Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Daniel.pdf: 1759359 bytes, checksum: 8e118ed0eeb57413abe7a81e44a65d3f (MD5) Previous issue date: 2013-06-03 / Despite the advantages of bismuth film electrode for the determination of trace metals and organic compounds, the Cu²⁺ is an element that has problems when measured with this electrode, since its potential is very close to the Bi³⁺, causing overlapping of peaks. This work presents an alternative to eliminate the interference of Bismuth in the determination of copper in using bismuth film electrodes (BiFE), prepared ex situ mode. The ethanol fuel samples without pre-treatment and biodiesel samples previously digested were used in order to evaluate this electroanalytical procedure. The optimization of the parameters was performed using a complete factorial design 2³ with center point. After several voltammetric experiments, optimal conditions for the determination of Cu²⁺ were the following: Edep = -1.3 V; tpre = 120s; Frequency: 60 Hertz. The voltammograms using anodic stripping voltammetry method in the square wave mode and their corresponding standard addition curves indicated that the bismuth film electrode provides a sensitive and useful procedure for the determination of Cu²⁺ in biofuels. Experiments carried out by the successive addition of aliquots of a standard solution of Cu²⁺, yielded a linear response of peak current to the concentration of metal ion. Good detection limits have been obtained for the determination of Cu²⁺ in ethanol fuel, soybean oil and tallow biodiesels respectively (4.9 x 10ˉ⁸ mol Lˉ¹; 5.60 x 10ˉ⁸ mol Lˉ¹, 1.79 x 10ˉ⁸ mol Lˉ¹). The accuracy was assessed through recovery test (recoveries of 85.6% to 97.05%) and the precision was expressed by the coefficient of variation that ranged from 10% to 18%. The method was successfully applied to two different samples of biodiesel and ethanol fuel and analyzed in triplicate. / Apesar das vantagens do Eletrodo de Filme de Bismuto (BiFE), na determinação de metais traços e compostos orgânicos, o Cu²⁺ é um elemento que apresenta problemas quando quantificado com este eletrodo, uma vez que seu potencial é muito próximo ao do Bi³⁺, causando a sobreposição de picos. Este trabalho apresenta uma alternativa para eliminação da interferência do bismuto na determinação de Cu²⁺ em biocombustíveis (etanol e biodiesel), usando um BiFE, preparado no modo ex situ. As amostras de etanol combustível foram usadas sem tratamento prévio, enquanto as amostras de biodiesel foram previamente digeridas. A otimização dos parâmetros foi realizada com o uso do planejamento fatorial completo 2³ com ponto central. Após vários experimentos voltamétricos, as condições ideais para a determinação de Cu²⁺ foram: Edep = -1,3 V; tpré = 120 s; Frequência: 60 Hertz. Os voltamogramas e suas correspondentes curvas de adição padrão indicaram que o uso do BiFE com a técnica Voltametria de Redissolução Anódica (ASV), no modo onda quadrada, indicaram que o procedimento é adequado, útil e sensível para a determinação de Cu²⁺ em biocombustíveis. Os experimentos realizados, pela adição sucessiva de alíquotas da solução padrão de Cu²⁺ proporcionaram uma resposta linear entre a corrente de pico e a concentração do íon metálico. Bons limites de detecção foram obtidos para a determinação do Cu²⁺ em Etanol combustível, biodiesel de óleo de soja e de sebo respectivamente (4,90x10ˉ⁸ mol Lˉ¹; 5,60x10ˉ⁸ mol Lˉ¹; 1,79x10ˉ⁸mol Lˉ¹). A exatidão foi avaliada através do teste de recuperação (recuperações de 85,6% a 97,05%). A precisão, expressa pelo coeficiente de variação (CV: entre 10% e 18%) foi considerada boa. O método foi aplicado com sucesso em amostras reais de biodiesel e Etanol combustível.

Orientador: Iakov Veniaminovitch Kopelevitch / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-22T01:33:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baring_LuisAugustoGomes_D.pdf: 21081310 bytes, checksum: 275f0ba5ff80d6f9f19f53cf8316e1a6 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: No presente trabalho estudamos os semimetais bismuto Bi, antimônio Sb e Bi1-xSbx, materiais com propriedades topologicamente não triviais. Observamos a ocorrência de supercondutividade intrínseca em bismuto com TC »= 8:5K. Construímos, a partir dos dados de magnetização e resistência, o diagrama de fase do campo crítico H versus a temperatura T. Esse diagrama de fase, pode ser ajustado segundo modelos da literatura válidos para supercondutividade granular. Detectamos, no bismuto, o aumento da corrente Josephson e acoplamento intergranular no limite quântico devidos à quantização de Landau. Isso se manifesta como uma supercondutividade reentrante. Foi também encontrada transição tipo metal-isolante induzida por campo magnético em todos os materiais estudados. O diagrama de fase H versus T mostra uma extraordinária semelhança entre os três materiais. A amostra Bi1-xSbx, com x = 0:052, revelou a ocorrência de transição semimetal-isolante topológico já em campo magnético zero. Fizemos uma comparação com resultados anteriores da literatura, analisando a dependência da temperatura em que ocorre essa transição em relação à concentração de antimônio x e ao campo magnético B e demonstramos a similaridade entre eles. Observamos, também, supercondutividade nos semimetais bismuto, antimônio e no Bi1-xSbx, induzida por dopagem com os metais ouro e índio, e mostramos que a supercondutividade está associada à interface entre os metais e os semimetais. Finalmente, encontramos a indução de supercondutividade mediante a aplicação de campo magnético em bismuto, consistente com a ocorrência de férmions de Majorana na interface entre esse material e a tinta prata usada para os contatos. Tal observação pode ser devida, também, à ocorrência de um estado supercondutor fora do equilíbrio. / Abstract: In this work we studied the semimetals bismuth Bi, antimony Sb and Bi1-xSbx, all of them with non-trivial topologic properties. We observed an intrinsic superconductivity in bismuth, with TC »= 8:5 K. The phasediagram of the critical field H versus the temperature T, based upon the magnetization and resistance data, may be well fitted according to theoretical models valid for granular superconductivity. We also detected, in bismuth, the increase of the Josephson current and interganular coupling in the quantum limit due to Landau quantization. This manifests itself as a reentrant superconducting state. Our results revealed a metal-insulator transition triggered by magnetic field, for all the studied materials. The phase diagram H ¡T shows a striking similarity between them. The sample Bi1-xSbx with x = 0:052 demonstrated a semimetal-insulator transition even at zero field. We compared our results with previous results of other groups and analyzed the temperature dependence of the transition as a function of the antimony amount x and the magnetic field B and demonstrated their similarity. We also observed supeerconductivity in the semimetals bismuth, antimony and Bi1-xSbx, triggered by doping with the metals gold and indium, and showed that the superconductivity is associated to the interface between the metals and the semimetals. Finally, we found the superconductivity induced by the aplication of magnetic field in bismuth, consistent with the Majorana fermions present in the interface between this material and the silver paste contacts. This may also be related to a non-equilibrium superconduting state. / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Duas metodologias distintas foram desenvolvidas para a determinação de chumbo em Resíduos de Disparos de Armas de Fogo (RDAF) utilizando microeletrodo de ouro. Na primeira delas, a superfície eletródica foi modificada com filme de bismuto em meio alcalino (pH = 13) e na outra as análises foram realizadas com microeletrodo não modificado em meio ácido com cloreto. Os RDAF foram coletados do alvo atingido pela bala e das mãos do atirador. Dos alvos, foi recortada uma região próxima ao orifício feito pela bala. Já para remoção dos RDAF das mãos do atirador, foi utilizado um algodão embebido em solução de EDTA 2% (m/v). Os resíduos foram submetidos a um processo de extração que consistiu em adicionar 10 mL de solução de HNO3 10% (m/m) ao frasco contendo o alvo ou o algodão com os RDAF. Em seguida, a mistura foi submetida ao ultrassom por 2 horas a uma temperatura de 60°C. As amostras provenientes dos alvos foram analisadas com o microeletrodo de ouro modificado com bismuto em meio alcalino por voltametria de redissolução anódica. Com essa metodologia, obteve-se um limite de detecção (3σ/sensibilidade) de 12,5 nmol L-1, uma faixa linear entre 40 e 6700 nmol L-1 e um desvio padrão relativo de 3,4% (n = 12). Foi possível analisar amostras provenientes de duas armas diferentes (pistola 9 mm e revólver 0.38 polegadas) e três munições distintas (normal, spl® e CleanRange®). Constatou-se um aumento da quantidade de chumbo presente nos resíduos à medida que o atirador se aproxima do alvo e que os valores dependem da arma e munição utilizadas. Com a outra metodologia as análises foram realizadas na própria solução extratora, com adição de cloreto, sem qualquer modificação da superfície eletródica. Neste caso, o limite de detecção (3σ/sensibilidade) encontrado foi de 1,7 nmol L-1, a faixa linear ficou entre 10 e 100 nmol L-1 e o desvio padrão relativo de 10 medidas foi 2,5%. Foram analisados resíduos provenientes das mãos dos atiradores de quatro diferentes armas (revólver 0.38 polegadas, espingardas calibre 12, 22 e 38) e de seis diferentes munições (CleanRange®, normal, semi-enjaquetada, 3T®, Eley® e CBC®). Os resultados obtidos com a metodologia proposta foram comparados com aqueles oriundos de análise por espectroscopia de absorção atômica e houve concordância em um nível de confiança de 95%. Foi também realizada uma análise quimiométrica das soluções contendo os RDAF. Os resultados mostraram a possibilidade de discriminação em relação à arma e munição utilizadas. Os filmes formados nas superfícies eletródicas foram estudados utilizando o Microscópio Eletroquímico de Varredura (SECM), a Microbalança Eletroquímica de Cristal de Quartzo (MECQ) e o Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). A deposição dos filmes de bismuto, chumbo e bismuto/chumbo em meio alcalino ocorre de forma heterogênea e esses filmes reagem com oxigênio e ferricianeto. Em meio ácido, a presença do cloreto na solução de depósito do filme de chumbo provoca aumento na rugosidade do filme, com consequente melhoria no sinal analítico. Também se observou que o cloreto facilita o processo de redissolução do filme de chumbo. / Two different methodologies were developed to analyze lead from gunshot residues (GSR) with a gold microelectrode: modification of the electrode surface with a bismuth film in alkaline solution (pH = 13) and use of an unmodified gold microelectrode in acidic media with chloride. GSR were collected from cloth targets and shooters\' hand after test firing. From the targets, a region close to the bullet hole was cutted off. GSR were removed from the shooters\' hand using a cotton swab embedded in a 2% (m/v) EDTA solution. The target and the cotton swab were placed in a steril vial containing 10 mL of a 10% (m/m) HNO3 solution to extract the GSR. Then, all vials were placed in the ultrasound for 2 hours at 60°C. Samples from the targets were analyzed with a gold microelectrode modified with a bismuth film in alkaline solution by anodic stripping voltammetry with a detection limit of 12.5 nmol L-1 (3σ/slope), linear range between 40 and 6700 nmol L-1 and a relative standard deviation of 3.4% (n = 12). Two different handguns (pistoll 9 mm and a revolver 0.38 inches) and tree different ammunition (normal, spl® and CleanRange®) were analyzed and the lead amount was dependent on the gun and ammunition used in the tests. An increase in the amount of lead from the GSR was observed as the distance between the shooter and the target decreased. Lead analyses were also performed in the extraction solution with bare gold microelectrodes in the presence of chloride ions. In this case, the detection limit was 1.7 nmol L-1 (3σ/slope), the linear range lied between 10 and 100 nmol L-1 and the relative standard deviation for 10 measurements was 2.5%. GSR residues form four different guns (revolver 0.38 inches, 12 caliber pump, a repeating rifle 0.38 and a semi automatic .22 caliber rifle) and six different ammunitions (CleanRange®, normal, semi jacketed, 3T®, Eley® and CBC®) were analyzed. The results obtained with the proposed methodology were compared with those from atomic absorption spectroscopy analysis and the paired t-test student indicated that there was no significant difference between the results obtained with both methods at a 95% confidence level. A chemometric analysis was also performed and the results showed the possibility to discriminate the guns and the ammunitions used. Metallic flms formed onto the electrode surface were studied by using Scanning Electrochemial Microscopy (SECM), Electrochemical Quartz Crystal Microbalance (EQCM) and Scanning Electronic Microscopy (SEM). The deposition of bismuth, lead and bismuth/lead films in alkaline solution is heterogeneous and the films react with oxygen and ferricyanide. In acidic media, the presence of chloride ions in the depositing solution causes an increase in the film roughness and facilitates the lead film dissolution

A rede de coordenação constituída por íons bismuto trivalente e ácido piromelítico (H4Pyr), [Bi(HPyr)], foi utilizada com sucesso como matriz hospedeira para a incorporação in situ dos íons terras raras trivalentes TR3+: Sm3+, Eu3+, Tb3+ e Dy3+. O método de alto rendimento para a síntese permitiu preparar e estudar a pureza de fase e cristalinidade das séries de amostras, acelerando e facilitando a comparação entre os parâmetros de síntese. As técnicas de espectroscopia de absorção no infravermelho, análise elementar e termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva de raios X, bem como a difração de raios X de pó e o refinamento de Le Bail dos compostos indicaram que a dopagem não afetou a estrutura, cristalinidade, morfologia e estabilidade térmica da matriz. O estudo das propriedades espectroscópicas da matriz [Bi(HPyr)] não dopada e dopada com íons TR3+ permitiu a investigação dos processos de sensibilização do íons ativadores TR3+. As propriedades espectroscópicas características do íon Eu3+ foi utilizada para estudar o sítio e ambiente de coordenação dos dopantes por meio dos parâmetros de intensidades experimentais Ωλ (λ: 2 and 4), além do rendimento quântico intrínseco (QEUEU ) do material [Bi(HPyr)] mono dopado com Eu3+. A sintonização da cor de emissão pela mudança da concentração relativa dos íons dopantes é investigada para os sistemas duplamente dopados com os íons Tb3+:Eu3+, Tb3+:Sm3+, Dy3+:Eu3+ e Dy3+:Sm3+. Os sistemas contendo íons Dy3+ apresentam diferentes tonalidades de emissão branca e ampla faixa de temperatura de cor correlata (CCT - 2500 a 7500 K), sendo promissores para o desenvolvimento de dispositivos emissores de luz branca de fase única. / The coordination network consisting of trivalent bismuth ions and pyromellitic acid (H4Pyr), [Bi(HPyr)], was successfully applied as host matrix for in situ incorporation of the trivalent rare earth ions RE3+: Sm3+, Eu3+, Tb3+ and Dy3+. The high-throughput methods for hydrothermal synthesis allowed to prepare and study phase purity and crystallinity of sample series, accelerating and facilitating the comparison between the synthesis parameters. Infrared absorption spectroscopy, elemental and thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy, as well as powder X-ray diffraction and the Le Bail refinement of the compounds indicated that doping did not affect the structure, crystallinity, morphology and thermal stability of the matrix. The study of the spectroscopic luminescence properties of the nondoped and doped [Bi(HPyr)] allowed the investigation of the sensitization processes of dopant RE3+ ions. The characteristic spectroscopic properties of the Eu3+ ion were used to study the incorporation site and coordination environment of the dopant by the calculation of the experimental intensity parameters Ωλ (λ: 2 and 4), besides the intrinsic quantum yield (QEUEU) of the Eu3+ single-doped [Bi(HPyr)]. Straightforward emission color tuning by changing the relative concentrations of the dopant ions is possible and has been studied for the systems double-doped with Tb3+:Eu3+, Tb3+:Sm3+, Dy3+:Eu3+ and Dy3+:Sm3+ ions. The Dy-containing systems show different shades of white emission and a wide range of correlated color temperatures (CCT - 2500 to 7500 K), hence being a promising candidate for the development of single-phase white light emitting devices.

A rede de coordenação constituída por íons bismuto trivalente e ácido piromelítico (H4Pyr), [Bi(HPyr)], foi utilizada com sucesso como matriz hospedeira para a incorporação in situ dos íons terras raras trivalentes TR3+: Sm3+, Eu3+, Tb3+ e Dy3+. O método de alto rendimento para a síntese permitiu preparar e estudar a pureza de fase e cristalinidade das séries de amostras, acelerando e facilitando a comparação entre os parâmetros de síntese. As técnicas de espectroscopia de absorção no infravermelho, análise elementar e termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva de raios X, bem como a difração de raios X de pó e o refinamento de Le Bail dos compostos indicaram que a dopagem não afetou a estrutura, cristalinidade, morfologia e estabilidade térmica da matriz. O estudo das propriedades espectroscópicas da matriz [Bi(HPyr)] não dopada e dopada com íons TR3+ permitiu a investigação dos processos de sensibilização do íons ativadores TR3+. As propriedades espectroscópicas características do íon Eu3+ foi utilizada para estudar o sítio e ambiente de coordenação dos dopantes por meio dos parâmetros de intensidades experimentais Ωλ (λ: 2 and 4), além do rendimento quântico intrínseco (QEUEU ) do material [Bi(HPyr)] mono dopado com Eu3+. A sintonização da cor de emissão pela mudança da concentração relativa dos íons dopantes é investigada para os sistemas duplamente dopados com os íons Tb3+:Eu3+, Tb3+:Sm3+, Dy3+:Eu3+ e Dy3+:Sm3+. Os sistemas contendo íons Dy3+ apresentam diferentes tonalidades de emissão branca e ampla faixa de temperatura de cor correlata (CCT - 2500 a 7500 K), sendo promissores para o desenvolvimento de dispositivos emissores de luz branca de fase única. / The coordination network consisting of trivalent bismuth ions and pyromellitic acid (H4Pyr), [Bi(HPyr)], was successfully applied as host matrix for in situ incorporation of the trivalent rare earth ions RE3+: Sm3+, Eu3+, Tb3+ and Dy3+. The high-throughput methods for hydrothermal synthesis allowed to prepare and study phase purity and crystallinity of sample series, accelerating and facilitating the comparison between the synthesis parameters. Infrared absorption spectroscopy, elemental and thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy, as well as powder X-ray diffraction and the Le Bail refinement of the compounds indicated that doping did not affect the structure, crystallinity, morphology and thermal stability of the matrix. The study of the spectroscopic luminescence properties of the nondoped and doped [Bi(HPyr)] allowed the investigation of the sensitization processes of dopant RE3+ ions. The characteristic spectroscopic properties of the Eu3+ ion were used to study the incorporation site and coordination environment of the dopant by the calculation of the experimental intensity parameters Ωλ (λ: 2 and 4), besides the intrinsic quantum yield (QEUEU) of the Eu3+ single-doped [Bi(HPyr)]. Straightforward emission color tuning by changing the relative concentrations of the dopant ions is possible and has been studied for the systems double-doped with Tb3+:Eu3+, Tb3+:Sm3+, Dy3+:Eu3+ and Dy3+:Sm3+ ions. The Dy-containing systems show different shades of white emission and a wide range of correlated color temperatures (CCT - 2500 to 7500 K), hence being a promising candidate for the development of single-phase white light emitting devices.

Duas metodologias distintas foram desenvolvidas para a determinação de chumbo em Resíduos de Disparos de Armas de Fogo (RDAF) utilizando microeletrodo de ouro. Na primeira delas, a superfície eletródica foi modificada com filme de bismuto em meio alcalino (pH = 13) e na outra as análises foram realizadas com microeletrodo não modificado em meio ácido com cloreto. Os RDAF foram coletados do alvo atingido pela bala e das mãos do atirador. Dos alvos, foi recortada uma região próxima ao orifício feito pela bala. Já para remoção dos RDAF das mãos do atirador, foi utilizado um algodão embebido em solução de EDTA 2% (m/v). Os resíduos foram submetidos a um processo de extração que consistiu em adicionar 10 mL de solução de HNO3 10% (m/m) ao frasco contendo o alvo ou o algodão com os RDAF. Em seguida, a mistura foi submetida ao ultrassom por 2 horas a uma temperatura de 60°C. As amostras provenientes dos alvos foram analisadas com o microeletrodo de ouro modificado com bismuto em meio alcalino por voltametria de redissolução anódica. Com essa metodologia, obteve-se um limite de detecção (3σ/sensibilidade) de 12,5 nmol L-1, uma faixa linear entre 40 e 6700 nmol L-1 e um desvio padrão relativo de 3,4% (n = 12). Foi possível analisar amostras provenientes de duas armas diferentes (pistola 9 mm e revólver 0.38 polegadas) e três munições distintas (normal, spl® e CleanRange®). Constatou-se um aumento da quantidade de chumbo presente nos resíduos à medida que o atirador se aproxima do alvo e que os valores dependem da arma e munição utilizadas. Com a outra metodologia as análises foram realizadas na própria solução extratora, com adição de cloreto, sem qualquer modificação da superfície eletródica. Neste caso, o limite de detecção (3σ/sensibilidade) encontrado foi de 1,7 nmol L-1, a faixa linear ficou entre 10 e 100 nmol L-1 e o desvio padrão relativo de 10 medidas foi 2,5%. Foram analisados resíduos provenientes das mãos dos atiradores de quatro diferentes armas (revólver 0.38 polegadas, espingardas calibre 12, 22 e 38) e de seis diferentes munições (CleanRange®, normal, semi-enjaquetada, 3T®, Eley® e CBC®). Os resultados obtidos com a metodologia proposta foram comparados com aqueles oriundos de análise por espectroscopia de absorção atômica e houve concordância em um nível de confiança de 95%. Foi também realizada uma análise quimiométrica das soluções contendo os RDAF. Os resultados mostraram a possibilidade de discriminação em relação à arma e munição utilizadas. Os filmes formados nas superfícies eletródicas foram estudados utilizando o Microscópio Eletroquímico de Varredura (SECM), a Microbalança Eletroquímica de Cristal de Quartzo (MECQ) e o Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). A deposição dos filmes de bismuto, chumbo e bismuto/chumbo em meio alcalino ocorre de forma heterogênea e esses filmes reagem com oxigênio e ferricianeto. Em meio ácido, a presença do cloreto na solução de depósito do filme de chumbo provoca aumento na rugosidade do filme, com consequente melhoria no sinal analítico. Também se observou que o cloreto facilita o processo de redissolução do filme de chumbo. / Two different methodologies were developed to analyze lead from gunshot residues (GSR) with a gold microelectrode: modification of the electrode surface with a bismuth film in alkaline solution (pH = 13) and use of an unmodified gold microelectrode in acidic media with chloride. GSR were collected from cloth targets and shooters\' hand after test firing. From the targets, a region close to the bullet hole was cutted off. GSR were removed from the shooters\' hand using a cotton swab embedded in a 2% (m/v) EDTA solution. The target and the cotton swab were placed in a steril vial containing 10 mL of a 10% (m/m) HNO3 solution to extract the GSR. Then, all vials were placed in the ultrasound for 2 hours at 60°C. Samples from the targets were analyzed with a gold microelectrode modified with a bismuth film in alkaline solution by anodic stripping voltammetry with a detection limit of 12.5 nmol L-1 (3σ/slope), linear range between 40 and 6700 nmol L-1 and a relative standard deviation of 3.4% (n = 12). Two different handguns (pistoll 9 mm and a revolver 0.38 inches) and tree different ammunition (normal, spl® and CleanRange®) were analyzed and the lead amount was dependent on the gun and ammunition used in the tests. An increase in the amount of lead from the GSR was observed as the distance between the shooter and the target decreased. Lead analyses were also performed in the extraction solution with bare gold microelectrodes in the presence of chloride ions. In this case, the detection limit was 1.7 nmol L-1 (3σ/slope), the linear range lied between 10 and 100 nmol L-1 and the relative standard deviation for 10 measurements was 2.5%. GSR residues form four different guns (revolver 0.38 inches, 12 caliber pump, a repeating rifle 0.38 and a semi automatic .22 caliber rifle) and six different ammunitions (CleanRange®, normal, semi jacketed, 3T®, Eley® and CBC®) were analyzed. The results obtained with the proposed methodology were compared with those from atomic absorption spectroscopy analysis and the paired t-test student indicated that there was no significant difference between the results obtained with both methods at a 95% confidence level. A chemometric analysis was also performed and the results showed the possibility to discriminate the guns and the ammunitions used. Metallic flms formed onto the electrode surface were studied by using Scanning Electrochemial Microscopy (SECM), Electrochemical Quartz Crystal Microbalance (EQCM) and Scanning Electronic Microscopy (SEM). The deposition of bismuth, lead and bismuth/lead films in alkaline solution is heterogeneous and the films react with oxygen and ferricyanide. In acidic media, the presence of chloride ions in the depositing solution causes an increase in the film roughness and facilitates the lead film dissolution

Materiais vítreos com propriedades similares às do cristal germanato de bismuto de composição Bi4Ge3O12, material cintilador que possui estrutura do tipo eulitita, são de interesse devido as suas propriedades luminescentes, que os tornam promissores para aplicação como dispositivos ópticos. Vidros do sistema GeO2-Bi2O3 (BGO) também tem sido tema de inúmeras pesquisas por combinarem um típico formador vítreo (GeO2) a um formador condicional composto intermediário (Bi2O3), o que os proporciona características estruturais únicas, resultantes da mudança de coordenação dos átomos de germânio (fenômeno de anomalia do germânio) e também dos átomos de bismuto. Neste trabalho, estudou-se a influência da adição de CeO2, comumente conhecido como agente oxidante, nas propriedades físico-químicas de vidros de germanato de bismuto do sistema [100-x].[(1-y)GeO2-yBi2O3]:xCeO2 (para x = 0,2 ou 1 e y = 0,2 ou 0,3 % em mol), preparados pelo método de fusão e moldagem. O escurecimento inomogêneo das amostras, associado à termoredução do íon Bi3+, foi evitado com a adição de céria, que se mostrou um modificador da estrutura local dos vidros, mesmo para uma dopagem de 0,2 % em mol. Foi observada, pela primeira vez, a cristalização da fase de estrutura eulitita cintiladora induzida pela presença de Ag na superfície do vidro de composição 99,8[0,8GeO2- 0,2Bi2O3 ]:0,2CeO2 % em mol, referido pela sigla 80BGO:0,2Ce, abaixo da temperatura de transição vítrea (Tg). A difusão de Ag no vidro é condição necessária para que o fenômeno da cristalização aconteça, uma vez que esse elemento pode ser considerado um efetivo agente nucleante para a fase cintiladora. A cristalização induzida é favorecida pela tensão gerada na interface cristal/vidro, devido a uma diferença de volume molar entre essas duas fases, o que permite que o fenômeno da cristalização seja observado em temperturas inferiores à Tg. / Glassy materials with similar properties to those of the bismuth-germanate crystal in the composition of Bi4Ge3O12, a scintillator material with the eulytite structure, are of interest due to their luminescent properties that makes them promising materials to application as optical devices. Glasses from the system GeO2-Bi2O3 (BGO) has also being subjects of numerous studies, by combining a typical glass former oxide (GeO2) with the conditional one intermediate compound (Bi2O3). The presence of these two oxide compounds in the glass composition provides them a unique structural characteristic resulting from the coordination changes of germanium atoms (germanium anomaly phenomenon) and also of the bismuth atoms. In the present work, it was studied the influence of CeO2 addition, commonly known as an oxidant agent, in the physical-chemical properties of the bismuth-germanate glasses up to the system [100-x].[(1-y)GeO2-yBi2O3 ]:xCeO2 (for x = 0.2 or 1 and y = 0.2 or 0.3 mol %), prepared by the melting/molding method. The inhomogeneous darkening of the samples, associated to the thermal reduction of the Bi3+ ions, was avoided by the ceria addition that acts as a local modifier of the glass structure even for concentrations of 0.2 mol %. It was observed, by the first time, the crystallization of the eulytite scintillator phase, induced by the presence of Ag in the surface of the glass in the 99[0.8GeO2- 0.2Bi2O3 ]:0.2CeO2 mol % composition, referred to as 80BGO:0.2Ce, below the glass transition temperature (Tg). The Ag diffusion into the glass is a necessary condition to the crystallization phenomenon since this element can be considered as an effective nucleating agent to the scintillator phase. The crystallization is favored by the tension generated in the crystal/glass interface, due to a difference in molar volume of these two phases, allowing that the crystallization phenomenon be observed at temperatures below Tg.

Orientador: Oscar Ferreira de Lima / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataglin / Made available in DSpace on 2018-09-24T18:20:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_TarcisoMesquitade_M.pdf: 3236428 bytes, checksum: f8799c6f4d4ac1a196ca499b0ad67efb (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Nesta tese estudamos possíveis origens do Segundo Pico da Magnetização (SPM) em supercondutores de alta e baixa temperatura crítica, usando amostras monocristalinas de Bi2Sr2CaCu2O8+d e de Nb. Para estudar o SPM fizemos medidas de curvas de magnetização M x H e suscetibilidade AC (vs. h e T). Através da aplicação de uma lei de escala, para suscetibilidade AC, obtivemos o expoente de creep na região do SMP. Em amostras de Nb verificamos os efeitos sobre as curvas M x H de não homogeneidades na amostra: deslocamentos de planos e oxigênio intersticial. Em amostras de alta pureza (bulk e monocristalina) observamos que as curvas M x H não apresentam o SPM nem o Efeito Pico, próximo a Hc2.Ao adicionar não homogeneidades nas amostras, através de dopagem com oxigênio e deformação por elongação, observamos o aparecimento do Efeito Pico, de instabilidades termomagnéticas e de anisotropia do campo Hc2. Em amostras de Bi2Sr2CaCu2O8+d observamos que o SPM está associado com a componente do campo aplicado paralela à direção c da rede cristalina, ou seja, que o SPM está relacionado com vórtices de Abrikosov e que vórtices Josephson parecem não influenciar no SPM. Ao clivarmos a amostra observamos que a intensidade do SPM se reduz e diminui a janela de temperatura onde ele é visto. Obtivemos o expoente de creep e observamos que na região do SPM o arrasto dos vórtices diminui em campos que antecedem o HSPM , mas na região de HSPM o arrasto aumenta rapidamente e depois volta a cessar. Interpretamos a variação brusca no expoente de creep como uma mudança de fase no sistema de vórtices, que passa de um estado de quase-rede para um estado emaranhado de vórtices / Abstract: In this thesis we have studied possible origins for the Second Magnetization Peak (SMP) in high and low critical temperature superconductors, using samples of Bi2Sr2CaCu2O8+d and Nb single crystals. To study the SMP we did measurements of magnetization curves (M x H) and AC susceptibility (vs. h and T). We obtained the creep exponent in the SMP region, using a scaling law for the AC susceptibility data. In the Nb samples we have verified the effects on M x H curves due to inhomogeneities like dislocations and interstitial oxygen. In high pure samples (bulk and single crystals) we have observed that the M x H curves do not present either SMP or Peak Effect, near H2c . By adding inhomogeneities in the samples, like doping them with oxygen or deforming by elongation, we have observed the appearance of Peak Effect, thermomagnetic instabilities, and H2c anisotropy. In Bi2Sr2CaCu2O8+d samples we have observed that the SMP is associated with the magnetic field component parallel to the crystal c direction of crystal net. This means that the SMP is related to Abrikosov¿s vortices and that Josephson¿s vortices seem not to influence the SMP. After cleaving the sample we observed that the SMP intensity was reduced and the temperature window were it occurs was decreased. We have obtained the creep exponent and have observed that in the SMP region the vortices creep diminish for fields below HSPM , but around HSPM the creep increases abruptly and after the SPM it decreases again. We have interpreted the abrupt creep exponent variation as a phase transition in the vortex system, that pass from a quasi-lattice state to an entangled vortex state / Mestrado / Física / Mestre em Física

Devido à alta toxicidade do mercúrio, os eletrodos contendo este metal vêm sendo substituídos por eletrodos modificados, dentre eles o filme de bismuto (f-Bi) tem demonstrado ser uma boa alternativa, pois apresentam comportamento e desempenho semelhante aos eletrodos de mercúrio, além de baixa toxicidade. A fim de se determinar os metais Cd2+ e Pb2+ em amostras de água do Rio Tietê, um eletrodo de f-Bi depositado de forma ex situ foi desenvolvido. As condições para a formação do f-Bi foram otimizadas e as melhores condições foram alcançadas utilizando uma solução de tampão acetato 0,2 mol L-1 pH 4,5 contendo 1,0x10-3 mol L-1 de Bi3+, aplicando um potencial de deposição de -0,50 V por 200 s. A determinação dos metais foi realizada através da voltametria de onda quadrada de redissolução anódica (SWASV - do inglês Square Wave Anodic Stripping Voltammetry), seus parâmetros foram otimizados e as melhores condições encontradas foram: frequência de 100 Hz; amplitude de pulso de 20 mV; step potential de 1 mV; potencial de pré-concentração de -0,925 V e tempo de pré- concentração de 450 s. Após a otimização dos parâmetros da SWASV foi construída uma curva analítica para os íons Cd2+ e Pb2+ na faixa de concentração de 5,0x10-8 a 3,0x10-6 mol L-1. As curvas analíticas apresentaram um aumento linear da corrente de pico em função da concentração dos metais com limite de detecção de 1,21 x10-7 e 1,13 x10-7 mol L-1 para o Cd e Pb, respectivamente. O método desenvolvido foi aplicado em amostras de água do rio Tietê e o f-Bi detectou Pb em concentração na ordem de 10-8 mol L-1. / Since Mercury is highly toxic, electrodes made with metal have been replaced by modified electrodes, among with bismuth film electrodes (f-Bi), and these latter ones have shown to be a good alternative, because they present both behavior and performance similar to the mercury electrodes, along with low toxicity. In order to determine Cd2+ and Pb2+ in water samples from the Tietê River, an f-Bi electrode laid up ex situ was developed. The conditions for the f-Bi formation were optimized and the best conditions were reached by using a solution of 0,2 mol L-1 acetate buffer with pH 4,5 containing 1,0 x10-3 mol L-1 of Bi3+, applying a deposition potential of -0,50 V for 200 s. Determinations of the metals was done by the square wave voltammetry anodic stripping voltammetry technique (SWASV), its parameters were optimized and the best conditions found were: 100 Hz frequency; 20 mV pulse amplitude; 1 mV step potential; -0,925 V pre-concentration potential and 450 s pre-concentration time. After the optimization of the technique an analytical curve was built with the addition of Cd2+ e Pb2+ metals in the concentration range between 5,0 x10-8 and 3,0 x10-6 mol L-1. The analytical curves showed a linear increase for the peak current in function of the concentration of the metals with detection limit of 1,21 x10-7 e 1,13 x10-7 mol L-1 for Cd and Pb, respectively. The developed method was applied in water samples from the Tietê River and the f-Bi detected Pb in a concentration of 10-8 mol L-1 order.

Devido à alta toxicidade do mercúrio, os eletrodos contendo este metal vêm sendo substituídos por eletrodos modificados, dentre eles o filme de bismuto (f-Bi) tem demonstrado ser uma boa alternativa, pois apresentam comportamento e desempenho semelhante aos eletrodos de mercúrio, além de baixa toxicidade. A fim de se determinar os metais Cd2+ e Pb2+ em amostras de água do Rio Tietê, um eletrodo de f-Bi depositado de forma ex situ foi desenvolvido. As condições para a formação do f-Bi foram otimizadas e as melhores condições foram alcançadas utilizando uma solução de tampão acetato 0,2 mol L-1 pH 4,5 contendo 1,0x10-3 mol L-1 de Bi3+, aplicando um potencial de deposição de -0,50 V por 200 s. A determinação dos metais foi realizada através da voltametria de onda quadrada de redissolução anódica (SWASV - do inglês Square Wave Anodic Stripping Voltammetry), seus parâmetros foram otimizados e as melhores condições encontradas foram: frequência de 100 Hz; amplitude de pulso de 20 mV; step potential de 1 mV; potencial de pré-concentração de -0,925 V e tempo de pré- concentração de 450 s. Após a otimização dos parâmetros da SWASV foi construída uma curva analítica para os íons Cd2+ e Pb2+ na faixa de concentração de 5,0x10-8 a 3,0x10-6 mol L-1. As curvas analíticas apresentaram um aumento linear da corrente de pico em função da concentração dos metais com limite de detecção de 1,21 x10-7 e 1,13 x10-7 mol L-1 para o Cd e Pb, respectivamente. O método desenvolvido foi aplicado em amostras de água do rio Tietê e o f-Bi detectou Pb em concentração na ordem de 10-8 mol L-1. / Since Mercury is highly toxic, electrodes made with metal have been replaced by modified electrodes, among with bismuth film electrodes (f-Bi), and these latter ones have shown to be a good alternative, because they present both behavior and performance similar to the mercury electrodes, along with low toxicity. In order to determine Cd2+ and Pb2+ in water samples from the Tietê River, an f-Bi electrode laid up ex situ was developed. The conditions for the f-Bi formation were optimized and the best conditions were reached by using a solution of 0,2 mol L-1 acetate buffer with pH 4,5 containing 1,0 x10-3 mol L-1 of Bi3+, applying a deposition potential of -0,50 V for 200 s. Determinations of the metals was done by the square wave voltammetry anodic stripping voltammetry technique (SWASV), its parameters were optimized and the best conditions found were: 100 Hz frequency; 20 mV pulse amplitude; 1 mV step potential; -0,925 V pre-concentration potential and 450 s pre-concentration time. After the optimization of the technique an analytical curve was built with the addition of Cd2+ e Pb2+ metals in the concentration range between 5,0 x10-8 and 3,0 x10-6 mol L-1. The analytical curves showed a linear increase for the peak current in function of the concentration of the metals with detection limit of 1,21 x10-7 e 1,13 x10-7 mol L-1 for Cd and Pb, respectively. The developed method was applied in water samples from the Tietê River and the f-Bi detected Pb in a concentration of 10-8 mol L-1 order.