Você está aqui: Página Inicial curitiba Estrutura do Câmpus Diretorias Diretoria de Pesquisa e Pós-Graduação Mestrado e Doutorado CPGEI Edital de Defesas 2016 CPGEI (Doutorado): Bárbara Rutyna Heidemann-20/05/16

CPGEI (Doutorado): Bárbara Rutyna Heidemann-20/05/16

Defesa Pública de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 20/05/2016
das 14h00 até 18h00
Onde Sede Central: Sala B-205
Nome do Contato Prof. José Luís Fabris
Participantes Prof. José Luís Fabris, Dr. Orientador - UTFPR
Profa. Marcia Muller, Dra. Co-orientadora - UTFPR
Profa. Marcela Mohallem Oliveira, Dra. Co-orientadora - UTFPR
Banca examinadora:
Prof. José Luís Fabris, Dr. Presidente - UTFPR
Prof. Aldo José Gorgatti Zarbin, Dr. - UFPR
Prof. Aleksander Sade Paterno, Dr. - UDESC
Prof. Hypolito José Kalinowski, Dr. - UTFPR
Prof. Andreia Gerniski Macedo, Dr. - UTFPR
Adicionar evento ao calendário vCal
iCal

Sensor a fibra ótica nanoestruturado e funcionalizado para aplicação em ambientes hídricos

Resumo: Neste trabalho foram demonstrados transdutores a fibra ótica baseados em redes de período longo (LPG) modificadas com nanoestruturas para otimização do desempenho. Nanopartículas de ouro (AuNPs) foram depositadas na região da casca da fibra que contém a rede, por funcionalização da superfície da fibra com 3-aminopropiltrietoxisilano e posterior recobrimento com solução de ácido tetracloroaurico e redução desta por boridreto de sódio. A ressonância plasmônica localizada de superfície (LSPR) que ocorre nas AuNPs foi excitada pelo acoplamento com os modos de transmissão da LPG. Esse dispositivo foi projetado visando o aumento da sensibilidade, particularmente em ambientes hídricos. Comparado ao transdutor não modificado, a sensibilidade foi 17 vezes maior, na LPG com nanopartículas de ouro (LPG-AuNPs) interrogada em intensidade, para o índice de refração de 1,3933. As resoluções atingidas foram melhores do que 0,0003 RIU (unidades de índice de refração), na faixa de 1,3629 a 1,4399. Para a LPG-AuNPs interrogada em comprimento de onda, obtiveram-se sensibilidades maiores nos índices de refração próximos ao índice da água, assim como resoluções tão pequenas quanto 0,00001 RIU, para índices próximos ao índice da casca da fibra. No entanto, esse dispositivo não se mostrou capaz de detectar pequenas variações na concentração de analitos em soluções aquosas. As nanopartículas de ouro depositadas na LPG foram posteriormente modificadas quimicamente via adesão de cisteamina. A rede que contém as AuNPs foi inserida em uma solução aquosa de cloridrato de cisteamina. Em seguida, a seletividade da LPG foi avaliada com soluções aquosas de glifosato, em concentrações na faixa de 1 μM a 100 μM. Para esses transdutores, a interrogação em intensidade resultou numa variação de 0,6 % nas bandas de transmissão, e a variação em comprimento de onda chegou a 0,34 nm, mostrando a possibilidade de detecção seletiva de pequenas variações na concentração de analitos em ambientes hídricos.
Palavras-chave: Redes de período longo. Índice de refração. Sensoriamento químico. Redes de espalhamento coerente. Nanopartículas de ouro. Cisteamina. Glifosato.

Nanostructured and functionalized optical fiber sensor for employment in water environments

Abstract: This work shows optical fiber transducers based on long period gratings (LPG), modified with nanostructures to achieve optimized performance. The cladding of the fiber with the previously recorded grating was coated with gold nanoparticles (AuNPs), by functionalizing its surface with 3-aminopropyltriethoxysilane, further recoated with tetrachloroauric acid solution and sodium borohydride reduction. The localized surface plasmon resonance (LSPR) on the AuNPs was excited by its coupling with LPG transmission modes. Such device was projected aiming to increase its sensitivity, particularly in water environments. A 17-times increased sensitivity was obtained for this LPG modified with gold nanoparticles (LPG-AuNPs) intensity coded, when compared with the non-modified transducer, for refractive indices close to 1.3933. Resulting resolutions were better than 0.0003 RIU (refractive index units), within the range from 1.3629 to 1.4399. For the LPG-AuNPs wavelength coded, higher sensitivities were obtained for refractive indices close to the water refractive index, as well as a limit resolution of 0.00001 RIU in environments with refractive indices close to the fiber cladding refractive index. However, this device was not able to detect small changes in concentration of analytes in water solution. A further chemical modification of the AuNPs was carried out by functionalization with cysteamine. The AuNPs grating was inserted in a cysteamine hydrochloride aqueous solution. and the transducer selectivity was assessed for water solutions of glyphosate in the 1 μM to 100 μM concentration range. For the latter transducer configuration, changes of 0.6 % and 0.34 nm were obtained for intensity coded and wavelength coded operation, respectively, showing the prospect of selective detection of small amounts of analytes in water environments.
Keywords: Long Period Gratings. Refractive index. Chemical sensing. Coherent scattering gratings. Gold nanoparticles. Cysteamine. Glyphosate.

Lista de publicações:

Heidemann B. R. ; Chiamenti, I. ; Oliveira, M. M. ; MULLER, M. ; FABRIS, J . Plasmonic optical fiber sensors: enhanced sensitivity in water-based environments. Applied Optics (Cessou em 1989. Foi desdobrado em três: ISSN 1540-8973 Applied Optics. Information Processing, Applied Optics. Optical Technology e Ap, v. 54, p. 8192-8197, 2015.

Heidemann, B. R., Pereira, J. C., Chiamento, I., Oliveira, M. M., Muller, M., Fabris, J. L., Effects from detuning the resonant coupling between fiber gratings and localized surface plasmons. In: EWOFS, 2016: European Workshop on Optical Fibre Sensors, 2016, Limerick, Irlanda, 2016.

Ações do documento