Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6575.pdf: 5003630 bytes, checksum: dc2cd3948b12fce190bd5f14369b70aa (MD5) Previous issue date: 2015-03-04 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this thesis were investigated the magnetic properties of magnetic nanowire arrays of Co and Ni electrodeposited in porous anodic alumina templates. The electrochemical method was employed in the manufacturing steps of templates and growth of nanowires. For the templates, the potentiostatic two step anodization process with gradual reduction of potential at the end of process was employed. The templates presented good regularity, and conductor channels at the pore bottom (dendritic region). The growth of Co and Ni nanowires in porous templates was performed by galvanostatic pulsed eletrodeposition. The samples were characterized morphologically and structurally by scanning electron microscopy and X-ray diffraction, respectivelly. For the sample with Co nanowires we obtained nanowires with 65 nm in diameter and 6 μm in length, with hcp hexagonal structure type. For Ni nanowires, samples with 65 nm and 80 nm of diameter and 6μm in length were obtained, presenting an fcc cubic structure type. The magnetic characterization was performed by vibrating sample magnetometry - SQUID, which were performed magnetic moment measurements as a function of magnetic field, temperature and the angle between the applied magnetic field and the main axis of the nanowires. The results showed the directions of easy magnetization axis, the contributions of different types of magnetic anisotropy and influences related to the morphology of the nanowires and the template. For Co nanowires, the shape anisotropy is the most relevant and the easy axis of magnetization is in the direction of the main axis of the nanowires. For the two samples with Ni nanowires, were determined 15º and 26º angles as the respective directions of magnetization easy axis. The effect of magnetoelastic anisotropy is more relevant in the case of Ni nanowires. For both systems (Co and Ni) was possible to verify the importance of morphological factors, in which the diameter and average separation of the nanowires play a key role, because they are directly related to inter-nanowire magnetostatic interaction. / Nesta tese de doutorado foram investigadas as propriedades magnéticas de redes de nanofios magnéticos de Co e Ni eletrodepositadas em templates de alumina anódica porosa. O método eletroquímico foi empregado nas etapas de fabricação das templates e crescimento dos nanofios. Para a fabricação das templates foi utilizado o método potenciostático de anodização em duas etapas com redução gradativa de potencial ao final do processo. Foram obtidas templates porosas com alta regularidade e canais condutores no fundo dos poros (dendritos). O crescimento dos nanofios de Co e Ni nas templates porosas foi realizado por eletrodeposição pulsada galvanostática. As amostras foram caracterizadas morfológica e estruturalmente por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X. Para a amostra com nanofios de Co obtivemos nanofios com 65 nm de diâmetro e 6 μm de comprimento, com estrutura do tipo hexagonal hcp. Para os nanofios de Ni, foram obtidas amostras com diâmetros de nanofios de 65 nm e 80 nm, com 6 μm de comprimento e estrutura do tipo cúbica fcc. A caracterização magnética foi realizada por magnetometria de amostra vibrante SQUID, na qual foram realizadas medidas de momento magnético em função do campo magnético, temperatura e do ângulo entre o campo magnético e o eixo principal dos nanofios. Os resultados permitiram determinar as direções dos eixos de fácil magnetização, as contribuições dos diferentes tipos de anisotropia magnética e influências relacionadas à morfologia do sistema. Para os nanofios de Co, a anisotropia de forma é a mais relevante, e o eixo de fácil magnetização se encontra na direção do eixo principal dos nanofios. Para as duas amostras com nanofios de Ni, foram determinados os ângulos de 15º e 26º como as respectivas direções dos eixos de fácil magnetização. O efeito da anisotropia magnetoelástica é mais importante no caso dos nanofios de Ni. Para os dois sistemas (Co e Ni) foi possível avaliar a importância dos fatores morfológicos, na qual o diâmetro e separação média dos nanofios desempenham papel fundamental, pois estão diretamente relacionados à interação magnetostática inter-nanofios.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseMLC.pdf: 5009524 bytes, checksum: 774854f055e143035c9ddbb790c2c306 (MD5) Previous issue date: 2005-10-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / This thesis presents results on tailoring porous anodic alumina films, the Co-CoO electrodeposition on alumina template and the magnetic behavior of such system. Mono and bi-modal pore distribution at the film surface were obtained in a two-step anodization. It was observed the growth of non parallel pores when temperature or current were modified from the first to the second step. The current plays the great role in the top layer morphology modification. The Co ions were electrodeposited on regular Al2O3 membrane under an sine waveform potential. This procedure provided the formation of a granular system of Co-CoO. For small times of deposition the sample presents major value of the coercive field in the perpendicular to plan of the substrate direction. Carrying out the electrodeposition for a long period the magnetization easy axis goes to the sample surface plane, where the coercive field was major. The existence of Co oxide was inferred through of magnetization measurements. It was detected "exchange bias" fields, results of the coupling between antiferromagnetic/ferromagnetic portion of the sample. This phenomenon was observed in both directions of the samples at 250 K. The results also show the domain formation on a antiferromagnetic portion at the ferro/antiferromagnetic interface. Such domains were allowed to rotation near the blocking temperature. / A presente de doutorado apresenta os resultados sobre o processo de fabricação de filmes de alumina anódica porosa, da eletrodeposição de Co-CoO e do comportamento magnético desta estrutura. Foram obtidos filmes de alumina com distribuição superficial mono e bi-modal de raio de poros a partir do processo anodização de duas etapas. Observamos que a modificação dos valores da corrente de anodização e temperatura da solução da primeira para a segunda etapa levaram a formação de poros não paralelos. Esse processo foi principalmente afetado pela mudança do primeiro parâmetro. Os íons de Co foram eletrodepositados sobre substrato de alumina aplicando um potencial pulsado de forma senoidal. Este procedimento proporcionou a formação de um sistema granular de Co-CoO. As amostras apresentaram grandes campos coercivos, sendo que esse campo foi maior na direção perpendicular ao plano do substrato para a amostra feita com o menor tempo de deposição. Para tempos maiores o eixo fácil de magnetização esteve no plano da superfície da amostra, onde o campo coercivo foi maior. A presença do óxido de Co foi verificada a partir da observação do fenômeno de exchange bias , tanto na direção paralela e perpendicular ao plano do substrato, estando este presente até a temperatura de 250 K. Os resultados também mostraram que porção antiferromagnética é composta por domínios e que a rotação dos momentos da interface ferromagnética/antiferromagnética ocorre próximo à temperatura de bloqueio.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5309.pdf: 3730919 bytes, checksum: 93ee556b234e55e307b64b2308314c2e (MD5) Previous issue date: 2013-04-18 / In this project we studied the porous anodic alumina as a possible application in gas sensors with high sensitivity. Initially we seek a configuration of anodic porous alumina (PA) and the type of gas or vapor in which both matched with great sensitivity by observing the photoluminescence of this material. Furthermore we sought to understand the mechanism of detecting the substance to a broader reach and optimizing the use of alumina sensor. A manufacturing already well tested with oxalic acid, only changing the anodization time for the same voltage or current density, was adopted for a small variation of samples with good ordering. Samples were also produced with and without pore opening. The optical properties of the porous film thus obtained were investigated by photoluminescence (PL) emitted perpendicularly to these pores, while the film was subjected to a controlled atmosphere of vapor of ethanol or methanol. The control parameters of temperature and vapor concentration was possible by the construction and use of a thermostated cell adapted to a spectrofluorimeter. The spectrum of each sample was monitored with time since deposition of alcohols in the cell was made with micro-syringe into the liquid phase and then evaporate. This perpendicular direction of luminescence emission of alumina allowed the oscillation of the already known PL presents peaks with much more defined and so much more resolution for changes in wavelength. Furthermore, it expressed the presence of the TE and TM modes separately in luminescence for some samples made at a higher concentration of oxalic acid in the electrolyte. The sensitivity to ethanol vapor for this PL technique allows detection of ethanol concentrations much smaller than the other until now achieved by using porous silicon. Based on studies about the source of the luminescence of the material and the construction of the interference pattern produced by the film type Fabry-Perot, a hypothesis was constructed for the modification of luminescence by ethanol vapor. Adsorption of molecules of ethanol/methanol by its hydroxide OH-, in the color centers F+ along the surfaces of the pores, modifies the average longitudinal position of the sources of luminescence in a critical geometry (near total internal reflection), which changes rapidly the reflectivity of the interface pores/air, altering the entire Fabry-Perot system for this adopted configuration, i.e., PL perpendicular to the pores. The simple change of the luminescence emission from frontal to lateral direction of the film provided an peak oscillation with lasers devices width, without the need to optically confine this film, as in the case of porous silicon sensors. This configuration may have contributed to or be reason for the great sensitivity (relative to the optical porous sensors for ethanol as the porous silicon) as it uses the part of the luminescence that interacts with more pores exposed to ethanol vapor. The reversible behavior and with better response just at room temperature, qualifies the PA system for construction of curves calibration, as well for various types of use in sensor which interfere very little in vapor concentration. The temporal behavior of the spectrum of a sample, under ethanol vapor, may be due to a rapid change in reflectivity of the interface pores/air for this selected PL "grazing", at an angle close to the internal total internal reflection. The change in reflectivity for this type of Fabry- Perot system and confined causes changes in both the shape of the spectrum oscillation, similar to the change in the coefficient of finesse, as in the displacement of the peak position in wavelengths. / No presente projeto estudamos a alumina anódica porosa como uma possível aplicação em sensores gasosos de grande sensibilidade. Inicialmente buscamos uma configuração da alumina anódica porosa e o tipo de gás ou vapor em que ambos se combinassem com grande sensibilidade ao se observar a fotoluminescência deste material. Além disso, buscamos entender o mecanismo de detecção da substancia para um alcance mais amplo e otimização do uso da alumina como sensor. Uma fabricação já muito testada com o ácido oxálico mudando apenas o tempo de anodização para uma mesma voltagem ou densidade de corrente foi adotada para uma pequena variação de amostras com bom ordenamento. Foram ainda produzidas amostras com e sem abertura dos poros. As propriedades ópticas do filme de poros assim obtido foram investigadas pela fotoluminescência (PL) emitida perpendicularmente a estes poros enquanto se submetia o filme a uma atmosfera controlada de vapor de etanol ou metanol. O controle nos parâmetros de concentração do vapor e temperatura foi possível pela construção e uso de uma célula termostatizada adaptada a um espectrofluorímetro. O espectro de cada amostra foi monitorado com o tempo uma vez que a deposição dos álcoois na célula foi feita com micro-seringa em fase liquida para então se evaporar. Esta direção perpendicular da emissão da luminescência da alumina permitiu que a oscilação da PL já conhecida se apresentasse agora com picos muito mais definidos e, portanto bem mais resolução para as alterações em comprimentos de onda. Além disso, manifestou a presença separável dos modos TE e TM na luminescência para algumas amostras feitas em maior concentração de ácido oxálico no eletrólito. A sensibilidade ao vapor de etanol para esta técnica de PL permitiu perceber concentrações de etanol muito menores que as outras até então alcançadas usando silício poroso. Construiu-se também uma hipótese para a modificação da luminescência pelo vapor de etanol baseando-se nos estudos sobre a fonte da luminescência deste material e da construção do padrão de interferência tipo Fabry-Perot que o filme produz. A adsorção das moléculas de etanol/metanol pelo seu hidróxido OH, nos centros de cor F+ ao longo das superfícies dos poros, modifica a posição média longitudinal das fontes da luminescência numa geometria critica (próximo da reflexão interna total), que muda rapidamente a refletividade da interface poros/ar, alterando todo o sistema Fabry-Perot para esta configuração adotada, i.e., PL perpendicular aos poros. A simples mudança da emissão da luminescência frontal do filme para a lateral forneceu uma oscilação de picos com largura de dispositivos lasers sem que se necessitasse confinar opticamente este filme como no caso de sensores de silício poroso. Esta configuração pode ter contribuído ou ser a responsável pela grande sensibilidade (em relação aos sensores porosos ópticos para etanol como o de silício poroso) já que usa a parte da luminescência que interage com mais poros expostos ao vapor de etanol. O comportamento reversível e com melhor resposta justamente em temperatura ambiente, qualifica o sistema AAP para se construir curvas de calibração, assim como para diversos tipos de uso em sensores que interferem muito pouco na concentração do vapor. O comportamento temporal do espectro de uma amostra, sob vapor de etanol, pode ser devido a uma mudança mais rápida na refletividade da interface poros/ar para esta PL rasante escolhida que está em um angulo interno próximo do da reflexão interna total. A alteração na refletividade para este tipo de sistema Fabry-Perot e confinado provoca mudanças tanto na forma da oscilação do espectro semelhante à mudança no coeficiente de finesse como no deslocamento da posição dos picos em comprimentos de onda.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseFTJ.pdf: 1695651 bytes, checksum: 0a95ed624ef6e5342ad90e1b6193878e (MD5) Previous issue date: 2007-12-17 / This a study on the achievement of alumina membranes by the method of anodizing. From this method got up a layer of aluminum oxide on the anodic metal, who presented the basic properties necessary for the application as a support for the production and acquisition of nanomaterials, such as porosity nano and resistance to high temperature, and other properties, as resistance to corrosion, and chemical, high ranking of the structure and pore size of the pores. The latter, ranging from 10 to 100nm depended on the electrolyte used, which in this study was the H2SO4. To remove all remaining aluminum, it is a bath of dissolution with HCl and CuCl where the residual aluminum has been withdrawn, and the deep pores were opened after chemical treatment with NaOH. After the dissolution, the membranes were calcined at temperatures of 300, 600 and 900? C, and sintered at temperatures of 1200 and 1300? C to win mechanical strength, porosity and observe the desired crystallization. Then went through analyses of composition through X-ray diffraction and morphology of the microstructure through a scanning electron microscope. The method was effective for obtaining alumine membranes applied in the processes of production of materials in nano / Trata de um estudo sobre a obten??o de membranas de alumina atrav?s do m?todo da anodiza??o. A partir deste m?todo obteve-se uma camada de ?xido an?dico sobre o alum?nio met?lico, que apresentou as propriedades b?sicas necess?rias ? aplica??o como suporte para produ??o e obten??o de nanomateriais, tais como: porosidade nanom?trica e resist?ncia a altas temperaturas, al?m de outras propriedades, como resist?ncia ? corros?o, e qu?mica, alta ordena??o da estrutura dos poros e tamanho dos poros. Este ?ltimo, variando de 10 at? 100nm dependeu do eletr?lito usado, o qual neste estudo foi o H2SO4. Para retirar todo alum?nio restante, procedeu-se um banho de dissolu??o com HCl e CuCl no qual o alum?nio residual foi retirado, e os poros profundos foram abertos ap?s o tratamento qu?mico com NaOH. Ap?s a dissolu??o, as membranas foram calcinadas nas temperaturas de 300, 600 e 900? C, e sinterizadas nas temperaturas de 1200 e 1300? C para ganhar resist?ncia mec?nica, porosidade desejada e observar a cristaliza??o. Em seguida passou por an?lises de composi??o atrav?s da Difra??o de Raios-X e morfologia da microestrutura por meio de um microsc?pio eletr?nico de varredura. O m?todo se mostrou eficiente para obten??o de membranas de alumina aplicadas nos processos de produ??o de materiais em escala nanom?trica