Dissertação de Mestrado #616 – Lady Katherine Soto Gomez – 13/12/2018

Os avanços em técnicas ópticas melhoram nossa percepção do mundo microscópico, algumas técnicas permitem criar imagens ópticas de tecidos biológicos e ou de moléculas específicas em sistemas biológicos. Por exemplo, através da espectroscopia Raman pode-se gerar imagens de diferentes proteínas utilizando-se como marcador a energia de vibração de uma determinada ligação química característica desta proteína. Porém devido a baixa eficiência do processo Raman, técnicas como CARS (do inglês, Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy) vem sido utilizadas para a obtenção de imagens livre de marcadores fluorescentes e em tempo real de amostras com vibrações moleculares próprias. Estas imagens permitem o estudo do funcionamento de órgãos in vivo, o que faz dela uma ferramenta muito útil para estudos aplicados a biologia.

Nesta dissertação tratamos sobre efeitos ópticos lineares e não lineares, especialmente as teorias das técnicas Raman, CARS e Multiplex CARS. CARS e Multiplex CARS são técnicas de Raman estimulado, sendo um caso típico da mistura de quatro ondas (FWM, do inglês four wave mixing). Neste processo, dois feixes de bombeio ω_P e um feixe Stokes ω_S são combinados para gerar outro feixe CARS ω_CARS, onde a energia destes feixes de entrada é selecionada de forma que a diferença entre eles seja a energia de vibração interatômica de uma amostra particular. Implementamos nesta dissertação dois tipos de montagens experimentais de multiplex CARS. Comparamos as duas montagem experimentais utilizando-se amostras de referência (acetonitrila, metanol e acetona) e otimizamos o melhor dos sistemas para realizar o mapeamento de amostras de poliestireno e tecido biológico. Com os desenvolvimentos feito nesta dissertação, poderemos estudar problemas relacionados a biologia, como por exemplo a detecção de placas de proteína beta-amilóide relacionadas à doença de Alzheimer.