Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Nesta dissertaÃÃo, a adsorÃÃo de trihalometanos (THMs) em nanotubos de carbono de parede simples à estudada por meio de cÃlculos de primeiros princÃpios baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), implementada no cÃdigo computacional SIESTA que faz uso de pseudopotenciais para descrever os elÃtrons de caroÃo e bases localizadas para expandir as funÃÃes de onda dos elÃtrons de valÃncia. A interaÃÃo do CHCl3 (o mais importante e abundante dos THMs) com nanotubos puros, com vacÃncias e carboxilados à simulada a fim de se entender o processo de interaÃÃo em diferentes geometrias e encontrar as melhores rotas para a possÃvel utilizaÃÃo de nanotubos como filtros. Em todos os sistemas estudados foram utilizados o tubo metÃlico (5,5) e o semicondutor (8,0). Um estudo complementar com THMs bromados (CHCl2Br, CHClBr2 e CHBr3) tambÃm foi realizado. Com estes Ãltimos cÃlculos, busca-se observar a influÃncia do nÃmero de Ãtomos de bromo do THM sobre a interaÃÃo com os nanotubos puros. AtravÃs da anÃlise de propriedades estruturais, eletrÃnicas e energÃticas, à verificado que os THMs sÃo adsorvidos fisicamente na superfÃcie dos nanotubos (energias de ligaÃÃo variando de -0,06 eV a -0,21 eV) em todos os sistemas, tornando-os candidatos para se extrair THMs de soluÃÃes aquosas. Os cÃlculos prevÃem ainda a estabilidade de complexos formados por grupos quÃmicos (como COCCl3 e COOCCl3 oriundos de possÃveis reaÃÃes quÃmicas do CHCl3 com grupos carboxila) agregados na superfÃcie dos tubos. A energia de ligaÃÃo de tais grupos com os nanotubos variou de -1,31 eV atà -2,26 eV. / In this work we study the interaction of thihalomethanes (THM) with single wall carbon nanotubes using first principles calculations based on the Density Functional Theory (DFT), implemented in the SIESTA code which uses pseudopotentials to describe core electrons and localized basis to expand the valence wavefunctions. The adsorption of CHCl3 (the most important and abundant THM) on pristine, vacant and carboxylated carbon nanotubes is simulated aiming to understand the interaction process in different geometries and pursuing the best route for the potential application of carbon nanotubes as filters. The metallic (5,5) and semiconducting (8,0) nanotubes are used in all calculations. A complementary study involving bromated THMs (CHCl2Br, CHClBr2 and CHBr3) is also performed in order to investigate the influence of the bromine atoms on the interaction between THMs and pristine nanotubes. Based on the analysis of structural, electronic and energetic properties it is verified that THMs are adsorbed on the carbon nanotube surface through a physisorption process (binding energies in the range -0,06 eV to -0,21 eV) in all cases. This fact makes carbon nanotubes as promissing candidates to extract THMs from aqueous solutions. The calculations also predict the stability of chemical groups (COCCl3 and COOCCl3) bounded on the nanotube surface. These chemical groups can be derived from possible chemical reactions, through coupling agents, between CHCl3 and the carboxyl groups anchored to the nanotube wall. The binding energies of these groups and the nanotubes are found to be in the range -1,31 eV to -2,26 eV.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Este trabalho à dedicado aos estudos da preparaÃÃo e caracterizaÃÃo das ferritas de nÃquel e cobalto. Estas ferritas foram sintetizadas pelo processo de sol-gel em suspensÃo de Ãgua de coco liofilizada (ACP) fabricada no CearÃ. Este mÃtodo de sÃntese permitiu obter de forma eficiente nanopartÃculas de ferritas. As amostras foram calcinadas durante 4 horas a 400, 600, 800, 1000 e 1200 ÂC. Um estudo preliminar da ferrita de cobalto variando a concentraÃÃo da Ãgua de coco acima da sua concentraÃÃo micelar crÃtica (8,3 mmol/litro) mostrou como isso pode influenciar na qualidade e na homogeneizaÃÃo das nanopartÃculas. A difraÃÃo de raios-X (XRD), a espectroscopia Raman e a Microscopia EletrÃnica de Varredura (SEM) foram aplicadas para estudar a dependÃncia do tamanho da nanopartÃcula de ferrita de nÃquel com a temperatura do tratamento tÃrmico, e a correlaÃÃo de suas propriedades elÃtricas e os resultados de espectroscopia MÃssbauer com as suas caracterÃsticas morfolÃgicas. A cristalinidade das ferritas aumenta com a temperatura do tratamento tÃrmico. Medidas da permissividade complexa realizadas em cavidades ressonantes a 5,9 e 9,0 GHz mostraram que seus valores da parte real decrescem com o aumento da temperatura do tratamento tÃrmico (3,6 - 2,4), enquanto os da parte imaginÃria permanecem baixos para as temperaturas mais altas do tratamento tÃrmico (cerca de 10-3). Medidas de impedÃncia complexa a frequÃncias mais baixas (75 KHz a 30 MHz), mostraram que ela aumenta com o aumento da temperatura do tratamento tÃrmico. Os resultados de espectroscopia MÃssbauer mostraram que as ferritas apresentam uma estrutura espinÃlio inverso com os Ãons Ni2+ ocupando os sÃtios B e os Ãons Fe3+ distribuÃdos igualmente nos sÃtios A e B. Para temperaturas de tratamento tÃrmico abaixo de 800ÂC favoreceram a presenÃa nos grÃos de uma fase mais condutora (Grain Boundary), observada tanto no comportamento das propriedades elÃtricas quanto nas respostas da espectroscopia MÃssbauer. / The present work is dedicated to the studies of the preparation and characterization of the nickel ferrites and cobalt. These ferrites were synthesized by the sun-gel process in suspension of water of coconut lyophilized (ACP) manufactured in CearÂa. This synthesis method allowed to obtain in way efficient ferrite nanoparticles. The samples were treated for 4 hours at 400, 600, 800, 1000 and 1200 C. A preliminary study of the cobalt ferrite varying the concentration of the coconut water above your critical micelle concentration (8,3 mmol/l) it showed as that can influence in the quality of the nanoparticles. The Xray difraction (XRD), the Raman spectroscopy and Scanning Eletron Microscopy (SEM) were applied to study the dependence of the size of the nanoparticle of nickel ferrite with the temperature of the thermal treatment, and the correlation of your electrical properties and the results of MÂossbauer spectroscopy with your morphologic characteristics. The cristalinity of the ferrites increases with the temperature of the thermal treatment. Measurements of the complex permitivity carried out in cavity resonators at 5,9 and 9,0 GHz have showed that your values of the real part decrease with the increase of the temperature of the thermal treatment (3,6 - 2,4), while the imaginary part stay low for more elevated temperatures of the thermal treatment (about 10−3). Measurements of complex impedance to lower frequencies (75 KHz to 30 MHz), have showed that it increases with the increase of the temperature of the thermal treatment. The results of MÂossbauer spectroscopy showed that the ferrites presents a structure inverse spinel with the ions Ni2+ occupying the site B and the ions Fe3+ equally distributed in the sites A and and B. To temperatures of thermal treatment below 800 C, favored the presence in the grains of a phase Grain Boundary (greater condutivity) observed so much in the behavior of the electric properties as in the answers of the MÂossbauer spectroscopy.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / No presente trabalho policristais de cafeÃna anidra (C8H10N4O2), foram investigados por meio de experimentos de espectroscopia Raman, com variaÃÃo dos parÃmetros termodinÃmicos temperatura e pressÃo, em uma regiÃo espectral entre 30 e 3200 cm-1. Nos experimentos de espectroscopia Raman realizados variando a temperatura entre 23 e 170 ÂC, verificou-se que a cafeÃna anidra sofreu uma transiÃÃo de fase estrutural em torno de 140 ÂC, acompanhada pelo desaparecimento de trÃs dos modos externos. A anÃlise dos espectros Raman obtidos apÃs o retorno a temperatura ambiente revelaram que a cafeÃna nÃo recupera a fase beta. O experimento de anÃlise tÃrmica confirma a transiÃÃo de fase estrutural sugerida pelos experimentos de espectroscopia Raman a altas temperaturas. Nos experimentos de altas pressÃes utilizando-se uma cÃlula de pressÃo a extremos de diamantes os cristais foram submetidos a pressÃes de atà 10,6 GPa. Em tais experimentos pode-se observar uma transiÃÃo de fase, em torno de 1 GPa devido ao surgimento de uma banda Raman em aproximadamente 37 cm-1 e uma outra transiÃÃo em um intervalo de pressÃo compreendido entre 6,2 e 7,5 GPa, relacionado a uma descontinuidade na freqÃÃncia de duas bandas de baixa energia. Para o intervalo de pressÃo entre 7,3 e 10,6 GPa os experimentos de espectroscopia Raman realizadas sobre policristais de cafeÃna anidra mostraram fortes indÃcios de perda da ordem de longo alcance o que foi interpretado como uma possÃvel amorfizaÃÃo da amostra. / In this work anidrous cafeine (C8H10N4O2) crystals were investigated through the Raman spectroscopy technique, with change of temperature and pressure, in the spectral region between 30 and 3200 cm-1 In the temperature experiments the thermodynamic parameter changed from 23 and 170 0C. From them it was possible to realize that anidrous cafeine undergoes a structural phase transition at about 140 0C, as pointed by the disappearance of three bands associated to external modes. After sample goes back to room temperature, it is observed that the original Raman spectrum was not recovered, indicating that the transition is not reversible. Thermal analysis experiment confirms the structural phase transition undergone by cafeine. In order to perform high pressure experiments we have used a diamond anvil cell, being possible to arrive to pressures up to 10.6 GPa. In the high pressure Raman experiments it was possible to observe a phase transition at about 1 GPa, as indicated by the appearance of a band at 37 cm-1 as well as a second phase transition between 6.2 and 7.5 GPa. This last phase transition was characterized by the discontinuity in the frequency band of two low energy. In the pressure range 7.3-10.6 GPa, the Raman scattering experiments performed on anidrous cafeine showed indicious of lost of long range order, which was interpreted as a possible amorphization of the sample.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho, propomos um uma pesquisa teÃrica onde estudamos as propriedades de um pulso eletrÃnico em uma camada de silÃcio poroso, injetado sob uma certa voltagem externa V. Desta forma, podemos definir fundamentalmente a forma das curvas T X V e R X V, onde T à o coeficiente de transmissÃo e R à o coeficiente de reflexÃo do pacote de onda atravÃs da regiÃo porosa. Aliado a estes dados, podemos fazer um cÃlculo simples e obter informaÃÃes a respeito da corrente elÃtrica que atravessa o material, utilizando o modelo I=Q/t, onde definimos o tempo como o intervalo necessÃrio para que o pulso seja consumido completamente, como proposto por Lebedev e colaboradores (1998). Utilizando a definiÃÃo para mobilidade de portadores de carga, obtivemos informaÃÃes sobre a mesma, pois este trabalho foca-se principalmente no estudo do transporte eletrÃnico neste tipo de material poroso, que apesar de um estudo intenso em silÃcio poroso desde o inÃcio da dÃcada de noventa, as propriedades de transporte ainda permanecem um pouco inexploradas. O principal incentivo para que estudemos este material à devido à grande possibilidade da criaÃÃo de dispositivos em opto-eletrÃnica tais como LEDs (Light Emissor Diode). Ao longo do desenvolvimento, empregamos tÃcnicas jà bem conhecidas para a modelagem de semicondutores, como a teoria da massa efetiva, por exemplo, associadas a tÃcnicas de modelagem computacional, como o emprego de condiÃÃes periÃdicas de contorno e condiÃÃes de contorno absorvente. Por se tratar de um sistema quÃntico, tudo parte da soluÃÃo da equaÃÃo de SchrÃdinger dependente do tempo, e para executar esta tarefa fizemos uso de um mÃtodo numÃrico conhecido como Split-Operator. Assim obtemos as soluÃÃes para a equaÃÃo. Inicialmente, os cÃlculos realizados neste trabalho foram baseados em uma massa efetiva isotrÃpica, a fim de otimizar os parÃmetros de cÃlculo, e sà em seguida foram feitos cÃlculos baseando-se em massa efetiva anisotrÃpica para os diversos vales do silÃcio poroso. Tudo isto nos leva a crer que este trabalho possui uma grande importÃncia no que diz respeito à contribuiÃÃo para o entendimento do transporte eletrÃnico em sistemas baseados em silÃcio poroso, de forma a manter por mais algum tempo a aplicaÃÃo deste tipo de material que foi tÃo revolucionÃrio no sÃculo XX. / We propose in this work a theoretical study, of the properties of a electronic pulse, injected under a external bias, on a porous silicon layer, so that we could define fundamentally the shape of T X V and R X V curves, where T is the transmission coefficient and R is the reflection coefficient of the wave packet, trough the porous region. With this, we could make a simple calculation and obtain information about the electrical current in this material, using the very simple model I=Q/t, where we defined the time of transmission, as the time interval necessary for the electronic pulse to be consumed completely. This kind of approach is already known in the literature, propose by Lebedev and co-workers (1998). Using the definition of charge carrier mobility, we obtained information about it, since the principal aim of this work is the electronic transport in this kind of material, that despite a strong research on porous silicon, since the beginning of the nineties, the transport properties still remains a relatively unexplored area. The major incentive for this study is due to the strong possibility of application of this material in new optoelectronic devices such as LEDs. Along the development of this dissertation, we applied well known techniques for the computational modelling such as effective mass theory, for example, associated with methods like the periodic boundary conditions, and the absorbing boundary conditions. Treating of a quantum system, we begin all the work solving the time dependent SchrÃedinger equation. To do this task, we have used the numerical method known as Split-Operator, in order to obtain the solutions for this equation. Initially, the calculations in this dissertation where based in an isotropic effective mass, in order to optimise the calculation parameters. After this, we made calculations using an anisotropic effective mass for the different valleys of silicon. All these things leads us to believe that this work have a great importance regarding the contribution to the understanding of transport in electronic systems based on porous silicon, to maintain for some time the applications of this kind of material that was so revolutionary in the twentieth.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Neste trabalho usamos diferentes tÃcnicas experimentais para estudar quatro sÃries de cristais inorgÃnicos a base de Ãxidos, a saber: (i) niobato de lÃtio isotÃpico (C7LN), (ii) vanadatos mistos de terra-raras dopados com terra-raras ((Nd,Yb):YxGd1-x(VO4)), (iii) niobato de bÃrio e cÃlcio puro e dopado com metais alcalinos, e (iv) niobato-tantalato de potÃssio. A seguir descrevemos os estudos realizados para cada sÃrie. (i) Para futuras investigaÃÃes acerca da estrutura de defeitos em cristais de niobato de lÃtio (LN) utilizando a tÃcnica de espalhamento de nÃutrons, crescemos cristais de niobato de lÃtio isotÃpico (C7LN). Das medidas de raios x determinamos que a estrutura cristalina à R3c. Das medidas de espalhamento Raman, observamos 4A1+7E modos de vibraÃÃo. A concentraÃÃo de Li (em mol %) foi determinada a partir das medidas de absorÃÃo no ultravioleta (47.47%) e do espectro de vibraÃÃo (47.34%). Obtivemos ainda os valores para o calor especÃfico, os coeficientes de difusÃo tÃrmica, as condutividades tÃrmicas e os coeficientes de expansÃo tÃrmica mÃdios. O efeito das vacÃncias de Li no composto C7LN foi investigado a partir da comparaÃÃo com os compostos niobato de lÃtio aproximadamente estequiomÃtrico isotÃpico (NS7LN) e niobato de lÃtio natural (CLN). Observamos que os valores dos parÃmetros tÃrmicos do C7LN sÃo menores do que aqueles apresentados pelos compostos NS7LN e CLN. Isto ocorre ou devido aos defeitos ou a substituiÃÃo isotÃpica de Li. (ii) Analisamos o espectro de fÃnons dos compostos (Nd,Yb):YxGd1-x(VO4) que sÃo utilizados como meios ativos em lasers de estado sÃlido. Observamos que os espectros obtidos seguem a distribuiÃÃo de fÃnons esperada para os compostos REVO4 com estrutura tetragonal, D4h19. A designaÃÃo dos modos de vibraÃÃo foi estabelecida de acordo com a previsÃo da Teoria de Grupos, em termos dos modos internos e externos da rede. NÃo observamos nenhuma modificaÃÃo no espectro de fÃnons dos compostos Yb:GdVO4 (Yb = 0.008, 0.015, 0.020, 0.025 e 0.035), indicando assim que a rede GdVO4 nÃo à afetada pela inclusÃo de Ãons de Yb. Entretanto, observamos que a frequÃncia da maioria dos fÃnons nos sistemas (Nd,Yb:YxGd1-xVO4) Y aumenta com o aumento da concentraÃÃo de Y. (iii) Analisamos espectro de fÃnons a temperatura ambiente dos compostos CBN puros e dopado com metais alcalinos. Devido a desordem intrÃnseca da rede tetragonal, observamos menos modos do que os previstos pela Teoria de Grupos. Observamos tambÃm que a frequÃncia dos modos internos aumenta quando o volume da cÃlula unitÃria aumenta. Este aumento està provavelmente relacionado a diminuiÃÃo das distÃncias interatÃmicas entre os Ãtomos do octaedro NbO6. A partir de medidas tÃrmicas, determinamos a temperatura de transiÃÃo de fase dos compostos investigados. As transiÃÃes de fase para o composto CBN32 foram tambÃm investigadas atravÃs da tÃcnica de espalhamento Raman. (iv) A sequÃncia de transiÃÃes de fases exibidas pelos compostos de niobato-tantalato de potÃssio (KTNx, x = 0.45, 0.50 e 0.55), foram estudadas atravÃs da tÃcnica de espalhamento Raman. Aumentando a temperatura, a sequÃncia de transiÃÃes de fase à a seguinte: romboÃdrica-ortorrÃmbica-tetragonal-cÃbica. Discutimos quais as alteraÃÃes que surgem nos espectros Raman que devem ser associadas Ãs transiÃÃes consideradas. Em especial, discutimos a transiÃÃo romboÃdrica-ortorrÃmbica. / In this work we used different experimental techniques to study four different series of inorganic oxide crystals, namely: (i) congruent lithium isotope niobate (C7LN), (ii) rare-earth doped mixed vanadates ((Nd,Yb):YxGd1-x(VO4)); (iii) alkali metal doped and pure calcium barium niobates (CaxBa1-xNb2O6); and (iv) potassium tantalite niobate (KTa1-xNbxO3). Below we describe the studies performed for each class. (i) For further investigation on the defect structure of lithium niobate crystals (LiNbO3 â hereafter LN) using the neutron scattering technique, a congruent lithium isotope niobate crystal (C7LN) was grown by the Czochralski method from a 48.4% 7Li melt. The X-ray powder diffraction (XRPD) results show that the as-grown crystal is a single-phased (R3c) LN. We observed 4A1(TO)+7E(TO) Raman modes. The crystal composition (Li mol%) determined from UV absorption edge and Raman measurements is 47.47% and 47.34%, respectively. The specific heat (Cp), thermal diffusion coefficients (λa , λc), thermal conductivities (κa , κc) and the average thermal expansion coefficients (a , c) were determined. The effect of Li vacancy content is analyzed by comparing the results with those obtained for near stoichiometric lithium isotope niobate (NS7LN) and congruent natural lithium niobate (CLN) crystals. The values of all thermal parameters of C7LN are smaller than those of NS7LN and CLN, which may be related to either the difference of vacancy content or isotope substitution. (ii) The room temperature phonon modes of the isostructural (Nd,Yb):YxGd1-x(VO4) laser crystals were determined using the Raman scattering technique, and the observed wavenumbers follow the overall mode distribution expected for REVO4 (RE = rare earth) compounds with the tetragonal zircon structure, . They were assigned according to the group theory in terms of the internal modes of the VO4 tetrahedron and the external modes of the YxGd1-x(VO4) lattice. No appreciable changes in the phonon wavenumbers were observed for Yb:GdVO4 (Yb = 0.008, 0.015, 0.020, 0.025, and 0.035), indicating that the force fields in the GdVO4 lattice are not strongly altered by Yb doping at the Gd site. However, most of the phonon wavenumbers in the systems (Nd,Yb):YxGd1-x(VO4) shifts upwards (one-phonon-like behavior) when Y replaces Gd. (iii) The room temperature phonon modes of both the alkali metal doped and pure CaxBa1-xNb2O6 (hereafter CBNx) crystals were determined using the Raman scattering technique. Owing to the intrinsic disorder of the tetragonal lattice we observed few and broad bands. The wavenumber of the internal modes observed shifts upwards when the volume of the unit cell increases. This blue shift is likely to be related to the shortening of the Nb-O band length of the NbO6 octahedrons. The Curie temperatures of the ferroelectric to paraelectric phase transition for all the CBN-like crystals were obtained from DSC measurements. The Raman spectra of CBN32 in the temperature range from 300 to 568 K were recorded in order to investigate and verify the ferroelectric phase transformation. The lower-temperature (25-260 K) dependent Raman spectra of CBN32 were also recorded, and the results show that it may exhibit a phase transition at 75-100 K. (iv) Single crystals of potassium tantalite niobate, KTa1-xNbxO3 (KTNx, x = 0.45, 0.50, and 0.55), were synthesized by the top-seeded solution growth method. The Raman scattering technique is used to investigate the sequence of phase transitions undergone by KTNx crystals. Special attention is given to the changes which characterize the orthorhombic-to-rhombohedral phase transition.

Universidade Federal do Cearà / A interaÃÃo entre a Ãgua subterrÃnea e as rochas, ocorre atravÃs de processos de dissoluÃÃo e precipitaÃÃo que atestam a evoluÃÃo hidroquÃmicas dentro do sistema aqÃÃfero com a influÃncia direta na qualidade da Ãgua. Nesse trabalho, foi utilizado o aplicativo PHREEQC para simular esses processos em Ãguas de 7 poÃos no cristalino coletadas nos perÃodos seco e chuvoso, com o objetivo de identificar a origem da salinidade dessas Ãguas. Os resultados mostram que (i) a salinidade varia no espaÃo e no tempo; (ii) predomina Ãgua do tipo cloretada mista; (iii) o tipo de Ãgua se mantÃm em cada poÃo (iv) a salinidade diminui no perÃodo chuvoso e aumenta no perÃodo seco, atingindo valores caracterÃsticos de cada poÃo, (v) Ãguas saturadas de goetita, hematita e hidrÃxido de ferro III ocorreram em dois poÃos; calcita, dolomita e aragonita em 3 poÃos e hematita em 2 poÃos. No perÃodo seco e chuvoso, ocorreram dissoluÃÃes de anortita e K-feldspato, precipitaÃÃo de K-mica e albita e trocas catiÃnicas dos tipos CaX2, MgX2, NaX e KX. As Ãguas mais salinas estÃo nos poÃos que receberam menores recargas e as diferenÃas nas recargas à caracterÃstica de Ãreas no cristalino. / The interaction between groundwater and rocks, occurs through processes of dissolution and precipitation that attest to the hydrochemical evolution within the aquifer system with direct influence on water quality. In this study, we used the application PHREEQC to simulate these processes in water from seven wells in crystalline collected during dry and wet, with the aim of identifying the origin of the salinity of these waters. The results show that (i) the salinity varies in space and time, (ii) are mainly chlorinated water from the mixed type, (iii) the type of water remains in each well (iv) the salinity decreases during the rainy season and increases in dry period, reaching values characteristic of each well, (v) water-saturated goethite, hematite and iron hydroxide III occurred in two wells, calcite, dolomite and aragonite in three wells and two wells in hematite. In the dry and rainy season, there were dissolution of anorthite and K-feldspar, precipitation of K-mica and albite and cationic exchange types CaX2, MgX2, NaX and KX. The waters are more saline in wells that received minor differences in recharges and refills is characteristic of areas in the lens

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho utilizamos as TÃcnicas de Espectroscopia Raman e microscopia EletrÃnica para caracterizar sistemas hÃbridos de nanotubos de carbono de parede simples e TelÃrio. Os nanotubos de Carbono sÃo nanoestruturas importantes devido Ãs suas propriedades elÃtricas, Ãticas e mecÃnicas, que os torna atraentes para muitas aplicaÃÃes em nanotecnologia. PorÃm, para uma grande gama de aplicaÃÃes se requer a funcionalizaÃÃo dos nanotubos de modo a explorar mais amplamente seu potencial de aplicaÃÃo. Dentro desta Ãrea de estruturas hÃbridas formadas com nanotubos de carbono, destacamos os nanotubos de carbono interagindo com elementos da famÃlia dos calcogÃnios, que permitiria aplicaÃÃes desde a fotÃnica atà biolÃgicas. As amostras hÃbridas SWCNT-Te foram preparadas atravÃs de uma tÃcnica de funcionalizaÃÃo chamada GeraÃÃo de carbÃnios, utilizando nanotubos de parede simples do tipo HipCo e nÃo HipCo. No estudo de espectroscopia Raman, observamos as caracterÃsticas presentes nas amostras de nanotubos de carbono de parede simples e TelÃrio utilizados na funcionalizaÃÃo e comparamos com as caracterÃsticas observadas nas amostras hÃbridas. MudanÃas na banda G como freqÃÃncia, assimetria e largura foram observadas apÃs a funcionalizaÃÃo. Notou-se um aumento na intensidade relativa da banda D na amostra hÃbrida em relaÃÃo aos nanotubos de parede simples utilizados na funcionalizaÃÃo. Na observaÃÃo dos modos entre 100 e 1000 cm-1 notamos a contribuiÃÃo dos modos RBM dos nanotubos de carbono de parede simples e dos modos do TelÃrio. Modos associados a Ãxido de TelÃrio foram encontrados em duas das trÃs amostras hÃbridas, sendo estes modos ressonantes para a linha de laser de 532 nm (2,33 eV). O processo de retirada dos Ãxidos, pela dissoluÃÃo em Acetona P.A, em ultra-som de banho mostrou-se eficiente. Mesmo apÃs a retirada dos Ãxidos, ainda podemos observar os modos relacionados ao TelÃrio e aos nanotubos de carbono no espectro da amostra hÃbrida. As imagens de microscopia eletrÃnica mostram que o sistema hÃbrido se apresenta como nanocabos coaxias, de nano tubos de carbono envolvidos por TelÃrio. / In this work we use Raman spectroscopy and electron microscopy to characterize hybrid carbon nanotube single-wall and tellurium nanostructures. Carbon nanotubes are important nanostructures due to their electrical, optical and mechanical properties, which makes them attractive for many applications in nanotechnology. However, for a wide range of applications requires the functionalization of the nanotubes in order to better exploit their potential application. Within this area of hybrid structures formed with carbon nanotubes, we highlight the carbon nanotubes interacting with the family of the chalcogen elements, which make them suitable for applications ranging from photonics to biology. The hybrid SWCNT-Te samples were prepared through the generation of anionic species of CNTs, followed by capture of elemental tellurium, using single-wall carbon nanotubes prepared by different methods. Raman spectroscopy data show that the characteristics present in the samples of single wall carbon nanotubes and tellurium used in the functionalization and show differences in comparison with the characteristics observed in the hybrid samples. Changes in the G band frequency, asymmetry and width were observed after the functionalization. We noticed an increase in the relative intensity of band D in the sample in relation to the hybrid single-wall nanotubes used in the functionalization. In the observation of the modes between 100 and 1000 cm-1 we note the contribution of the RBM modes of single wall carbon nanotubes and the modes of tellurium. Raman modes associated with tellurium oxide were found in two of three hybrids samples, which are resonant modes for the laser line of 532 nm (2.33 eV). The process of removal of oxides, by dissolving in acetone PA in ultrasonic bath, proved to be efficient. Even after the removal of oxides, we can still observe the modes related to tellurium and carbon nanotubes in the Raman spectrum of hybrid sample. The electron microscope images show that the hybrid system is presented carbon nanotubes clusters with tellurium nanostructures.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho apresentamos soluÃÃes clÃssicas e quÃnticas de osciladores harmÃnicos acoplados dependentes do tempo. Nesses sistemas as massas, frequÃncias e o parÃmetro de acoplamento sÃo funÃÃes do tempo. Quatro sistemas sÃo investigados. Para obter as soluÃÃes clÃssicas usamos uma transformaÃÃo de coordenada e momento juntamente com uma transformaÃÃo canÃnica para escrever o Hamiltoniano original como a soma de dois Hamiltonianos de osciladores harmÃnicos desacoplados dependentes do tempo com frequÃncias modificadas dependentes do tempo e massas unitÃrias. Encontramos soluÃÃes analÃticas para a posiÃÃo e a velocidade para cada oscilador de todos os sistemas. Para obter as soluÃÃes quÃnticas exatas usamos uma transformaÃÃo unitÃria e o mÃtodo invariante de Lewis e Riesenfeld. As funÃÃes de onda sÃo escritas em termos de uma quantidade escalar a qual à soluÃÃo da equaÃÃo de Milne-Pinney. Para cada sistema resolvemos a respectiva equaÃÃo de Milne-Pinney e discutimos como as flutuaÃÃes quÃnticas e o produto de incerteza evoluem no tempo. / In this work we present the classical and quantum solutions of time-dependent coupled harmonic oscillators. In these systems the masses, frequencies and coupling parameter (k) are functions of time. Four systems are investigated. To obtain the classical solutions we use a coordinate and momentum transformations along with a canonical transformation to write the original Hamiltonian as the sum of two Hamiltonians of uncoupled harmonic oscillators with modified time-dependent frequencies and unitary masses. We find the analytical expression for position and velocity of each oscillator of the systems. To obtain the exact quantum solutions we use a unitary transformation and the Lewis and Riesenfeld invariant method. The wave functions obtained are written in terms of a c-number quantity () which is solution of the Milne-Pinney equation. For each system we solve the respective Milne-Pinney equation and discuss how the quantum fluctuations and the uncertainty product evolve with time.

Materiais semicondutores sÃo os principais responsÃveis pelo grande crescimento da indÃstria eletrÃnica e pelo surgimento de novas tecnologias. A criaÃÃo de heteroestruturas possibilitou um grande impulso à fÃsica do estado sÃlido. Atualmente, o estudo de semicondutores està concentrado em sistemas de dimensionalidade reduzida, como os poÃos, fios, pontos e aneis quÃnticos. Neste trabalho, investigamos as propriedades de transporte em fios quÃnticos heteroestruturados de barreira dupla e em sistemas bidimensionais de barreira simples e dupla. Iniciamos com o cÃlculo da energia do confinamento radial no fio quÃntico InAs/InP de barreira dupla. Usamos um modelo de fio cilÃndrico com e sem interfaces graduais. Calculamos as transmissÃes atravÃs das barreiras e estudamos o comportamento das mesmas variando a largura das barreiras, a distÃncia entre elas e o raio do fio. Futuramente utilizaremos estes resultados para o cÃlculo da corrente elÃtrica atravÃs do dispositivo. TambÃm investigamos as propriedades de transporte em sistemas bidimensionais com potencial de auto-energia. Utilizamos heteroestruturas formadas por Si/SiO2 e Si/HfO2. Sendo as constantes dielÃtricas dos Ãxidos diferentes do silÃcio, resolvemos a equaÃÃo de Poisson com epsilon dependente de z. Expandimos o potencial em uma sÃrie de Fourier-Bessel, encontrando, por fim, o potencial imagem para as barreiras. Calculamos a corrente elÃtrica atravÃs deste potencial em funÃÃo da voltagem, variando a temperatura, a distÃncia entre as barreiras. TambÃm levamos em conta as interfaces graduais para o caso de barreira simples. / Semiconductor materials are responsible for the large development in electronic industry, what made it possible the creation of new devices. The heterostructures gave a large impulse to the solid-state physics. Semiconductors study is nowadays concentrated in the low-dimensional systems, as quantum wells, quantum wires, quantum dots and quantum rings. In this work, we investigate the transport properties of heterostructured quantum wires of double barrier. We begin with calculation of radial confinement energy in a quantum wire InAs/InP of double barrier. We use a cylindrical model of wire with gradual and abrupt nterfaces. Transmission coefficients are calculated. We study its behavior varying barriers width, distance between them and the wire radius. In the future, we will use these results to calculate electric current through the device. We also investigate transport properties of bidimensional systems with self-energy potential. We use heterostructures of Si/SiO2 and Si/HfO2. We solve Poissonâs equation with epsilon depending on z, expanding the potential in a Fourier-Bessel series, finding the image potential of the barriers. We calculate the electric current through this potential in function of the applied voltage, varying temperature and the distance between the barriers. We also consider gradual interfaces for the simple barrier case.

Made available in DSpace on 2016-08-18T18:19:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Celio.pdf: 1563058 bytes, checksum: 7421930f54c58e686824f9df9ce8740f (MD5) Previous issue date: 2011-09-26 / FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA E AO DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLÓGICO DO MARANHÃO / The low quantum efficiency of photoluminescence observed in semiconducting carbon nanotube has been attributed to the existence of dark excitons. In this work, we performed photoluminescence spectroscopy studies on samples containing practically one type of nanotubes encapsulated by DNA molecules. It was observed the existence of emission peaks (sidebands) at about 137 meV below the E11 excitonic transition (exciton bright). In addition, we observed an excitonic peak at 264 meV, about twice the energy of the first dark exciton. It was observed that the addition of both positive and negative charges causes the quenching of luminescence. Measurements in samples containing various types of SWCNTs encapsulated by SDS were done. A striking feature was the quenching of luminescence with addition of positive charges at a rate of −9.7 Å/nL, while the addition of negative charges promoted the recovery of the luminescence at a much faster rate of +25.6 Å/nL. Besides the direct observation of dark excitons, we found that through selective doping it was possible to identify a large enhancement of the dark excitonic emission compared to the bright one. Our goal was to study the influence of the environmental on the photoluminescence of SWCNTs and thus find a way to highlight the dark exciton emission from the bright exciton basement signal. / A baixa eficiência quântica da fotoluminescência observada em nanotubos de carbono semicondutores tem sido atribuída à existência de éxcitons escuros. Neste trabalho, realizamos estudos de espectroscopia de Fotoluminescência em amostra contendo praticamente um tipo de nanotubos encapsulados por moléculas de DNA. Foi observada claramente a existência de picos de emissão (bandas laterais) em aproximadamente 137 meV abaixo da transição excitônica principal 𝐸11 (nível mais baixo). Além disso, observamos um pico excitônico em 264 meV, aproximadamente o dobro da energia do primeiro éxciton escuro. Foi observado que a adição tanto de cargas positivas quanto negativas causa a supressão da luminescência. Medidas em amostras contendo vários tipos de SWCNTs encapsulados com SDS (dodecil sulfato de sódio) foram realizadas. Uma característica evidente foi a supressão da luminescência com adição de cargas positivas à uma taxa de −9,7 Å/nL, enquanto que a adição de cargas negativas promoveu a recuperação da luminescência à uma taxa muito mais rápida, de +25,6 Å/nL. Além da observação direta dos éxcitons escuros, observamos que através da dopagem seletiva é possível evidenciar a intensidade dos picos de fotoluminescência dos éxcitons escuros em relação aos éxcitons claros. Nosso objetivo foi estudar as influências do meio sobre as emissões de fotoluminescência em SWCNTs e, portanto, encontrar uma maneira de ressaltar as emissões dos éxcitons escuros em relação às emissões dos éxcitons claros.