Tese
Transferência de energia ressonante entre pontos quânticos, zinco ftalocianina e praseodímio
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Autor
Alves, Guilherme Azevedo
Institución
Resumen
In the present work the energy transfer processes between semiconductor quantum dots
(QDs) were investigated through computer simulations and microluminescence surface scan
technique (MSST) measurements. It was simulated, and measurements were performed
in cadmium selenide covered with zinc sulfide (CdSe/ZnS) quantum dots. Initially, it
was written the Hamiltonian for two and three quantum dots coupled through Förster
potential. The Förster potential describes the energy transfer through a dipole interation,
without charge transfer, since the two particles have energy levels in resonance. It was
simulated the average occupation of each state of the Hamiltonian, using the average
occupation simulations it was found the values of energy laser, laser power and quantum
dots detunning that favor the population of each Hamiltonian state. Using the found values
it was also possible to simulate the Hamiltonian time evolution, in the simulations where a
continuous wavelength (cw) laser or a pulsed laser excites the system. In the experimental
section it was studied the energy diffusion of QD-QD, QD-Zinc phthalocyanine (ZnPc)
systems, and between praseodymium ions. For this purpose, photoluminescence, optical
absorption, and microluminescence scan surface were applied. The MSST allows the direct
measurement of energy diffusion length, alternatively to time resolved measurements.
The simulations had shown the best set of parameters, such as laser and quantum dots
detunning increase the population of each Hamiltonian state. For the system consisting of
a linear chain of three quantum dots was possible to find the best set of parameters for
maximum energy migration along the chain. In the experimental section it was observed
the dependence of the diffusion length with the concentration of QDs, an evidence of
FRET couppling, the same observation also on praseodymium samples. It also noted the
energy transfer between QDs of different sizes. Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais Doutor em Física Neste trabalho os processos de transferência de energia entre pontos quânticos semicondutores
(PQs) foram investigados, através de simulações computacionais e medidas
experimentais de varredura superficial da microluminescência (MSST). Foram simulados,
bem como realizadas medidas em pontos quânticos de seleneto de cádmio com cobertura
esférica de sulfeto de zinco (CdSe/ZnS). Primeiramente foram escritos os Hamiltonianos
para dois e três pontos quânticos acoplados através do potencial de Förster. O potencial
de Förster descreve a transferência de energia através de uma interação dipolar, sem a
transferência de carga, entre duas partículas que apresentam níveis de energia em ressonância.
Foram realizadas simulações sobre a média ocupacional de cada um dos estados
dos Hamiltonianos, através dos valores encontrados foi possível encontrar os valores das
energias do laser e da dessintonia de energia entre os pontos quânticos que favorecem a
população de cada um dos estados dos Hamiltonianos. Com os valores foi possível simular
também a evolução temporal dos Hamiltonianos, nas situações em que um laser contínuo
ou um laser pulsado excita o sistema. Na parte experimental foi estuda a difusão de
energia em sistemas PQ-PQ, PQ-Zinco Ftalocianina (ZnPc) e entre íons de Praseodímio.
Para tal objetivo, foram empregadas técnicas de fotoluminescência, absorção óptica e
varredura superficial da microluminescência, técnica a qual permite a medida direta do
comprimento de difusão da energia, que é uma alternativa para substituir medidas com
resolução temporal. Através das simulações foi possível encontrar os melhores parâmetros,
tais como, energia e potência do laser e energia dos pontos quânticos que favorecem a
população de cada estado do Hamiltoniano. Para o sistema formado por uma cadeia linear
de três pontos quânticos foi possível encontrar o melhor conjunto de parâmetros para uma
máxima migração de energia ao longo da cadeia. Na parte experimental foi observada a
dependência do comprimento de difusão com a concentração de PQs, o que demonstrou ser
a melhor evidência do acoplamento FRET, observação também realizadas nas amostras
de Praseodímio. Observou-se também a transferência de energia entre PQs de tamanhos
diferentes.