Propiedades ópticas de nanocompuestos poliméricos con nanotubos de carbono

• Autores: Díaz Costanzo, Guadalupe
• Año de publicación: 2013
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Ledesma, Silvia Adriana; Goyanes, Silvia Nair
• Materia: COMPUESTOS POLIMERICOS FOTOSENSIBLES; COLORANTES AZOBENCENO; NANOTUBOS DE CARBONO; BIRREFRINGENCIA FOTOINDUCIDA; GRABADO OPTICO DE ESTRUCTURAS PERIODICAS; PHOTOSENSITIVE POLYMERIC COMPOUNDS; AZOBENZENE-DYE; CARBON NANOTUBES; PHOTOINDUCED BIREFRINGENCE; PHOTORECORDED PERIODIC PATTERNS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Se han desarrollado y caracterizado nuevos materiales fotosensibles a partir dela incorporación de moléculas de colorante azobenceno en matrices poliméricas. Se estudió cómo la adición de una nanocarga, capaz de mejorar la resistencia ala rotura e incrementar el módulo elástico, modifica las propiedades ópticas delmaterial. En particular, como colorante se empleó Disperse Orange 3 (DO3) y comonanocarga se usaron nanotubos de carbono (CNTs). La familia de colorantesazobenceno se caracteriza por sufrir un proceso de fotoisomerización reversible, quepermite inducir ópticamente distintos efectos como birrefringencia y modulaciónen el índice de refracción cuando se incorporan en un sistema material. La elección de los CNTs como nanocarga se basó en su estructura electrónica, que podríadar lugar a una interacción con los colorantes azobenceno ya que ambos poseenun sistema delocalizado de electrones π. Se evaluaron dos tipos de polímeros comomatrices, un polímero termorrígido (resina epoxi) y un polímero termoplástico (ácido poliláctico) con el objeto de determinar cómo el tipo de estructura modificala respuesta óptica del colorante. En ambos casos se estudiaron materiales con y sin CNTs. En la primera etapa de esta tesis se estudió la interacción entre nanotubosde carbono y moléculas azobenceno utilizando técnicas ópticas y espectroscópicas. Se determinaron las concentraciones CNTs/DO3 para obtener dispersiones entetrahidrofurano y en cloroformo estables en el tiempo. Con ellas se desarrollaronlos diferentes compuestos poliméricos los cuales fueron caracterizados mediante diferentestécnicas espectroscópicas, mecánicas y ópticas. Se encontró que la adiciónde CNTs en sistemas fotosensibles compuestos por polímero y colorante generacambios en la respuesta óptica del nanocompuesto que se manifiestan de formadistinta dependiendo fuertemente de la conformación estructural de la matriz queconstituye el material. Finalmente se grabaron figuras de interferencia en los diferentesmateriales y se evaluó cómo la presencia de los CNTs afecta la eficienciade difracción de las redes generadas. Este último punto demuestra las potencialesaplicaciones de los materiales desarrollados en el área de óptica y fotónica comodispositivos de almacenamiento óptico de la información.
New photosensitive materials fabricated by the addition of azobenzene dyemolecules into polymeric matrixes have been developed and characterized. It wasstudied how the addition of a nanocharge, also capable of improving the strength atbreak and the elastic modulus, modify the optical properties of the material. Particularly,as an azobenzene dye it was used Disperse Orange 3 (DO3) and carbonnanotubes (CNTs) as nanocharges. The family of azobenzene dyes are most knownfor undergoing a reversible photoisomerization process that allows photoinducingdifferent effects such as birrefringence and modulation of the index refraction whenoncorporated into a material system. The choice of CNTs as nanocharges finds itbasis on their electronic structure that could let an interaction with the azobenzenedyes since both have a delocalized π electron system. Two kinds of polymershave been tested as matrixes, a termorrigid polymer (epoxy resin) and a thermoplasticpolymer (polylactic acid), with the aim of determining how the structuremodifies the optical response of the dye. In both cases, materials with and without CNTs were studied. On the first stage of this thesis the interaction between carbonnanotubes and azobenzene molecules was studied using optical and spectroscopictechniques. Concentrations CNTs/DO3 were determined to obtain stable dispersionsin tethehydrofuran and chloroform. With these dispersions the polymericcompounds were developed and characterized by means of spectroscopic, mechanicand optical techniques. It was found that the addition of CNTs into photosensitivematerial systems made of polymers and azobenzene dyes produces changes in theoptical response that revealed in different ways strongly depending on the structuralconformation of the matrix of the material. At last, interference patternswere recorded on the different materials and it was evaluated how the presenceof CNTs affects the efficiency of the recorded diffraction gratings. This last pointdemostrates the potential applications of the developed materials in the area ofoptics and photonics as optical storage information devices.
Fil: Díaz Costanzo, Guadalupe. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.