O objetivo deste trabalho consistiu em caracterizar a criação de grades de relevo em filmes finos do azopolímero poli[1-(4-(3-carboxi-4-hidroxifenilazo)-benzenesulfonamida)- 1,2- etanodiil) sal de sódio]] (PAZO), quando é irradiado por um padrão de interferências. Este projeto envolveu diferentes montagens experimentais para criar outros tantos padrões de difração, produzir filmes finos de azobenzeno e estudar a criação das grades óticas nesses filmes. Os filmes finos são produzidos pelos métodos de derramamento e de camada-sobre-camada. As várias montagens experimentais originaram a formação de distintas grades óticas de relevo, o que permitiu estudar a criação das referidas grades em função da quantidade de material depositado, do padrão de interferências, da intensidade e do tempo de irradiação.

The azobenzene have the propriety to suffer isomerization induced by the light at a determined wavelength, where the referred molecules are converted from the trans form, which is energetically the most stable form, to the cis form, absorbing radiation. This photochemical process is responsible by the creation of birrefringence in the medium, allowing the formation of optical relief gratings on thin films or at the surface of the materials that contain azobenzenes in their chemical structure. The use of these materials have application in Photonics, namely in the criation of optical memories, sensors and devices for the energy convertion. The photoinduced birrefringence creation process results from molecular reorientation of azobenzenes in consequence of several photoisomerization cycles, due to the presence of polarized light at a determined wavelength, and leads to the mass transport of the molecules from the regions where absorbs more amount of radiation, allowing the formation of diffraction gratings with periodic structure. The objective of this work was to characterize the creation of relief gratings on thin films of azopolymer poly[1-[4-(3-carboxy-4-hydroxyphenylazo) benzene sulfonamido]- 1,2-ethanediyl, sodium salt] (PAZO), when it is irradiated by a interference pattern. This work involved diferents experimental assemblies for creating differents diffraction patterns, the production of azobenzene thin films and the study of creation of optical gratings in these films. The thin films are produced by casting and layer-by-layer methods. The different experimental setups allowed the formation of different optical relief gratings, which it allowed to study of the refered gratings in function of the quantity of deposited material, the interference pattern, the intensity and the irradiation time.