Das Montanhas de Minas ao Oceano: Os Caminhos da Ciência para um Futuro Sustentável
20 a 25 de outubro de 2025
Trabalho 20645
| ISSN | 2237-9045 |
|---|---|
| Instituição | Universidade Federal de Viçosa |
| Nível | Graduação |
| Modalidade | Pesquisa |
| Área de conhecimento | Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Área temática | Dimensões Econômicas: ODS9 |
| Setor | Departamento de Física |
| Bolsa | PIBIC/CNPq |
| Conclusão de bolsa | Sim |
| Apoio financeiro | CNPq |
| Primeiro autor | Neemias de Almeida Ribeiro |
| Orientador | MARCIO SANTOS ROCHA |
| Título | Implementação de uma Pinça Óptica Holográfica |
| Resumo | A Pinça Óptica Holográfica é uma técnica que oferece ampla versatilidade no aprisionamento e manipulação de micropartículas. Ela consiste na introdução de componentes holográficos na configuração de pinça óptica, que permitem o controle das características espaciais da luz com alta precisão. Tal controle é alcançado pela implementação de Hologramas Gerados por Computador (CGHs) em dispositivos ópticos-difrativos, como os Moduladores Espaciais de Luz (SLMs). O SLM atua como um meio de registro holográfico programável que modula a frente de onda do feixe de luz incidente, permitindo a criação de múltiplas armadilhas ópticas e armadilhas com feixes de perfis não-Gaussianos, como os de Laguerre-Gauss e Bessel, feixes de grande interesse em manipulação óptica. Este trabalho teve como objetivo investigar experimentalmente a geração de feixes ópticos via CGHs de fase para implementar uma pinça óptica holográfica e caracterizar sua constante de força para diferentes feixes. A metodologia envolveu o desenvolvimento de rotinas em MATLAB para a construção numérica de hologramas de fase, que foram então transferidos a um SLM para a reconstrução óptica dos feixes. Dessa forma, foram gerados experimentalmente feixes de Laguerre-Gauss, de Bessel-Gauss e múltiplos. Seus perfis de intensidade transversais apresentaram qualidade satisfatória quando comparados aos perfis teóricos e atingiram uma eficiência média de 13%, valor suficiente para a implementação da pinça óptica holográfica. Em uma segunda etapa, a pinça óptica holográfica foi implementada em um microscópio invertido, permitindo o aprisionamento de microesferas de poliestireno com 3 µm de diâmetro. A constante de força da armadilha foi determinada a partir da análise do movimento browniano da partícula e caracterizada em função da potência para feixes de Bessel-Gauss e de Laguerre-Gauss. As constantes apresentaram um crescimento linear com a potência para os feixes de Bessel-Gauss, comportamento típico para a configuração experimental utilizada. No entanto, para os feixes de Laguerre-Gauss, a linearidade foi observada apenas até uma determinada faixa de potência, seguida por uma possível saturação, um efeito que merece investigação futura. Por fim, foi implementada uma configuração de pinça óptica dupla utilizando feixes Gaussianos, que se mostrou capaz de aprisionar duas microesferas de forma simultânea. Esse resultado, embora qualitativo, comprova a versatilidade da técnica para gerar e controlar múltiplas armadilhas ópticas de maneira independente. Em suma, o trabalho estabelece uma base concreta para a implementação de uma pinça óptica holográfica, com resultados que não apenas validam o sistema desenvolvido, mas também evidenciam o seu potencial para a investigação de situações mais complexas na manipulação óptica de partículas. |
| Palavras-chave | Pinça Óptica Holográfica, Hologramas Gerados por Computador, Feixes Ópticos. |
| Forma de apresentação..... | Vídeo |
| Link para apresentação | Vídeo |
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