Este trabalho consiste num estudo teórico da espectroscopia e da ligação química de alguns estados eletrônicos de várias moléculas diatômicas a partir de princípios fundamentais da química teórica. Como abordagem de cálculo da estrutura eletrônica utilizou-se o método interação de configurações (CI) com as funções de onda adaptadas às simetrias espacial e de spin. Essas funções foram geradas como excitações simples e duplas a partir de um conjunto de múltiplas referências (MRSDCI) e com posterior seleção por teoria de perturbação. As moléculas diatômicas heteronucleares estudadas são aquelas formadas pelo átomo de cálcio (Ca) com os átomos de boro (B), carbono (C), nitrogênio (N), oxigênio (O) e flúor (F). Como também aquelas moléculas envolvendo o átomo de berílio (Be) e magnésio (Mg) com os átomos de boro e carbono. Um estudo comparativo das várias propriedades espectroscópicas destas moléculas também faz parte dos objetivos principais deste trabalho. Desta maneira, as moléculas estudadas foram, BeB, MgB, CaB, BeC, MgC, CaC, CaN, CaO e CaF, totalizando vinte e um estados eletrônicos estudados.Para cada molécula, estudou-se diferentes estados eletrônicos de mais baixa energia, principalmente aqueles que dissociam para os primeiros canais de dissociação. A caracterização espectroscópica destas espécies foi realizada através da obtenção de curvas de energia potencial, funções momento de dipolo, funções momento de transição, níveis vibracionais, probabilidades de transições vibrônicas, tempos de vida radiativa e das análises de suas respectivas funções de onda.

O mecanismo da decomposição de nitraminas, especialmente do HMX, é complexo e depende das condições experimentais utilizadas. Além disso, com a variedade de métodos de cálculo disponíveis, os valores dos parâmetros cinéticos encontrados na literatura variam numa ampla faixa de valores. Este trabalho visa encontrar a melhor condição experimental e o melhor método de cálculo para obtenção de parâmetros cinéticos baseado na comparação de ensaios realizados com as técnicas DSC e TG nos modos isotérmicos e não-isotérmicos com ensaios de explosão térmica, "slow cookoff", realizados com corpos-de-prova de explosivo PBX contendo 80% de HMX e 20% de ligante poliuretânico na razão de aquecimento de 3C/h. As técnicas DSC e TG são boas ferramentas pois são seguras e permitem variações das condições experimentais. Foi avaliada a influência da granulometria, da quantidade de massa, da razão de aquecimento e da temperatura das isotermas. O método de cálculo mais indicado para obtenção de parâmetros cinéticos é o método isoconversional. Os ensaios de explosão térmica mostraram que a decomposição do PBX/HMX ocorre em quatro etapas. Foi observado que antes da decomposição atingir a etapa final, a reação não se auto-sustenta se a fonte de calor externa for retirada. Após um tratamento térmico até temperaturas em que ocorram degradação parcial, o tempo de indução torna-se menor e a temperatura de explosão foi 20C mais baixa. Baseado nos resultados, recomenda-se que o uso de composições PBX/HMX seja em temperaturas abaixo de 130C.

O presenta trabalho traz como objetivo principal uma proposta de modelo de adsorção de gases em superfícies sólidas e energeticamente heterogêneas, capaz de promover as adsorções física e química dentro de um único sistema de adsorção. O modelo proposto é aplicado a quatro diferentes sistemas de adsorção gás-sólido (Nitrogênio-Mica, Argônio-Vidro, Metano-Mica e Monóxido de Carbono-Vidro) a uma temperatura de 90 K, e os resultados são comparados com outras isotermas (Langmuir, Freundlich e Freundlic Estendida). Como conclusão foi verificado que o modelo proposto apresentou entre as isotermas utilizadas, os melhores ajustes aos dados experimentais obtidos por Langmuir.

Os materiais energéticos compósitos têm tempo de vida útil dependente de vários fatores que podem reduzir esta estimativa, tais como temperatura, umidade, e a proximidade de outros produtos químicos. Em função de estes materiais serem utilizados como principal matéria prima para a fabricação de propelentes e explosivos, há uma necessidade de conhecer os processos de decomposição destes explosivos e as principais causas que podem influenciar na segurança, no manuseio e na estocagem por longos períodos sem perder as propriedades, as quais foram desenvolvidas. Com o desenvolvimento e fabricação de explosivos e propelentes pela Divisão de Sistemas de Defesa - ASD torna-se evidente a utilização de metodologias que possam ser utilizadas para validar a vida útil destes artefatos bélicos para a segurança do pessoal e das instalações. Neste trabalho foram utilizadas análises térmicas de Calorimetria Exploratória Diferencial, Termogravimetria, análise de estabilidade química a vácuo, e testes de descarga eletrostática para verificar as condições do explosivo após a maceração e cura, comparando com os testes realizados após o envelhecimento acelerado, conforme os parâmetros cinéticos obtidos pela técnica de DSC e pelos métodos de Ozawa e método de Kissinger. A energia de ativação apresentou um valor aproximado de 200 KJmol-1, com desvio patrão de 1 % para ambos os lotes, após um período de 12 e 7 anos de envelhecimento natural a 25 C e mais 25 semanas de envelhecimento acelerado a 60 C.

Tradicionalmente, a tabela periódica convenientemente apresenta elementos químicos em linhas, chamadas períodos e em colunas, chamadas grupos ou famílias. Em um trabalho anterior, alguns de nós, com base exclusivamente nas informações disponíveis na época de Mendeleev, têm usado redes neurais artificiais e mapas auto-organizaveis para gerar um arranjo bidimensional dos elementos químicos. Agora, nesta investigação, temos tentado determinar quais propriedades dos elementos favorecem a formação dos períodos e quais favorecem a formação de famílias. Aqui, nós projetamos um modelo baseado no problema do caixeiro viajante. As propriedades físico-químicas dos elementos representaram as coordenadas das cidades percorridas pelo caixeiro viajante. Assim, através da determinação do melhor caminho, encontramos que elementos químicos são mais semelhantes de acordo com um conjunto de propriedades pré-selecionadas. Os testes foram realizados em 3 grupos distintos de propriedades. No ensaio 1, as propriedades seleccionadas foram: peso atômico, temperatura de fusão, temperatura de ebulição, densidade; no Teste 2, as propriedades selecionadas foram: peso atômico, temperatura de fusão, temperatura de ebulição, energia de ionização; e no teste 3, as propriedades selecionadas foram densidade, temperatura de fusão, temperatura de ebulição, energia de ionização. A análise detalhada mostrou que o peso atômico favorece a formação dos períodos e a substituição do peso atômico pela densidade beneficiou a formação de grupos. A sequência deste trabalho consiste em uma classificação de aminoácidos. Para isso, fizemos uso de redes de Kohonen (mapas auto-organizáveis) e analisamos os agrupamentos formados no mapa. Dessa forma obtivemos um mapa bidimensional onde aminoácidos com características similares ficaram próximos uns dos outros. Dentre as propriedades utilizadas para treinamento, destacamos o softness químico local. Ao todo foram feitos cinco testes com dados de entrada diferente. O primeiro teste foi realizado com as seguintes propriedades: softness da cadeia lateral, softness do radical, softness molecular, fator de empilhamento e espectros na faixa de 0-50, 50-100 e 100-150; no segundo teste fizemos uso de: softness da cadeia lateral, softness do radical, softness molecular, fator de empilhamento e potencial de hidratação; no terceiro teste os dados de entrada foram: softness da cadeia lateral, softness do radical, softness molecular, volume e potencial de hidratação; no quarto teste utilizamos: softness da cadeia lateral, softness do radical, softness molecular e potencial de hidratação; no último teste os dados de entrada foram apenas: softness da cadeia lateral, softness do radical e softness molecular. Nos testes realizados muitos grupos foram identificados, tais como: pequenos, carregados, carregados positivamente, alifáticos e aromáticos. Por fim, notamos que, como citado por Zhou e Parr, softness, de fato, se mostrou um bom indicador de aromaticidade.

Foram realizados estudos do comportamento eletroquímico de eletrodos de pinta, pirrotita e arsenopirita em meio ácido. A investigação incluiu tanto a dissolução dos minerais (isolados ou combinados dois a dois) como o estudo da deposição de íons prata sobre eles, levando em consideração as propriedades semicondutoras de cada um. Com base nos dados obtidos, empregando voltametria cíclica, medidas de capacitância, medidas fotoeletroquímicas e microscopia eletrônica de varredura, foram propostos mecanismos de dissolução para cada mineral. A oxidação dos três minerais em função dos produtos obtidos foi avaliada a partir das quantidades relativas de SO42-, S e Fe(OH)3 e constatou-se que a quantidade relativa de sulfato produzida pela pirita é maior que a quantidade obtida do eletrodo de pirrotita. A arsenopirita apresenta comportamento intermediário. O hidróxido de ferro produzido pela pirrotita é maior que o obtido da pirita e da arsenopirita. A presença do As2S3 na superfície do eletrodo de arsenopirita dificulta a redução do enxofre. Os dados obtidos com os eletrodos mistos mostram que, em potenciais próximos de Eca, as reações que produzem enxofre e Fe(III) predominam. Acima de 0,8 V, tem início a oxidação de S e/ou S2O32- gerando sulfato para os três eletrodos, além da oxidação do As2S3 nos eletrodos que contém arsenopirita. A presença da pirita na mistura dos minerais, em quantidade maior que 60%, pode abaixar o pH local favorecendo a decomposição do tiossulfato. Os valores dos potenciais de bandas planas foram estimados com base nos modelos de Gärtner e Mott-Shottky e o valor da energia de banda proibida, de cada mineral e dos eletrodos mistos, foi avaliado. Foi estabelecido que, em meio de solução tampão de ácido acético/acetato de sódio, pH = 4,5, o nível de Fermi dos minerais está vinculado ao potencial de óxido redução do eletrólito. O potencial de circuito aberto é determinado pela presença de óxidos/hidróxidos de ferro na superfície dos eletrodos. Sob iluminação todos os eletrodos apresentaram fotoefeitos. Com o aumento da porcentagem de pirrotita ocorre uma diminuição na fotocorrente registrada. Já a adição de arsenopirita, provoca um aumento nos fotoefeitos observados. A adição de pirrotita faz diminuir a eficiência quântica dos eletrodos enquanto que a adição de arsenopirita favorece a resposta fotoeletroquímica das superfícies. O aumento da quantidade de pirrotita na superfície faz com que a energia de banda proibida diminua. A mistura pirita/pirrotita para qualquer composição deve favorecer a produção de enxofre em detrimento da de sulfato. Quando se utilizam eletrodos de pirita/arsenopirita não se observam variações a circuito aberto. A investigação sobre a deposição de íons prata sobre os eletrodos mostrou que o contato com os íons metálicos em solução não produz modificações morfológicas significativas na superfície dos eletrodos. A prata metálica e os sulfetos de prata formados são incorporados em pequenos núcleos espalhados pela superfície. Ficou demonstrado que sulfeto de prata e prata elementar podem ser identificados pela análise dos voltamogramas. Nos eletrodos construídos com combinações de minerais as interações com os íons prata ocorrem, preferencialmente, nos grãos de pirrotita ou arsenopirita para todas as composições. A interação mineral/prata ocorre mediante a competição de vários sítios da superfície pelos íons em solução. A quantidade de íons prata em solução tem um papel importante no aumento da velocidade de dissolução dos sulfetos. O consumo de H2S e de S2O32- deve causar o aumento na velocidade de dissolução dos minerais. De uma maneira geral, pode-se concluir que as combinações pirita-pirrotita otimizam as interações com os íons Ag+, tanto por oferecer maior quantidade de sítios de enxofre/intermediários para as interações químicas como por apresentar maior quantidade de elétrons na superfície a circuito aberto. Por outro lado, a presença de arsenopirita prejudica as interações com a prata já que causa uma diminuição na concentração efetiva de elétrons na superfície. Além disto, a formação de sulfetos de arsênio limita a quantidade de enxofre disponível para as interações químicas com os íons em solução. / The electrochemical behavior of iron sulfides, pyrite, pyrrhotite and arsenopyrite was studied in acetic acid/sodium acetate buffer, pH = 4.5. The investigations included the dissolution of minerals (isolated and mixed in pairs) and the studies of the deposition of silver ions on the electrode surfaces, taking into account the semiconducting properties of each one. Based on the data obtained using cyclic voltammetry, capacitance and photoelectrochemical measurements and scanning electron microscopy, mechanisms of dissolution for each mineral were proposed. The dissolution of the three minerals was evaluated taking into account the relative amounts of SO42-, S and Fe(OH)3 obtained and evidenced that the relative amount of sulfate formed from pyrite is greater that from pyrrhotite. Arsenopyrite presents intermediate behavior. The quantity of iron hydroxide produced by pyrrhotite is greater that produced by pyrite and arsenopyrite. The presence of the As2S3 in the surface of the arsenopyrite electrode inhibits the reduction of sulfur. The results obtained with the electrodes constructed with two minerals show that, in potentials next to Eoc, the reactions producing sulfur and Fe(III) predominate. Above 0.8 V, the oxidation of S and/or S2O32- occurs, generating sulfate for all electrodes. On the electrodes, containing arsenopyrite, the oxidation of As2S3 also takes place. The presence of pyrite in the mixture of minerals (more than 40% in weight) causes a decrease of the local pH, favoring the thiosulfate decomposition. The values of the flat band potentials have been estimated based on Gartner\'s and Mott-Shottky \'s models. The value of the band gap energy, of each mineral and of the mixed electrodes, was evaluated. It was established that, in the working solution, the Fermi level of the minerals coincided with the redox potential of the electrolyte. The open circuit potential is determined by the presence of oxides/hydroxides on the electrode surface. The pyrrhotite addition reduces the quantum efficiency while the presence of arsenopyrite favors the photoelectrochemical yield of the electrodes. An increase of the amount of pyrrhotite produces a decrease in the value of the bandgap energy of the electrodes. The pyrite/pyrrhotite mixture, for any composition, favors the sulfur production in detriment of the sulfate one. At open circuit conditions, the mixture pyrite/arsenopyrite does not present any variation. The study of the deposition of silver ions showed that the contact with the metallic ions in solution does not produce significant morphologic modifications on the electrode surfaces. The metallic silver and the silver sulfide formed are incorporated in small grains spread along the surface. It was demonstrated that silver sulfide and elemental silver might be identified by the inspection of the voltammograms. In the electrodes constructed with mineral combinations the interactions with silver ions occur, specially, in the grains of pyrrhotite or arsenopyrite for all compositions. The silver concentration in solution plays an important role increasing the dissolution rate of the sulfides. The S2O32- and H2S consumption may intensify the dissolution rate of the minerals. The mixture pyrite-pyrrhotite improves the interactions with Ag+ ions, at open circuit, by producing more S2O32-/S for the chemical interactions and by increasing the electron concentration at the surface. On the other hand, the presence of arsenopyrite disfavors the interactions with silver as it reduces the number of charge carriers on the electrode surface. Moreover, the formation of arsenic sulfides limits the reduction of sulfur and the chemical interactions with ions in solution.

Neste trabalho estudamos o efeito SERS de moléculas adsorvidas em sistemas eletroquímicos em termos da participação do mecanismo de transferência de carga na intensificação total observada. Desenvolvemos um modelo para o mecanismo químico de transferência de carga assitido por fótons, de maneira a explicar a variação do potencial de máxima intensificação SERS (Vmax) com a energia da radiação excitante. O modelo permite também o uso da expressão para o espalhamento Raman no domínio do tempo para o cálculo de perfis de excitação SERS (intensidade SERS versus potencial aplicado) de moléculas adsorvidas em interfaces eletroquímicas. Este método de cálculo dos perfis de excitação SERS foi aplicado para os casos da piridina e do íon complexo [Fe2(CN)104,4\'-bpy]6- em eletrodo de prata. Os resultados mostram existir uma boa relação entre os perfis calculados e os obtidos experimentalmente. Como resultado dos cálculos efetuados, o modelo fornece ainda dados sobre o deslocamento das curvas de poço potencial dos estados excitados envolvidos nos processos de transferência de carga assistidos por fótons. Nos capítulos seguintes, estudamos algumas conseqüências deste modelo, e sua aplicação em diferentes sistemas químicos. Um dos sistemas estudados foi o íon complexo [Ru(bpy)2viol]+ adsorvido em eletrodo de prata. Observa-se que a intensidade relativa dos modos vibracionais de cada um dos ligantes varia com o potencial aplicado ao eletrodo. Esses resultados podem ser explicados considerando-se dois processos de transferência de carga superficie → adsorbato assistidos por fótons. O primeiro deles deve-se a uma transição envolvendo estados doadores próximos ao nível de Fermi do metal (EF) e estados receptores (orbitais π*) localizados no violurato. O segundo envolve estados doadores em EF e orbitais π* da bpy. A energia da transição de transferência de carga metal → adsorbato varia com o potencial aplicado. Existe portanto a possibilidade de se alcançar diferentes estados eletrônicos excitados do adsorbato, intensificando, seletivamente, diferentes cromóforos com um único comprimento de onda. Assim, através da variação do potencial aplicado ao eletrodo é possível modular a transição de transferência de carga Ag → complexo de modo a envolver cada um dos diferentes ligantes. Estudamos também o mecanismo envolvido no efeito SERS da molécula FePc (ftalocianina de ferro) em eletrodo de prata. Nesse sistema, foi possível apresentar uma versão mais detalhada para o efeito químico envolvido na intensificação SERS incluindo o efeito de múltiplos estados excitados e acoplamento vibrônico, enfatizando as relações de simetria e overlap de funções de onda que regem os mecanismos de intensificação Raman ressonante. A excitação dos espectros SERS em comprimentos de onda fora da condição de Raman ressonante pode intensificar modos vibracionais de simetria a2g (não permitidos no espectro Raman normal) desde que o potencial aplicado esteja próximo à condição de ressonância para uma transição de transferência de carga superficie/adsorbato. O mecanismo químico de intensificação envolvido no efeito SERS desse sistema pode ser descrito como um processo de transferência de carga modulado pelo potencial, envolvendo dois estados doadores da FePc e um estado aceptor localizado na superficie do eletrodo de prata. Enquanto os modos totalmente simétricos (a1g) são intensificados por um mecanismo de Franck-Condon, os modos a2g têm a simetria apropriada para acoplar dois estados eletrônicos de simetria A1u e A2u, sendo intensificados através do mecanismo de Herzberg- Teller. Os efeitos da natureza química do solvente, e das interações solvente-soluto nas geometrias de adsorção e nas posições dos estados eletrônicos do adsorbato, são analisados para os ciano complexos Fe(phen)2(CN)2 e [Fe2(BPE)(CN)10]6-. Os resultados obtidos demonstram a influência decisiva da natureza química de solventes e eletrólitos suporte na espectroscopia de espécies adsorvidas em interfaces eletroquímicas. De fato, a natureza das interações solvente-adsorbato ou eletrólito-adsorbato podem determinar a ligação à superficie, e, desta maneira, intensificação seletiva de modos vibracionais da molécula pode ser obtida. A partir do estudo do processo de transferência de carga entre a superficie e os complexos adsorvidos através dos perfis de excitação SERS foi possível, em alguns casos, mapear os níveis de energia do adsorbato com relação ao nível de Fermi do metal. / In this work, attention has been given to systems in which the charge transfer (CT) mechanism is contributing to the enhancement of the Raman scattering of species adsorbed on metal surfaces in order to address the participation of a resonance Raman effect on this part of the total enhancement. A model for the adsorbate-metal surface interaction and the charge transfer mechanism for surface-enhanced Raman scattering (SERS) is presented. The fundamental observation behind the currently proposed model is that ali previous theories indicate that Raman intensity should be at maximum when the incident laser frequency is resonant with a surface/adsorbate charge transfer band. This fact leads to the conclusion that this aspect of the chemical effect may be due to a resonance Raman mechanism. Therefore, for such mechanism to be valid, the chemical effect of SERS must follow the already well established principies of resonance Raman theory. In this model, the metal surface provides a source of electrons that may, upon interaction with light, flow into and out of the adsorbed species. Based on this model we have proposed a formalism derived from the time-domain description of the resonance Raman effect that describes the dependence of the SERS intensities of molecules adsorbed in electrochemical interfaces upon the applied potential. This approach accounts for the enhancement of totally symmetric modes via a Franck-Condon mechanism, and only one electronic excited state of the adsorbate/surface system is considered. The analytical expression derived to calculate the SERS intensity versus applied potential profiles and their dependence on the exciting radiation has been applied for pyridine and for the ion complex [Fe2(CN)10bpy]6- adsorbed on a silver electrode. A good agreement between calculated and experimental excitation profiles have been obtained for both investigated species. Resonance Raman spectroscopy is also an electronic spectroscopy, and, as presented in this work, the SERS effect, or part of it, is also an electronic spectroscopy. Its intensity contains, therefore, information about the structure of the excited electronic state involved in the charge transfer process. This information is provided by the calculation of the SERS excitation profiles according to the derived expression in the form of ΔK values. The remaining sections of this work are dedicated to the study of the SERS effect of coordination compounds adsorbed on silver electrodes. One of the investigated systems is the mixed ligand ion complex [Ru(bpy)2viol]+. The SERS measurements have shown that the vibrational modes of both ligands can be selectively enhanced by changing the electrochemical applied potential at a fixed laser excitation energy. This result indicates the presence of two different metal to adsorbate photon assisted charge transfer processes. The first one involves a density of donor states near the Fermi level (EF) of the metal and na acceptor state localized on the violurate ligand, while the second process involves na acceptor state localized on the bpy ligand. These results demonstrate the possibility of reaching different excited electronic states of molecules adsorbed on electrode surfaces, selectively enhancing different chromofores by changing the applied potential and of assigning electronic charge transfer transitions based on SERS results. In order to provide a more detailed description of the charge transfer mechanism of enhancement working in the SERS effect of adsorbed molecules, including the role of multiple excited electronic states, vibronic coupling and symmetry selection rules, the SERS effect of iron phthalocyanine is discussed. The charge transfer mechanism of enhancement in this system is characterized as a potential modulated charge transfer process involving two donor states at the FePc and an acceptor state at the silver electrode surface. Excitation of the SERS spectra at wavelengths off resonance with the Q-band may enhance the a2g vibrational modes (non allowed modes at normal Raman condition), via a Herzberg-Teller mechanism, providing that the applied potential is dose to the resonance condition for the adsorbate to metal charge transfer transition. The effects of the chemical nature of the solvent in the adsorption geometry and in the position of the electronic states of adsorbates is discussed for the cyano complexes Fe(phen)2(CN)2 and [Fe2(BPE)(CN)10]6-. The results obtained have demonstrated the decisive role played by the chemical nature of solvents and supporting electrolytes in the surface-enhanced spectroscopy of species adsorbed at electrochemical interfaces. In fact, the nature of solvent or electrolyte - molecule interaction can determine the bonding to the surface, and therefore, selective enhancement of vibrational modes within a molecule can be accomplished. Based on the charge transfer processes between the surface and the adsorbed molecules probed by the SERS excitation profiles, it has been possible, in some cases, to determine the position of the energy levels of the adsorbate in relation to the Fermi level of the metal electrode.

Atualmente, há uma forte demanda por cerâmicas como materiais estruturais para substituição de metais e ligas de elevada dureza e para uso em ambientes hostis. Dentre as famílias das cerâmicas estruturais, o SiC se destaca devido ao seu conjunto de propriedades: alta resistência à oxidação/corrosão, elevada resistência à abrasão, elevada condutividade térmica, baixa massa específica, elevada dureza, boa resistência ao choque térmico e manutenção da maioria destas propriedades em temperaturas elevadas. O processo Acheson se caracteriza, industrialmente, como o principal processo de síntese do SiC, consistindo em dois eletrodos sólidos, conectados a pó de grafite compactado, circundados por uma mistura de sílica e coque, em que o aquecimento é realizado eletricamente entre temperaturas de 2200 a 2600 oC [SOMIYA, 1991]. A formação do SiC é dependente da pressão parcial dos gases, da temperatura, do tamanho de grão dos reagentes, das propriedades individuais de cada grão, assim como da área de contato e do grau de mistura entre SiO2 e C [LINDSTAD, 2002]. O SiC produzido pelo processo Acheson contém impurezas como Al, Fe, Ti, Na, provindas da matéria-prima, que durante a síntese têm seu comportamento influenciado pela variação de temperatura. Partículas metálicas ou carbetos dessas impurezas estão distribuídos na matriz de SiC, sendo encontrados à medida que a temperatura diminui, com exceção do Al que se encontra em solução sólida com o SiC, substituindo os átomos de Si na rede cristalina [WEIMER, 1997]. Os objetivos deste trabalho se concentraram na caracterização e avaliação da influência da matéria-prima e das condições de processo no SiC obtido pelo processo Acheson. Podendo-se observar, através das análises químicas, mineralógicas e microestruturais, que a distribuição das impurezas, ao longo da secção transversal do SiC, é independente da matéria-prima precursora, sendo que estas se concentram nas regiões mais distantes do núcleo de grafite, porém seus teores são superiores para o SiC sintetizado a partir de uma matéria-prima menos pura, as quais ainda apresentaram temperatura de início do processo de oxidação do SiC pelo menos 50 oC menor, quando comparado ao SiC sinterizados a partir de matérias-primas com maior grau de pureza. / Currently, there is a strong demand for ceramics as structural materials to replace metals and alloys with high hardness for use in hostile environments. Among structural ceramics families, silicon carbide stands out due to its unique properties combination: high corrosion/oxidation resistance, high abrasion resistance, low density, high hardness, high thermal conductivity, good thermal shock resistance and maintenance of the majority of these properties at elevated temperatures. The Acheson process is industrially the main synthesis process of silicon carbide, consisting of two solid electrodes connected to compacted graphite powder, surrounded by a mixture of silica and petroleum coke, wherein the heating is performed electrically between 2200 to 2600 oC [SOMIYA, 1991]. The formation of SiC depends on the partial pressure of gases, temperature, reactants grain size, the properties of each individual grain as well as the contact area and the degree of mixing between SiO2 and C [LIDSTAD, 2002]. The SiC produced by the Acheson process contains impurities from the raw materials, such as Al, Fe, Ti and Na, which during the synthesis are influenced by the temperature gradient. Metal or carbides particles of these impurities are distributed in SiC matrix, being found as the temperature decreases, with exception of Al that forms solid solution with SiC by replacing the Si atoms in the crystal lattice [WEIMER, 1997]. The objectives of this work was the characterization and evaluation of the influence of raw materials and process conditions on the behavior of silicon carbide synthesized by Acheson process. It was observed, through chemical, mineralogical and microstructural analyzes, that the distribution of impurities along the cross section of synthesized SiC is independent of the raw material precursor, and these are concentrated in the most distant regions of the graphite core, but its contents are superior to SiC synthesized from a less pure raw material, which also showed a change in the beginning of the SiC oxidation process, at least 50 ° C lower, than the synthesized SiC from raw material with higher purity.

O objetivo deste trabalho foi contribuir para o desenvolvimento de um dispositivo elétrico baseado em moléculas organometálicas sobre substratos de silício poroso visando a sua aplicação no desenvolvimento de sensores de gás. Foi proposto um procedimento de deposição de monocamadas de moléculas de Ftalocianina sobre a superfície da estrutura de silício poroso aproveitando sua elevada superfície específica. As moléculas de Ftalocianina adsorvidas sobre o filme de silício poroso oxidado termicamente não apresentaram processos de reação química preservando suas características elétricas e ópticas. Foi fabricado um dispositivo com eletrodo de Ouro baseado no filme de moléculas de Ftalocianina depositado sobre silício poroso oxidado. A partir das curvas características I x V foi identificado o mecanismo de transporte de portadores através do filme de Ftalocianina e o tipo de junção na região de eletrodo-Ftalocinina. O mecanismo é baseado na corrente limitada por cargas armadilhadas nos níveis altamente localizados no interior da banda proibida entre os níveis HOMO e LUMO das moléculas de Ftalocianina. A resposta I x V do dispositivo mostrou-se sensível à exposição a gases orgânicos mostrando maior sensibilidade para o gás (Metanol) com maior constante dielétrica, sugerindo uma importante contribuição do efeito de blindagem sobre os níveis de armadilha, e como conseqüência a diminuição da profundidade destes níveis. / The aim of this work was to contribute for the development of an electrical device based on organometallic molecules onto porous silicon bulks for the application in the development of gas sensor devices. It was proposed a procedure of deposition of monolayer of Phthalocyanine molecules onto the surface of the porous silicon structure taking advantage of its high specific surface. The Phthalocyanine molecules adsorbed on the porous silicon film thermally oxidized did not show any chemical reaction process preserving their electrical and optical characteristics. A device was fabricated with Gold electrodes based on the Phthalocyanine molecules film deposited onto oxidized porous silicon. From the (I x V) characteristic curves, the carrier transport mechanism through the Phthalocyanine film and the junction type in the Phthalocyanine-electrode region were identified. The mechanism is based on the current limited by the trapped charges in the highly localized levels inside the band gap between the HOMO and LUMO levels of the Phthalocyanine molecules. The I x V response of the device showed to be sensitive to organic gases exposition showing higher sensibility to (Methanol) gas with higher dielectric constant, suggesting an important contribution of the shield effect on the trap levels and as a result decreasing the depth of these levels.

Não consta Resumo na publicação. / Abstract not available