O estudo da dependência espectral de uma propriedade óptica não linear de um material é essencial para o avanço e desenvolvimento de novos dispositivos e aplicações. Na literatura existem poucos estudos que reportam a dispersão da resposta óptica não linear de segunda ordem em sistemas moleculares e supramoleculares, o que impossibilita o conhecimento do comportamento espectral de moléculas orgânicas, polímeros e partículas semicondutoras para a elaboração de novas aplicações ou aprimoramento das existentes, como é o caso dos moduladores eletro-ópticos ou microscopia de segundo harmônico. Tendo isto em mente, nesta tese foi desenvolvido um aparato experimental inédito no grupo da técnica de espalhamento hiper-Rayleigh (HRS) sintonizável de femtossegundos para ser usado na determinação da dependência espectral de distintas classes de materiais. Dessa forma, foi apresentado um estudo da dispersão espalhamento não linear de segunda ordem para as moléculas orgânicas derivados de acetofenona de cinamaldeído, polímeros quirais derivados de trifenilamina e partículas semicondutoras de titanato de bário. Além disso, outras técnicas espectroscópicas lineares e não lineares foram empregadas para a determinação das propriedades fotofísicos dos materiais estudados, e para a caracterização e utilização na simulação de modelos dispersivos e da seção de choque de absorção de dois fótons. Para os sistemas supramoleculares, foram realizadas medidas estruturais, incluindo o espalhamento de luz dinâmico, microscopia de força atômica, varredura eletrônica, Raman etc. Com os resultados obtidos nesta tese, foi possível entender como a modificação estrutural, tanto em sistemas moleculares quanto supramoleculares, pode afetar de maneira significativa a resposta óptica não linear de segunda ordem. Desta maneira, esta pesquisa contribui no avanço de orientar novos estudos que sejam direcionados às estratégias de engenharia e design estruturais, visando aprimorar suas propriedades ópticas não lineares de segunda ordem, em especial, a geração de segundo harmônico.

The study of the spectral dependence of a material's nonlinear optical property is essential for the advancement and development of new devices and applications. There are a few studies in the literature that report the dispersion of second-order nonlinear response in molecular and supramolecular systems, which hinders the understanding of the spectral behavior of organic molecules, polymers, and semiconductor particles for the development of new applications or the enhancement of existing ones, such as electro-optical modulators or second harmonic microscopy. Bearing this in mind, in this thesis, a novel optical setup of tunable femtosecond hyper Rayleigh scattering (HRS) technique was developed for use in determining the spectral dependence of distint classes of materials. Thus, a study of second-order nonlinear response dispersion was presented for organic molecules derived from acetophenone cinnamaldehyde, chiral polymers derived from triphenylamine, and barium titanate semiconductor particles. In addition, other linear and nonlinear spectroscopic techniques were employed to determine the photophysical properties of the materials studied for characterization and use in the simulation of dispersive models and the two-photon absorption cross-section. For supramolecular systems, structural measurements were also performed, including dynamic light scattering, atomic force microscopy, MEV, Raman, among others. With the results obtained in this thesis, it was possible to understand how structural modification in both molecular and supramolecular systems can significantly affect the second-order nonlinear response. Thus, this thesis contributes to the advancement of guiding new studies aimed at engineering and structural design strategies to enhance their second-order nonlinear optical properties, especially second harmonic generation.