A busca pelo aprimoramento de materiais nanocristalinos baseia-se na variação do processo de síntese e na alteração de sua estrutura através da inserção de defeitos na estrutura cristalina. O processo de dopagem tem sido considerado de fundamental importância para estabilizar determinadas fases ou faces cristalinas. Por outro lado, o uso de uma metodologia de síntese versátil como a síntese hidrotérmica e solvotérmica mostra-se como uma proposta interessante para obter materiais já produzidos por técnicas convencionais, mas que apresentam propriedades diferenciadas. Nesse trabalho, verificou-se o efeito do método de síntese utilizado e da adição de íons dopantes como Mg+2 e Ni+2 nas propriedades morfológicas e estruturais do composto titanato de cálcio (CaTiO3) que foi preparado através dos métodos hidrotérmico e solvotérmico. Através das técnicas de difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura, foi verificado o efeito dos parâmetros de síntese (tempo e temperatura) e dos materiais precursores nas propriedades estruturais e microestruturais das amostras. Na avaliação de fotoatividade realizada (fotodegradação do corante rodamina B) foi observado que os compostos sintetizados pelo método hidrotérmico com os precursores oxisulfato de titânio e cloreto de cálcio apresentaram melhor atividade fotocatalítica que os compostos sintetizados pelo método solvotérmico (solvente PEG-200). / The search for the improvement of nanocrystalline materials is based on the variation of the synthesis process and the modification of its structure through the insertion of defects in its crystalline structure. The doping process has been considered of fundamental importance to stabilize certain crystalline phases or faces of nanomaterials. On the other hand, the use of a versatile synthesis methodology such as hydrothermal and solvothermal methods is an interesting proposal to obtain materials already produced by conventional techniques, but with different properties. In this work, the effect of the synthesis method and the addition of dopant ions such as Mg+2 and Ni+2 on the morphological and structural properties of the calcium titanate (CaTiO3) compound was verified, which was prepared by hydrothermal and solvothermal methods. The effect of the synthesis parameters (time and temperature) and the precursor materials on the structural and microstructural properties of the samples were verified by means of the X-ray diffraction and scanning electron microscopy techniques. It was observed that the compounds synthesized by the hydrothermal method with the titanium oxysulfate and calcium chloride precursors presented better photocatalytic activity than the compounds synthesized by the solvothermal method (solvent PEG-200).

A busca pelo aprimoramento de materiais nanocristalinos baseia-se na variação do processo de síntese e na alteração de sua estrutura através da inserção de defeitos na estrutura cristalina. O processo de dopagem tem sido considerado de fundamental importância para estabilizar determinadas fases ou faces cristalinas. Por outro lado, o uso de uma metodologia de síntese versátil como a síntese hidrotérmica e solvotérmica mostra-se como uma proposta interessante para obter materiais já produzidos por técnicas convencionais, mas que apresentam propriedades diferenciadas. Nesse trabalho, verificou-se o efeito do método de síntese utilizado e da adição de íons dopantes como Mg+2 e Ni+2 nas propriedades morfológicas e estruturais do composto titanato de cálcio (CaTiO3) que foi preparado através dos métodos hidrotérmico e solvotérmico. Através das técnicas de difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura, foi verificado o efeito dos parâmetros de síntese (tempo e temperatura) e dos materiais precursores nas propriedades estruturais e microestruturais das amostras. Na avaliação de fotoatividade realizada (fotodegradação do corante rodamina B) foi observado que os compostos sintetizados pelo método hidrotérmico com os precursores oxisulfato de titânio e cloreto de cálcio apresentaram melhor atividade fotocatalítica que os compostos sintetizados pelo método solvotérmico (solvente PEG-200). / The search for the improvement of nanocrystalline materials is based on the variation of the synthesis process and the modification of its structure through the insertion of defects in its crystalline structure. The doping process has been considered of fundamental importance to stabilize certain crystalline phases or faces of nanomaterials. On the other hand, the use of a versatile synthesis methodology such as hydrothermal and solvothermal methods is an interesting proposal to obtain materials already produced by conventional techniques, but with different properties. In this work, the effect of the synthesis method and the addition of dopant ions such as Mg+2 and Ni+2 on the morphological and structural properties of the calcium titanate (CaTiO3) compound was verified, which was prepared by hydrothermal and solvothermal methods. The effect of the synthesis parameters (time and temperature) and the precursor materials on the structural and microstructural properties of the samples were verified by means of the X-ray diffraction and scanning electron microscopy techniques. It was observed that the compounds synthesized by the hydrothermal method with the titanium oxysulfate and calcium chloride precursors presented better photocatalytic activity than the compounds synthesized by the solvothermal method (solvent PEG-200).

Durant ce travail de thèse, nous avons étudié l’effet d’un champ électrique intense (>3 kV.cm-1) sur des matériaux à structures pérovskites, le ferroélastique CaTiO3 et le ferroélectrique BaTiO3. Un tel champ agit comme une force extérieure dans la sélection, l’orientation et la distribution des domaines. Son application durant la croissance modifie la nucléation, le coefficient de partage des espèces et la possible modification du diagramme de phase du matériau considéré. En effet les ions dans un champ électrique voient leur énergie changer ce qui implique un nouvel équilibre thermodynamique. La première partie est dédiée à la croissance cristalline de CaTiO3 lorsque plusieurs paramètres de croissance sont modifiés (vitesse de croissance vG et potentiel électrique V). En faisant varier ces paramètres, nous montrons que nous pouvons contrôler la morphologie du cristal et ainsi altérer l’orientation cristalline des domaines. Des résultats similaires sont retrouvés avec BaTiO3.Plusieurs techniques expérimentales ont été employées dans le but d’étudier la microstructure des composés notamment la microscopie électronique miroir (MEM) et la microscopie électronique à faible énergie (LEEM) afin de caractériser les domaines et parois de domaines à la surface du titanate de calcium. La polarité de ces parois ayant été récemment prouvée, nous avons étudié et comparé le potentiel de surface entre les échantillons qui ont été élaborés sous et sans champ électrique. / In this work, we investigate electric field effect (>3 kV.cm-1) on perovskite compound, CaTiO3 (ferroelastic) and BaTiO3 (ferroelectric). This electric field acts like an external force in selection, orientation and distribution of piezoelectric/ferroelastic domains. The electric field can act on nucleation, the partition coefficient of species and the possible modification phases diagrams of a material during its growth. Indeed ions within an electric field see their energy changing which implies a new thermodynamic equilibrium.In the first part, we discuss about crystal growth of CaTiO3 with different growth parameters (velocity of cristal growth vG, electric potential V). By varying this parameters, we can control crystal shape and can alter the crystalline orientation of domains. Same results are found with BaTiO3.In a second step, we used Mirror Electron Micrsocopy (MEM) and Low Energy Electron Microscopy (LEEM) to caracterize domains walls at the surface of calcium titanate. Polarity of domains walls have been prooved recently, and so we have investigated surface potential between samples grown under or without electric field.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2015-03-04T21:01:51Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lidianne Dias de Alvarenga - 2013.pdf: 2431358 bytes, checksum: ad3757d9260c06bc86b5d120f613787e (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2015-03-04T21:02:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lidianne Dias de Alvarenga - 2013.pdf: 2431358 bytes, checksum: ad3757d9260c06bc86b5d120f613787e (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T21:02:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lidianne Dias de Alvarenga - 2013.pdf: 2431358 bytes, checksum: ad3757d9260c06bc86b5d120f613787e (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-07-16 / Crystalline samples of CaTiO3: X with X = Tb or/and Yb were stoichiometrically prepared by the polymeric precursor method. The structure of the doped sample was analyzed by X-ray diffraction measurements. The diffraction pattern showed a single phase perovskite-related type orthorhombic. The X-ray diffraction was used to evaluate order-disorder materials calcined at different temperatures, and to calculate the lattice parameters and crystallite size of the materials. XANES spectra were used to evaluate the local order around the Ti atoms and correlating with pre presence of clusters TiO5-TiO6. The photoluminescent property of the obtained materials was investigated for the powders calcined at different temperatures and observed a greater issue for photoluminescent material heat treated at 500 ° C. / Amostras estruturalmente ordenadas e desordenadas de CaTiO3:X com X= Tb e/ou Yb foram estequiometricamente preparadas pelo método dos precursores poliméricos. A estrutura cristalina da amostra dopada foi analisada pelas medidas de difração de raios X. O padrão de difração obtido para as amostras estruturalmente ordenadas revelou uma única fase relacionada a fase perovsquita do tipo ortorrômbica do material. A difração de raios X também foi utilizada para avaliar a ordem-desordem estrutural dos materiais calcinados a diferentes temperaturas, bem como para calcular os parâmetros de rede e tamanho do cristalito dos materiais. Espectros de XANES foram utilizados para avaliar a ordem local ao redor dos átomos de Ti e correlacionar a altura da pré-borda com a presença de clusters de TiO5-TiO6. A propriedade fotoluminescente dos materiais obtidos foi investigada para os materiais calcinados em diferentes temperaturas, observando uma maior emissão fotoluminescente para o material tratado termicamente a 500ºC.

Ce travail de thèse est une contribution au développement d’afficheurs électroluminescents inorganiques utilisant le luminophore CaTiO3 :Pr3+ comme couche active. Il comporte deux volets. Le premier concerne l’étude du dépôt de CaTiO3 :Pr3+ par pulvérisation cathodique à partir d’une cible céramique élaborée au laboratoire et s’est plus particulièrement attaché à l’influence de la pression de dépôt et aux conditions de recuit (température, type de fours) sur les propriétés morphologiques, structurales, optiques et électriques des films. Les films obtenus sont cristallisés en structure orthorhombique, photoluminescents, transparents sur toute la gamme du visible et possèdent des propriétés électriques compatibles avec l’application visée. Des pistes d’optimisation de ces propriétés sont également avancées. Le second volet du travail utilise le modèle de transfert de charge par intervalence (TCIV) développé ces dernières années au laboratoire, pour orienter la recherche d’autres luminophores dopés par des ions Pr3+ utilisables dans des afficheurs électroluminescents. Sur cette base, des titanates de formulations (Ca,Sr)TiO3 :Pr3+, CaTiO3 :Bi3+ ;Pr3+ et Na1/2Ln1/2TiO3 :Pr3+ (Ln = La, Gd, Y, Lu) ont été synthétisés et caractérisés. L’évaluation détaillée du comportement de ces matériaux en photoluminescence a permis de valider le modèle TCIV, d’initier d’autres modèles et de mettre en évidence l’intérêt d’un codopage au bismuth pour accroître l’intensité de fluorescence de l’ion Pr3+ dans la matrice CaTiO3. Le luminophore rouge CaTiO3 :Bi3+ ; Pr3+ apparaît être un candidat intéressant pour des applications en électroluminescence. / This work reports on the pre-development of inorganic electroluminescent devices based on luminescent CaTiO3 :Pr3+ thin films. It includes two parts. The first part is dedicated to the deposition of CaTiO3: Pr3 + films by sputtering of a home-made target and post-treated for their crystallization. Influence of gas pressure during deposition and post-treatment conditions (temperature, oven…) on the morphology, structure, optical and electrical properties of the films was investigated. Finally, the possibility to obtain films crystallized in the orthorhombic phase, photoluminescent, transparent in the whole visible range and with electrical properties needed for the aimed application, was demonstrated. Conditions for further optimization are also given. The second part of the work aims to use the Intervalence Charge Transfer (IVCT) model that has been recently elaborated in the laboratory, as a tool for the design of new Pr3+-doped phosphors that could be integrated in electroluminescent devices. On this basis, the titanates (Ca,Sr)TiO3 :Pr3+, CaTiO3 :Bi3+ ;Pr3+ and Na1/2Ln1/2TiO3 :Pr3+ (Ln = La, Gd, Y, Lu) were prepared and characterized. The detailed analysis of the photoluminescence behaviors confirmed the IVCT model and allowed to propose new models. Further, the role of Bi3+ codopant as a sensitizer of the Pr3+ luminescence in CaTiO3 is demonstrated and interpreted. The red phosphor CaTiO3 :Bi3+ ;Pr3+ appears as a possible interesting candidate for applications in electroluminescence.

La structure pérovskite, largement étudiée depuis plusieurs décennies, présente un vaste champ d’application. Ces matériaux peuvent notamment être utilisés en tant que condensateurs, matériaux pour les piles à combustible, catalyseurs, analogues à la pérovskite mantellique (Bridgemanite), cellules photovoltaïques ou encore comme matériaux de confinement des déchets nucléaires de haute activité. La structure pérovskite est dite simple (ABO3) ou complexe (A’A’’BO6, AB’B’’O6, A’A’’B’B’’O6, …) en fonction de la composition chimique et de l’arrangement atomique des éléments dans la structure. L’incorporation d’éléments trivalents dans les pérovskites simples A2+B4+O3 induit des modifications structurales et des problèmes de compensation de charges. L’étude cristallochimique de ces pérovskites substituées est nécessaire à la compréhension des propriétés physiques de ces matériaux. Dans le cadre de cette thèse, l’incorporation de terres rares trivalentes, simulant potentiellement des actinides, dans des pérovskites orthorhombiques calciques a été étudiée. Pour ce faire, nous avons incorporé des terres rares trivalentes par frittage à haute température (1550 °C) dans des pérovskites CaSnO3 et CaTiO3.Dans un premier temps, l’étude de l’incorporation de néodyme dans la pérovskite CaSnO3 a été menée par microsonde électronique, MEB, diffraction des rayons X (poudres, monocristaux), spectroscopie µ-Raman, et MET. Il a été montré qu’environ 17 % at de Nd pouvait être incorporé dans une pérovskite CaSnO3 préformée. Les études par diffraction des rayons X sur monocristaux, sur les échantillons les plus concentrés (≈ 14 et 17% at Nd), ont montré que l’incorporation du Nd s’effectue en site A avec une compensation de charge par migration du calcium en site B. A notre connaissance, ce type de mécanisme n’a jamais été reporté dans la littérature. Les études par microsonde électronique, diffraction sur poudres et spectroscopie µ-Raman ont permis d’établir que l’incorporation du Nd dans la pérovskite CaSnO3 s’opérait selon le même schéma, sur toute la gamme de composition.Dans un second temps, au vu des résultats obtenus, nous avons étudié l’incorporation d’une série de terres rares trivalentes (La, Pr, Nd, Sm, Gd, Dy, Er, Yb) dans une pérovskite CaTiO3 préformée, suivant un protocole similaire. L’objectif consistait à évaluer l’effet du rayon ionique de la terre rare sur le mécanisme d’incorporation de cette dernière. Cette étude par microsonde électronique, MEB, diffraction des rayons X sur poudres et spectroscopie Raman a révélé qu’il était possible d’incorporer les différentes terres rares selon un schéma similaire à celui observé pour le système (1-x) CaSnO3 – x Nd2O3, indépendamment du rayon ionique de celles-ci.Ce travail expérimental a mis en évidence un nouveau mécanisme d’incorporation de terres rares dans deux pérovskites calciques (CaSnO3, CaTiO3) et pourrait contribuer à moduler les propriétés physico-chimiques de ces matériaux en fonction des conditions de synthèse / The perovskite structure is widely studied since several decades and a myriad of materials presenting this structure are used in numerous applications. These materials are notably used as capacitors, anodes for solid oxide fuel cells, catalysts, mantellic perovskite analogues, solar cells or matrix for the nuclear waste storage. The perovskite structure can be described as simple (ABO3) or complex (A’A’’BO6, AB’B’’O6, A’A’’B’B’’O6, …) depending on its chemical composition and its structural features. The incorporation of trivalent elements in A2+B4+O3 perovskites induces structural modifications and charge compensation problems that can be accommodated by several ways. The crystallochemistry of these materials must be understood in order to better apprehend their physical properties. During this thesis, the incorporation of trivalent rare earths (used as potential actinide analogues) in orthorhombic calcic perovskites was studied. Thus, trivalent rare earths were incorporated at high temperature (up to 1550°C) in CaSnO3 and CaTiO3 perovskites.In the first part of this study, the incorporation of Nd in CaSnO3 was studied by means of electronic microprobe (EMPA), scanning electron microscopy (SEM), powder X-ray diffraction, single crystal X-ray diffraction, µ-Raman spectroscopy and transmission electronic microscopy (TEM). It was shown that approximately 17 at % of Nd can be incorporated in a preformed CaSnO3 perovskite. The single crystal X-ray diffraction on the most concentrated samples (Nd ≈ 14 at % and Nd ≈17 at %) showed that Nd is replacing Ca in the A site of the perovskite with charge compensation by Ca migration into the perovskite B site (instead of Sn). This mechanism can be written as:(1-x) CaSnO3 + x Nd2O3  (Ca1-2xNd2x)(Sn1-xCax)O3To our knowledge, this mechanism was never reported in the literature. The chemical studies (EMPA), coupled with the structural studies (powder X-ray diffraction, µ-Raman spectroscopy) on the less Nd concentrated samples showed that this substitution mechanism occurs in the whole range of composition.In the second part of this study and regarding the previous substitution mechanism, we studied the incorporation of eight rare earths (La, Pr, Nd, Sm, Gd, Dy, Er, Yb), presenting decreasing ionic radii, in a preformed calcium titanate perovskite, CaTiO3, following a similar protocol. This crystallochemical study by means of EMPA, powder x-ray diffraction and µ-Raman spectroscopy strongly suggests that a substitution mechanism similar to the one observed in the (1-x) CaSnO3 – x Nd2O3 system was possible for the (1-x) CaTiO3 –x Ln2O3 (Ln = La, Pr, Nd, Sm, Gd, Dy, Er, Yb) perovskite systems.This experimental study evidenced a new substitution mechanism of trivalent rare earths element in two calcic perovskites (CaSnO3, CaTiO3). This result could be in turn used for crystal engineering purposes

Kimberlitos são rochas vulcânicas que, frequentemente, contêm diamante, grafite e/ou carbonato, sendo a presença destes componentes diretamente influenciada pela variabilidade da fugacidade de oxigênio (fO2) do magma durante a sua ascenção. Segundo Chakhmouradian and Mitchell (2000), CaTiO3-perovskitas podem ser usadas para revelar as condições de alguns dos múltiplos estágios de cristalização da história magmática destas rochas. No intuito de estabelecer a fugacidade de oxigênio de magmas kimberlíticos naturais, CaTiO3-perovskitas foram cristalizadas experimentalmente em equilíbrio com um líquido kimberlítico sintético em altas temperaturas e diferentes condições de pressão e de fugacidade de oxigênio. Os experimentos mostraram que a perovskita incorporou maiores quantidades de Fe3+ com o aumento da fO2. A equação do oxigênio barômetro desenvolvida neste estudo pode ser aplicada em rochas kimberlíticas de diferentes condições de fO2, que contêm CaTiO3-perovskita e olivina. Na presente pesquisa, nós aplicamos este oxigênio barômetro em amostras do kimberlito Rosário do Sul, que é um kimberlito transicional localizado no limite sudoeste da Bacia do Paraná. Os dados de minerais deste kimberlito sugerem que sua fonte é um produto da reação de um líquido silicático-carbonatítico com o manto. Idades U-Pb de ~ 128Ma em CaTiO3-perovskitas (Conceição et al., in prep.) revelam que o kimberlito Rosário do Sul provavelmente entrou em erupção logo após o vulcanismo da Província Paraná-Etendeka. Temperaturas de cristalização, pressões e fO2 dos kimberlitos Rosário do Sul e Alfeu-I, outro importante kimberlito situado no sul do Brasil, foram calculadas. As condições de suas fontes foram estimadas usando diferentes métodos a partir das composições de olivinas, espinélios, CaTiO3-perovskitas, granadas, ortopiroxênios e clinopiroxênios. As temperaturas, pressões e condições de fO2 dos kimberlitos Rosário do Sul e Alfeu-I sugerem que eles foram transportados para a superfície em condições nas quais fluidos ricos em CO2 podem reagir com o manto silicático e produzir carbonatos. A composição mineral e as condições de formação do kimberlito Rosário do Sul indicam que a sua fonte pode ter sido metassomatizada por fluidos provenientes da reciclagem de uma placa oceânica subductada durante a quebra do Gondwana e abertura do Atlântico Sul, logo depois do vulcanismo da Província Paraná-Etendeka. As condições de formação dos kimberlitos Rosário do Sul e Alfeu-I são usadas também para estimar o potencial destes kimberlitos em preservar diamantes. / Kimberlites are volcanic rocks which often contain diamonds, graphite and/or carbonate, and the stability of these minerals is directly influenced by the variability of oxygen fugacity (fO2) of the magma during its ascent. Second Chakhmouradian and Mitchell (2000), CaTiO3-perovskites may be used to unravel the conditions of some of the multiple stages of crystallization in the magmatic history of these rocks. In order to establish oxygen fugacities of natural kimberlititic magmas, we experimentally equilibrated CaTiO3-perovskites with synthetic kimberlitic melts at high temperatures, different oxygen fugacities and different pressures. The experiments show that perovskite incorporates increasing amounts of Fe3+ with increasing fO2. The oxygen barometer equation developed in this study can be applied in kimberlite rocks that contain CaTiO3-perovskite and olivine from different fO2 conditions. In the present research, we applied this oxygen barometer in the Rosário do Sul kimberlite samples, which is a transitional kimberlite located in the southwestern edge of the Paraná Basin. The mineral data of this kimberlite suggest that its source is a product of the reaction of a silicate-carbonate liquid in the mantle. U-Pb ages of ~ 128 Ma on CaTiO3-perovskites (Conceição et al., in prep.) reveal that the Rosário do Sul kimberlite probably erupted just after the volcanism of Paraná-Etendeka Province. We calculated crystallization temperatures, pressures and oxygen fugacities (fO2) of Rosário do Sul and Alfeu-I kimberlites, another important kimberlite situated in the South of Brazil. Their source conditions are estimated using different methods from olivines, spinels, CaTiO3-perovskites, garnets, orthopyroxenes and clinopyroxenes compositions. The calculated temperature, pressure and fO2 values of Rosário do Sul and Alfeu-I kimberlites suggest that they were transported to the surface under fO2 conditions in which CO2-rich fluids may react with mantle silicates to produce carbonates. The mineral composition and fO2 conditions of Rosário do Sul kimberlite indicate that its source may have been metasomatized by fluids generated from the recycling of a subducted oceanic plate during the Gondwana breakup and the South Atlantic opening, just after the Paraná-Etendeka Province volcanism. The source conditions of Rosário do Sul and Alfeu-I kimberlites are also used to estimate the potential of these kimberlites to preserve diamonds.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-05T19:36:02Z No. of bitstreams: 1 AnaQueirozSilva.pdf: 6863169 bytes, checksum: e47ae4d9bb4d9f8cffde413e5eecd620 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T19:36:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AnaQueirozSilva.pdf: 6863169 bytes, checksum: e47ae4d9bb4d9f8cffde413e5eecd620 (MD5) Previous issue date: 2016-07-19 / In recent years, research has increased in order to develop new materials processing methods have more advantages over conventional methods currently used which are quicker and cheaper. It has become common to use ceramics to obtain electronic devices, dielectric or piezoelectric. The CaTiO3 ceramic material has been widely used in electronic devices. The objective of this study was to synthesize and characterize perovskite ceramic-based CaTiO3 (Titanate Calcium) replaced with rare earths. The synthesis and replacement of perovskite were made from the starting materials Ca(OH)2, TiO2, Er2O3 and Yb2O3 by mechanical milling in a ball mill for 30 min at 250 rpm to homogenization and then was taken calcination in a muffle furnace. The obtained material powder showed perovskite phase to the orthorhombic space group Pbnm 62. The unit cell of the crystal lattice parameters showed a = 5.378 Å, b = 5.441 Å and c = 7.640 Å for the CaTiO3, which has four per unit cell formula. The number and type of modes provided for each frame can be given by the factor groups having a total of 24 vibrational modes Raman for CaTiO3 with said structure. The morphological characteristics were observed for the samples CTO (calcium titanate) prepared by solid state reaction, demonstrating the formation of small, round grain vacancies, which may be caused by distortions in the crystal lattice. The CTO replaced with Er2O3 and Yb2O3 showed typical bands of green light at 525 and 547 nm corresponding to the transition 4H11/2 → 4I15/2. The two smaller emission bands in the red, correspond to transition 4F9/2 to the ground state 4I15/2. The results obtained for the ceramic systems were satisfactory as the method used for synthesis, who presented with lower cost compared to existing processes. / Nos últimos anos, as pesquisas têm aumentado com o propósito de desenvolver novos métodos de processamento de materiais que apresentem mais vantagens em relação aos processos convencionais utilizados atualmente e que sejam mais rápidos e baratos. Tem se tornado comum utilizar cerâmicas para a obtenção de dispositivos eletrônicos, dielétricos ou piezoelétricos. O material cerâmico CaTiO3 tem sido amplamente utilizado em dispositivos eletrônicos. O objetivo deste trabalho foi sintetizar e caracterizar cerâmicas perovskitas à base de CaTiO3 (Titanato de Cálcio) substituída com terras raras. A síntese e a substituição da perovskita foram feitas à partir dos materiais de partida Ca(OH)2, TiO2, Er2O3 e Yb2O3 por moagem mecânica em um moinho de bolas por 30 min, a 250 rpm para homogeneização e em seguida, foi feita calcinação em um forno tipo mufla. O pó obtido do material apresentou fase de perovskita com grupo espacial ortorrômbica Pbnm 62. A célula unitária da rede cristalina apresentou os parâmetros a=5,378 Å, b=5,441 Å e c=7,640 Å para o CaTiO3, a qual possui quatro fórmulas por célula unitária. O número e tipo de modos previstos para cada estrutura pode ser dado pelo fator de grupos, havendo um total de 24 modos vibracionais Raman para o CaTiO3 com a estrutura citada. Foram observadas as características morfológicas para as amostras de CTO (Titanato de Cálcio), preparadas por reação no estado sólido, demonstrando a formação de grãos pequenos e redondos com vacâncias, que podem ser causadas por distorções na rede cristalina. O CTO substituído com Er2O3 e Yb2O3 apresentou bandas típicas da luz verde em 525 e 547 nm que correspondem à transição 4H11/2→4I15/2. As duas bandas menores de emissão no vermelho, correspondem à transição 4F9/2 para o estado fundamental 4I15/2. Os resultados obtidos para os sistemas cerâmicos mostraram-se satisfatórios quanto ao método utilizado para síntese, que, apresentou-se com menor custo comparado aos processos existentes.

Kimberlitos são rochas vulcânicas que, frequentemente, contêm diamante, grafite e/ou carbonato, sendo a presença destes componentes diretamente influenciada pela variabilidade da fugacidade de oxigênio (fO2) do magma durante a sua ascenção. Segundo Chakhmouradian and Mitchell (2000), CaTiO3-perovskitas podem ser usadas para revelar as condições de alguns dos múltiplos estágios de cristalização da história magmática destas rochas. No intuito de estabelecer a fugacidade de oxigênio de magmas kimberlíticos naturais, CaTiO3-perovskitas foram cristalizadas experimentalmente em equilíbrio com um líquido kimberlítico sintético em altas temperaturas e diferentes condições de pressão e de fugacidade de oxigênio. Os experimentos mostraram que a perovskita incorporou maiores quantidades de Fe3+ com o aumento da fO2. A equação do oxigênio barômetro desenvolvida neste estudo pode ser aplicada em rochas kimberlíticas de diferentes condições de fO2, que contêm CaTiO3-perovskita e olivina. Na presente pesquisa, nós aplicamos este oxigênio barômetro em amostras do kimberlito Rosário do Sul, que é um kimberlito transicional localizado no limite sudoeste da Bacia do Paraná. Os dados de minerais deste kimberlito sugerem que sua fonte é um produto da reação de um líquido silicático-carbonatítico com o manto. Idades U-Pb de ~ 128Ma em CaTiO3-perovskitas (Conceição et al., in prep.) revelam que o kimberlito Rosário do Sul provavelmente entrou em erupção logo após o vulcanismo da Província Paraná-Etendeka. Temperaturas de cristalização, pressões e fO2 dos kimberlitos Rosário do Sul e Alfeu-I, outro importante kimberlito situado no sul do Brasil, foram calculadas. As condições de suas fontes foram estimadas usando diferentes métodos a partir das composições de olivinas, espinélios, CaTiO3-perovskitas, granadas, ortopiroxênios e clinopiroxênios. As temperaturas, pressões e condições de fO2 dos kimberlitos Rosário do Sul e Alfeu-I sugerem que eles foram transportados para a superfície em condições nas quais fluidos ricos em CO2 podem reagir com o manto silicático e produzir carbonatos. A composição mineral e as condições de formação do kimberlito Rosário do Sul indicam que a sua fonte pode ter sido metassomatizada por fluidos provenientes da reciclagem de uma placa oceânica subductada durante a quebra do Gondwana e abertura do Atlântico Sul, logo depois do vulcanismo da Província Paraná-Etendeka. As condições de formação dos kimberlitos Rosário do Sul e Alfeu-I são usadas também para estimar o potencial destes kimberlitos em preservar diamantes. / Kimberlites are volcanic rocks which often contain diamonds, graphite and/or carbonate, and the stability of these minerals is directly influenced by the variability of oxygen fugacity (fO2) of the magma during its ascent. Second Chakhmouradian and Mitchell (2000), CaTiO3-perovskites may be used to unravel the conditions of some of the multiple stages of crystallization in the magmatic history of these rocks. In order to establish oxygen fugacities of natural kimberlititic magmas, we experimentally equilibrated CaTiO3-perovskites with synthetic kimberlitic melts at high temperatures, different oxygen fugacities and different pressures. The experiments show that perovskite incorporates increasing amounts of Fe3+ with increasing fO2. The oxygen barometer equation developed in this study can be applied in kimberlite rocks that contain CaTiO3-perovskite and olivine from different fO2 conditions. In the present research, we applied this oxygen barometer in the Rosário do Sul kimberlite samples, which is a transitional kimberlite located in the southwestern edge of the Paraná Basin. The mineral data of this kimberlite suggest that its source is a product of the reaction of a silicate-carbonate liquid in the mantle. U-Pb ages of ~ 128 Ma on CaTiO3-perovskites (Conceição et al., in prep.) reveal that the Rosário do Sul kimberlite probably erupted just after the volcanism of Paraná-Etendeka Province. We calculated crystallization temperatures, pressures and oxygen fugacities (fO2) of Rosário do Sul and Alfeu-I kimberlites, another important kimberlite situated in the South of Brazil. Their source conditions are estimated using different methods from olivines, spinels, CaTiO3-perovskites, garnets, orthopyroxenes and clinopyroxenes compositions. The calculated temperature, pressure and fO2 values of Rosário do Sul and Alfeu-I kimberlites suggest that they were transported to the surface under fO2 conditions in which CO2-rich fluids may react with mantle silicates to produce carbonates. The mineral composition and fO2 conditions of Rosário do Sul kimberlite indicate that its source may have been metasomatized by fluids generated from the recycling of a subducted oceanic plate during the Gondwana breakup and the South Atlantic opening, just after the Paraná-Etendeka Province volcanism. The source conditions of Rosário do Sul and Alfeu-I kimberlites are also used to estimate the potential of these kimberlites to preserve diamonds.

Kimberlitos são rochas vulcânicas que, frequentemente, contêm diamante, grafite e/ou carbonato, sendo a presença destes componentes diretamente influenciada pela variabilidade da fugacidade de oxigênio (fO2) do magma durante a sua ascenção. Segundo Chakhmouradian and Mitchell (2000), CaTiO3-perovskitas podem ser usadas para revelar as condições de alguns dos múltiplos estágios de cristalização da história magmática destas rochas. No intuito de estabelecer a fugacidade de oxigênio de magmas kimberlíticos naturais, CaTiO3-perovskitas foram cristalizadas experimentalmente em equilíbrio com um líquido kimberlítico sintético em altas temperaturas e diferentes condições de pressão e de fugacidade de oxigênio. Os experimentos mostraram que a perovskita incorporou maiores quantidades de Fe3+ com o aumento da fO2. A equação do oxigênio barômetro desenvolvida neste estudo pode ser aplicada em rochas kimberlíticas de diferentes condições de fO2, que contêm CaTiO3-perovskita e olivina. Na presente pesquisa, nós aplicamos este oxigênio barômetro em amostras do kimberlito Rosário do Sul, que é um kimberlito transicional localizado no limite sudoeste da Bacia do Paraná. Os dados de minerais deste kimberlito sugerem que sua fonte é um produto da reação de um líquido silicático-carbonatítico com o manto. Idades U-Pb de ~ 128Ma em CaTiO3-perovskitas (Conceição et al., in prep.) revelam que o kimberlito Rosário do Sul provavelmente entrou em erupção logo após o vulcanismo da Província Paraná-Etendeka. Temperaturas de cristalização, pressões e fO2 dos kimberlitos Rosário do Sul e Alfeu-I, outro importante kimberlito situado no sul do Brasil, foram calculadas. As condições de suas fontes foram estimadas usando diferentes métodos a partir das composições de olivinas, espinélios, CaTiO3-perovskitas, granadas, ortopiroxênios e clinopiroxênios. As temperaturas, pressões e condições de fO2 dos kimberlitos Rosário do Sul e Alfeu-I sugerem que eles foram transportados para a superfície em condições nas quais fluidos ricos em CO2 podem reagir com o manto silicático e produzir carbonatos. A composição mineral e as condições de formação do kimberlito Rosário do Sul indicam que a sua fonte pode ter sido metassomatizada por fluidos provenientes da reciclagem de uma placa oceânica subductada durante a quebra do Gondwana e abertura do Atlântico Sul, logo depois do vulcanismo da Província Paraná-Etendeka. As condições de formação dos kimberlitos Rosário do Sul e Alfeu-I são usadas também para estimar o potencial destes kimberlitos em preservar diamantes. / Kimberlites are volcanic rocks which often contain diamonds, graphite and/or carbonate, and the stability of these minerals is directly influenced by the variability of oxygen fugacity (fO2) of the magma during its ascent. Second Chakhmouradian and Mitchell (2000), CaTiO3-perovskites may be used to unravel the conditions of some of the multiple stages of crystallization in the magmatic history of these rocks. In order to establish oxygen fugacities of natural kimberlititic magmas, we experimentally equilibrated CaTiO3-perovskites with synthetic kimberlitic melts at high temperatures, different oxygen fugacities and different pressures. The experiments show that perovskite incorporates increasing amounts of Fe3+ with increasing fO2. The oxygen barometer equation developed in this study can be applied in kimberlite rocks that contain CaTiO3-perovskite and olivine from different fO2 conditions. In the present research, we applied this oxygen barometer in the Rosário do Sul kimberlite samples, which is a transitional kimberlite located in the southwestern edge of the Paraná Basin. The mineral data of this kimberlite suggest that its source is a product of the reaction of a silicate-carbonate liquid in the mantle. U-Pb ages of ~ 128 Ma on CaTiO3-perovskites (Conceição et al., in prep.) reveal that the Rosário do Sul kimberlite probably erupted just after the volcanism of Paraná-Etendeka Province. We calculated crystallization temperatures, pressures and oxygen fugacities (fO2) of Rosário do Sul and Alfeu-I kimberlites, another important kimberlite situated in the South of Brazil. Their source conditions are estimated using different methods from olivines, spinels, CaTiO3-perovskites, garnets, orthopyroxenes and clinopyroxenes compositions. The calculated temperature, pressure and fO2 values of Rosário do Sul and Alfeu-I kimberlites suggest that they were transported to the surface under fO2 conditions in which CO2-rich fluids may react with mantle silicates to produce carbonates. The mineral composition and fO2 conditions of Rosário do Sul kimberlite indicate that its source may have been metasomatized by fluids generated from the recycling of a subducted oceanic plate during the Gondwana breakup and the South Atlantic opening, just after the Paraná-Etendeka Province volcanism. The source conditions of Rosário do Sul and Alfeu-I kimberlites are also used to estimate the potential of these kimberlites to preserve diamonds.