Microscopia óptica não linear por rotação da polarização elíptica: estudo do gorilla glass, seleneto de zinco e sulfeto de zinco - Gomes, Jorge Augusto Coura (2020)
A obtenção de imagens por microscopia óptica tem grande importância e tem permitido grandes avanços em diferentes áreas como biologia, engenharia de materiais, medicina, etc. Trata-se de uma área bastante dinâmica devido aos avanços tecnológicos, busca de novos sinais de contrastes, obtenção de melhores resoluções e obtenção de imagens tridimensionais, por exemplo. No caso de obtenção de imagens tridimensionais, efeitos ópticos não lineares como a geração de segundo e terceiro harmônico, absorção de dois fótons, fluorescência induzida por absorção de dois fótons, entre outros, já são utilizados com sucesso em equipamentos comerciais. Neste trabalho aperfeiçoamos a medida de um efeito não linear refrativo de terceira ordem, a rotação não linear da polarização elíptica (RNLPE) na condição de forte focalização, na qual, é possível obter o valor local da refração não linear de um meio. Foi implementado um microscópio simples de varredura usando duas objetivas de microscópio, normais e de longa distância de trabalho, montadas na configuração confocal, e um sistema de translação xyz controlado por um computador para movimentação da amostra. Como fonte de luz, utilizamos pulsos com 150 fs de duração a 1 kHz de taxa de repetição e comprimento de onda centrado em 775 nm produzido por um laser de Ti:safira amplificado. Utilizamos três amostras interessantes que apresentassem variação da refração não linear: uma lâmina de vidro “quimicamente” temperado, o “gorilla glass” (GG), e duas janelas de semicondutores policristalinos, o seleneto de zinco (ZnSe) e o sulfeto de zinco (ZnS). O GG, desenvolvido pela Corning, é um vidro alcali-aluminosilicato muito fino, leve e, especialmente, resistente a danos e riscos. Esta resistência se deve a um tratamento químico no vidro que consiste na troca de íons de sódio por potássio na superfície do vidro. Foi possível observar que com essa troca iônica, o índice de refração não linear (n2) do vidro em função da profundidade z, mudou. Por outro lado, para o ZnSe e ZnS, dois meios homogêneos em termos da refração linear, observamos, pela primeira vez, uma distribuição inomogênea forte da refração não linear devido à natureza policristalina do meio. Neste caso, foi possível observar que cada grão dentro da matriz policristalina apresenta valor da refração não linear diferente relacionado com a orientação cristalográfica randômica. Ademais, também foi realizada uma microscopia não linear com a RNLPE em amostras biológicas (células de cebola). Dentre as vantagens dessa nova técnica experimental podemos destacar: feixe e comprimento de onda único, alta sensibilidade, baixo ruído, determinação da refração não linearidade absoluta n2 local da amostra, não adição de cromóforos fluorescente exógenos, entre outras.