Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/14416
Title: Έλεγχος της μη γραμμικής οπτικής απόκρισης και του οπτικού περιορισμού μέσω της χημικής τροποποίησης φθοριωμένου γραφενίου με θειοφαινόλη
Other Titles: Tuning the nonlinear optical response and optical limiting of thiophenol-modified fluorographene derivatives
Authors: Στάθης, Αριστείδης
Keywords: Φθοριωμένο γραφένιο
Χημική τροποποίηση
Παράγωγα θειοφαινόλης
Μη γραμμικές οπτικές ιδιότητες
Οπτικός περιορισμός
Keywords (translated): Fluorographene
Functionalization
Thiophenol derivatives
Nonlinear optical properties
Optical limiting
Abstract: Ο κλάδος της μη γραμμικής οπτικής μελετά την αλληλεπίδραση ισχυρών σύμφωνων ακτινοβολιών φωτός με την ύλη. Όταν ένα υλικό εκτεθεί σε ισχυρή σύμφωνη ακτινοβολία όπως, π.χ. αυτή που παράγεται από ένα ισχυρό λέιζερ, οι οπτικές του ιδιότητες μπορεί να αλλάζουν, δηλαδή να τροποποιούνται, με αποτέλεσμα την δημιουργία μιας σειράς νέων φαινόμενων. Οι εγγενείς οπτικές ιδιότητες ενός υλικού, όπως π.χ. η απορρόφηση και η διάθλαση, εξαρτώνται πλέον από την ένταση του φωτός που αλληλεπιδρά με το υλικό κατά μη γραμμικό τρόπο. Σε αυτή την μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία, μελετήθηκε η μη γραμμική οπτική απόκριση τρίτης τάξης καθώς και ο οπτικός περιορισμός δύο νέων παραγώγων του φθοριομένου γραφενίου τροποποιημένα με θειοφαινόλη, με χρήση της τεχνικής Z-scan υπό διέγερση ορατής (532 nm) και υπέρυθρης (1064 nm) ακτινοβολίας με παλμούς χρονικής διάρκειας 4 ns καθώς και 35 ps. Η χημική τροποποίηση των υπό μελέτη φθοριομένων γραφενίων κατέληξε σε γραφενικές δομές δότη-π γέφυρας-δέκτη (donor-π bridge-acceptor), όπου οι ομάδες της θειόλης παίζουν το ρόλο του δότη, οι περιοχές υβριδισμού sp2 δρουν ως π-γέφυρα (π-bridge) ενώ οι υπόλοιπες ομάδες του φθορίου λειτουργούν ως δέκτες. Λόγω αυτού του κλασικού μη γραμμικού χρωμοφόρου, τα δύο παράγωγα παρουσίασαν μεγάλη μη γραμμική απόκριση σε σύγκριση με το φθοριομένο γραφένιο που χρησιμοποιήθηκε για την σύνθεση τους, ανοίγοντας έτσι τον δρόμο για την δημιουργία μη γραμμικών υλικών που θα έχουν ως βάση το φθοριωμένο γραφένιο και θα είναι χρήσιμα για πληθώρα οπτικοηλεκτρονικών και φωτονικών εφαρμογών όπως π.χ. στον οπτικό περιορισμό ως εναλλακτική λύση των φουλερενίων. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή των βασικών αρχών και εννοιών της μη γραμμικής οπτικής καθώς και των σημαντικότερων φυσικών διεργασιών που σχετίζονται με αυτές. Ακολουθεί, στο δεύτερο κεφάλαιο η αναλυτική περιγραφή της τεχνικής Z-scan η οποία και χρησιμοποιήθηκε για την διεκπεραίωση των πειραμάτων καθώς και οι μέθοδοι ανάλυσης των πειραματικών δεδομένων που ακολουθήθηκαν. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα και γίνεται σχολιασμός αυτών.
Abstract (translated): The field of non-linear optics is related to the strong interactions between laser radiations and matter. Laser radiation can provide strong enough electromagnetic fields, capable of inducing optical changes to the optical properties. Under these conditions the optical properties of the matter depend non-linearly on the intensity of the electric field. In this master thesis, the third-order nonlinear optical response of two novel thiophenol-modified fluorographene derivatives, the methoxy-thiophenol- and the dimethyl-amino-thiophenol-modified fluorographenes, was thoroughly investigated by means of the Z-scan technique under visible (532 nm) and infrared (1064 nm), 35 ps and 4 ns laser excitation. Under ns excitation strong Reverse Saturable Absorption behavior was observed so optical limiting measurements were also performed. Additionally, because of the strong Reverse Saturable Absorber behavior under ns excitation, optical limiting measurements were also performed. The functionalization of the studied fluorographene derivatives, results in donor-π bridge-acceptor graphenic structures, where the attached thiol groups play the role of the donor, the sp2 domains act as π bridges, while the residual fluorine groups act as acceptors. Due to this nonlinear optical chromophore, both derivatives exhibited large nonlinear optical response compared to fluorographene, thus paving the way for the rational design of fluorographene based nonlinear optical materials for optoelectronic and photonic applications, such as in optical limiting as an alternative to benchmark fullerenes. In the first chapter, a theoretical introduction about non-linear optics and phenomena are briefly presented. In the second chapter, the experimental technique Z-scan is described in detail as well as how data derived from this technique can be analyzed. In the third chapter, the experimental results are presented in detail and discussion concerning the results is made.
Appears in Collections:Τμήμα Φυσικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Stathis Aristeidis Master Thesis.pdf2.28 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.