Polímeros conjugados têm sido tema de várias pesquisas devido à sua potencial idade de aplicação em dispositivos optoeletrônicos. Esses materiais apresentam propriedades luminescentes que envolvem processos fotofísicos ainda pouco compreendidos devido à grande variedade morfológica assumida por suas cadeias poliméricas. Neste trabalho, apresentamos os resultados que evidenciam a influência da morfologia molecular (ordenamento e empacotamento) no estado final da polarização da luz emitida (luminescência) pelos filmes de poli(p-fenileno vinileno) (PPV). Foram preparados filmes de PPV com diferentes ordenamentos moleculares, obtidos a partir dos seguintes métodos e técnicas de montagem de filmes: Casting, Spin-Coating (SC), Langmuir-Blodgett (LB) e Self-Assembly (S.A). As propriedades ópticas dos filmes foram investigadas através das medidas de absorção (UV-VIS) polarizada, de fotoluminescência (PL) em diferentes temperaturas (10 K a 300 K) e da análise da polarização da luz emitida. As medidas ópticas de absorção e de emissão de luz polarizada revelaram que os filmes obtidos por Langmuir-Blodgett, Casting e SelfAssembly com estiramento mostraram-se anisotrópicos, emitindo luz com polarização na direção do estiramento ou de imersão (quando preparados por LB), independente da direção de polarização da luz de excitação. Os filmes obtidos por Casting e SpinCoating, por outro lado, mostraram-se isotrópicos, emitindo luz com polarização na direção da polarização da luz de excitação. Os resultados obtidos da medida da polarização da luz emitida evidenciaram a ocorrência de transferência de energia entre moléculas. Deste modo, utilizou-se a teoria de Forster (radiação dipolo-dipolo) para explicar os resultados obtidos para os diferentes filmes de PPV, permitindo correlacioná-la com as propriedades ópticas e com o ordenamento molecular dos filmes / Since the first report of polymer light-emitting diodes (PLEDs), there have been considerable efforts to understand the emission process in luminescent polymers. However, many aspects related to this process are still under investigation, as the influence of morphology assumed by the polymeric chains. In this work we studied the influence of the molecular morphology, as ordering and packing, on the polarized light emitting of poly(p-phenylenevinylene) - PPV films. It was obtained films with different molecular arrangements from different assembly techniques, as Casting, Spin-Coating (SC), Langmuir-Blodgett (LB), and Self-Assembly (S.A). The optical property was investigated by absorption spectroscopy (UV-VIS), photoluminescence spectra (PL), and polarized light-emitting. The optical measurements disclosed that LB-PPV films, Casting-PPV and S.A-PPV stretched films were optically anisotropic, where the direction of the light-emitting is the same of the stretched direction or dipping preparation. In the other hand, Casting-PPV and Spin-Coating did not have such behavior, i.e., the emitted polarized light propagated in the same direction of the polarization of the excitation light. These data acquired from the optical measurements indicate a relation between morphology and photophysical process involving energy transfer via Forster

Nesta tese foi explorado o controle de arquitetura molecular pelo uso das técnicas de Langmuir-Blodgett (LB) e automontagem (LBL) para produzir filmes nanoestruturados de azopolímeros e azocorantes de baixa massa molecular. A primeira contribuição foi a síntese química de azopolímeros, nos quais os grupos azo são ligados covalentemente a uma cadeia polimérica. Para produção de filmes LBL, que requer compostos solúveis em água, fez-se a sulfonação do PAZO (poli(p-azofenileno)) resultando no PAZOS (poli(p-azofenileno sulfonado)). Este azopolímero conjugado apresentou luminescência em solução, confirmando cálculos teóricos, mas não em filmes LBL com poli(alilamina) (PAH). Os filmes LBL são condutores elétricos quando dopados com iodo e têm propriedades de birrefringência opticamente induzida. A fotoindução da birrefringência com laser linearmente polarizado foi muito lenta, com tempos consideravelmente maiores que em outros filmes LBL, devido não só às interações eletrostáticas, mas também à rigidez da cadeia conjugada. Outro polímero sintetizado foi o DR19CL-IPDI, que é solúvel em clorofórmio e foi utilizado para fabricação de filmes de Langmuir e LB. Os filmes LB só puderam ser produzidos utilizando a estratégia de co-espalhamento com estearato de cádmio (CdSt). Os experimentos de birrefringência opticamente induzida indicaram que os filmes LB de DR19CL-IPDI/CdSt têm maior birrefringência que os outros azopolímeros derivados de poliuretanos, pois o seu máximo de absorbância coincide com o comprimento de onda do laser de escrita. Por outro lado, a birrefringência residual, após desligamento do laser, foi menor que em sistemas similares porque a relaxação do azocromóforo é facilitada devido a este polímero possuir menor temperatura de transição vítrea. Ainda com filmes de Langmuir, utilizamos a espectroscopia de UV-VI in situ para analisar os filmes de HPDR13 (poli 4\'-2-(metacriloiloxi)etiletilamino -2-cloro- 4-nitroazobenzeno)). Em acordo com as isotermas de pressão de superfície, os resultados indicaram que com maiores temperaturas de subfase, as cadeias de HPDR 13 ganham flexibilidade e são mais bem empacotadas, ocupando menor área por molécula. A importância do controle da arquitetura molecular foi demonstrada no estudo da birrefringência fotoinduzida e formação de grades de relevo de superfície (SRG) nos filmes LBL de azocorantes com quitosana e em filmes do azopolímero PS119 com dendrímeros DAB (Polipropilenimina). Os filmes LBL de quitosana com o corante SunsetYellow (SY) possuem birrefringência espontânea devida a uma organização molecular proveniente da técnica de automontagem. Para os filmes Ponceau S (PS), a birrefringência pode ser fotoinduzida e a dinâmica depende do pH utilizado na fabricação do filme, devido a alterações nas interações intermoleculares. A estrutura interna do filme LBL de dendrímero DAB teve grande efeito na adsorção de PS119, que aumentou com a geração, de 1 para 5. A maior adsorção do dendrímero G5 foi atribuída ao maior número de sítios ionizados para interagir com os azocromóforos do PS119. Entretanto, a birrefringência fotoinduzida foi maior para os filmes LBL com dendrímeros de menor geração, pois os filmes de geração maior apresentam maior interpenetração entre as camadas. Esta restringe a mobilidade dos cromóforos, gerando menor birrefringência. Esta explicação foi corroborada pela observação de maiores amplitudes das SRG, 31 nm e 5nm, para filmes de 35 bicamadas de PS119/DAB G1 e PS119/DAB G5, respectivamente. Estas grades foram formadas por transporte de massa causado por efeitos fotônicos, sendo observadas só para luz com polarização p e não s / In this thesis we exploit the control of molecular architecture provided by the Langmuir-Blodgett (LB) and layer-by-layer (LBL) techniques to produce nanostructured films from azobenzene-containing materials, azopolymers and low molecular weight azodyes. The first contribution was associated with the chemical synthesis of azopolymers, in which azochromophores were attached to polymer chains. For LBL film fabrication, which requires water-soluble materials, the sulfonation of the polymer PAZO (poly(p-azophenylene)) led to PAZOS (sulphonated poly(p-azophenylene)) This conjugated azopolymer was luminescent in solution, confirming theoretical predictions, but not in LBL films when alternated with poly(allylamine hydrochloride) (PAH). The latter LBL films displayed electric conductivity when doped with iodine and were also amenable to photoinduced birefringence. The writing of information with a linearly polarized laser was very slow, with writing times considerably longer than for other LBL films due not only to the electrostatic interactions in the film but also to the rigidity of the conjugated chain. The other polymer synthesized and characterized here was DR19CL-IPDI, which is soluble in organic solvents and was used to fabricate Langmuir and LB films. The LB films could only be produced by employing the strategy of co-spreading with an amphiphile, in this case DR19CL-IPDI mixed with cadmium stearate (CdSt). Experiments with photoinduced birefringence in the LB films of DR19CL-IPDI/CdSt indicated higher birefringence than in other polyurethane-based azopolymers because the laser wavelength almost coincides with the wavelength for maximum absorbance. On the other hand, the residual birefringence - after the writing laser was switched off - was smaller than in those similar systems because azochromophore relaxation is facilitated in DR19CL-IPDI due to its lower glass transition temperature. Still with regard to Langmuir films, we have introduced the in situ UV-VIS. spectroscopy technique to analyze films of HPDR13 (poly 4 ’-2-(methacryloyloxy)ethylethylamino -2-chloro-4-nitroazobenzene). Consistent with the pressure-area isotherms, the results from this spectroscopy indicated that at higher subphase temperatures the HPDR13 chains gain flexibility and the molecules can be packed in a more condensed manner, leading to a smaller occupied area per molecule. The importance of molecular architecture control was demonstrated in the study of photoinduced birefringence and formation of surface-relief gratings in LBL films consisting of azodyes alternated with chitosan, and the azopolymer PS119 alternated with DAB (polypropylenimine) dendrimers. In the chitosan LBL films, those containing the azodye Sunset Yellow (SY) exhibited spontaneous birefringence owing to the anisotropy in molecular organization imparted by the LBL technique. For Ponceau S (PS) films, birefringence could be photoinduced with the dynamics of writing depending on the solution pH employed for film fabrication, owing to changes in the intermolecular interactions. The internal structure of LBL films from DAB dendrimers had a large effect on the adsorption of PS119, which increased with the generation, from 1 to 5. The more effective adsorption for G5 dendrimer was due to a larger number of ionized sites for interacting with the azochromophores of PS119. In contrast, the photoinduced birefringence was higher for LBL films of the low generation G1 dendrimer, which was explained by the stronger interpenetration between adjacent layers in the higher generation dendrimers. In LBL films from PS119/DAB G5, this interpenetration restricts the chromophore mobility, leading to a smaller birefringence. Consistent with this explanation, higher amplitudes were obtained for 35-bilayer films of PS119/DAB G1 (31 nm) in comparison with films from PS119/DAB G5 (5 nm). These gratings were formed with mass transport arising from a light-driven mechanism, as photoinscription was only successful with p-polarized light and not with s-polarized light

Orientador: Márcia Regina de Moura Aouada / Resumo: A crescente preocupação em se consumir produtos que sejam ecologicamente corretos tem motivado pesquisas no desenvolvimento de novos materiais. Nesse sentido, filmes à base de polímeros naturais têm sido desenvolvidos com o objetivo de substituir parcialmente a utilização dos polímeros tradicionais. A utilização desses filmes, além de diminuir a geração de resíduos plásticos descartados no meio ambiente, podem ainda exercer a função de embalagem ativa, estendendo a vida útil dos alimentos. O presente trabalho consiste na elaboração de novos filmes comestíveis à base de gelatina e nanoemulsão de óleos essenciais de manjerona e de pimenta-preta. A gelatina é um polímero natural, biocompatível e biodegradável, possuindo boa capacidade de formar filmes flexíveis. Os óleos essenciais de manjerona e de pimenta-preta possuem boa aceitação por parte dos consumidores, além de excelentes propriedades antioxidantes e antimicrobianas. Quando adicionados às matrizes poliméricas em forma de nanoemulsão, pode contribuir para a diminuição da permeabilidade a vapores de água e aumentar a tenacidade dos filmes. Visando a melhoria da resistência mecânica dos filmes, dispersão de argilas vem sido incorporadas as dispersões filmogênicas. Nesse trabalho, foi utilizada a cloisite Na+. Os filmes produzidos foram caracterizados quanto à análise subjetiva, permeabilidade ao vapor de água, propriedade mecânicas, propriedades térmicas, difração de raios-x, ângulo de contato e microestruturais. As nanoem... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The growing concern to consume products that are ecologically correct has motivated the study in the development of new materials. In this sense, films based in natural polymers have been created with the aim of replacement of the traditional polymers. The use of these films behind to decreasing the generation of plastic waste in the environment, it can still be active packaging, extending the food shelf-life. This present study consists in the elaboration of a film based in gelatin and marjoram and black pepper essential oils nanoemulsions. Gelatin is a natural, biocompatible and biodegradable polymer, it has good flexible and film forming ability. The marjoram and black pepper essential oil has a good acceptance by the consumers, as well as excellent antioxidant and antimicrobial properties. When incorporated to polymer matrices by the nanoemulsions way, they can contributed to the reduction of water vapor permeability and increase film tenacity. By the aim of improve the mechanical proprieties, clay dispersions had been incorporated in the film dispersions. In this study Na+ cloisite was used. The produced films were characterized by the subjective analysis, water vapor permeability, mechanical properties, thermal properties, x-ray diffusion, contact angle and microstructural. The nanoemulsions characterized by the particle size, presented results between 250 and 181nm to black pepper, and 82 and 47nm to marjoram essential oil. Related to the water vapor permeability and t... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Luíz Vicente de Andrade Scalvi / Banca: Valmor Roberto Mastelaro / Banca: Joelma Perez / Banca: Fenelon Martinho Lima Pontes / Banca: Luiz Henrique Dall'Antonia / Resumo: Os semicondutores BiVO4 e NiO vem sendo bastante estudados nos últimos anos para aplicação em fotoeletrocálise, mais especificamente na degradação de poluentes orgânicos em meio aquoso, implicando em sustentabilidade ambiental. Neste trabalho, estes materiais foram obtidos na forma de filmes finos pelas técnicas: Síntese de Combustão em Solução e Co-precipatação, combinadas ao processo de deposição via molhamento (dip-coating). A composição, microestrutura e morfologia dos filmes foram avaliadas por TG-DTA, DTX e MEV. Os resultados de TG-DTA e DRX permitiram verificar a temperatura de formação das classes desejadas, 287ºC para o BiVO4 e 305ºC NiO. Imagens MEV mostram que os filmes são compostos por partículas de formato aproximadamente eférico, com boa dispersão sobre o suporte. Espectros UV-VIS mostraram que filmes de BiVO4 absorvem na região do visível com bandgap da ordem de 2,5 eV, e filmes de NiO absorvem no ultravioleta no ultravioleta com bandgap da ordem de 3,0 eV. A caracterização elétrica, trouxe resultados surpreendentes, particularmente no filme de NiO, onde iluminação com luz de energia acima do gap aumentou a resistividade do material, o que está ligado a variâncias de Ni2+. A caracterização eletroquímica, realizada por voltametria cíclica e cronoamperometria, mostrou que ambos os filmes respondem à excitação à excitação com luz de determinado comprimento de onda, além de apresentar estabilidade na corrente fotogerada. Ambos os filmes se mostraram eletroativos frente à reação de degradação do azul de metileno, sendo que na presença de luz ocorre a maior degradação. Um eletrodo com heterojunção p-n foi confeccionado utilizando estes dois materiais. O eletrodo FTO/p-NiO/n-BiVO4 apresentou excelente desempenho frente à degradação do azul de metileno, em... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The semiconductor BiVO4 and NiO have been extensively studied in recent years for the photoelectrocatalysis application, more specifically in the organics polluants degradation in aqueous solution, which leads to sustainability environment. In this work, these materials were obtained in the form of thin films by Solution Combustion Systhesis and co-precipitation techniques, combinee with the dip-coating deposition process. The composition, microstructure and morphology of these films was evaluated by TG-DTA, XRD and SEM. TG-DTA and XRD results were important to verify the temperature of the desired phase formation, which tuned out as 287ºC and 305ºC for the BiVO4 and NiO, respectively. SEM images show that the films consist of spherical particles with good dispersion on the support . UV-VIS Spectroscopy, have shown that BiVO4 thin film absorbs in the viable region with bandage energy of about 2.5 eV, whereas the NiO thin film absorbs in the ultraviolet region with bandagap energy about 3.0 eV. The electrical characterization has shown striking results, particularly on the NiO film, where irradiation with above bandgap light leads to a resistivity increase, which was related to the presence of Ni2+ vacancies. The electrochemical characterization, carried out by cyclic voltammetry and chronoamperometry, has shown that both the films respond to excitation with light of specific wavelength and provides stability in the photocurrent. Both the films are electroactive in the methylene blue dedradation reaction and that the greatest degradation takes place in the presence of light. A p-n heterojunction electrode was made using these two materials. The FTO/p-NiO/n-BiVO4, electrode showed excellent performance in the methylene blue degradation in different electrolytes under visible and UV light ilumination. The percentages of... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Clarissa de Almeida Olivati / Banca: Maria Luz Rodríguez Méndez / Banca: Marystela Ferreira / Banca: Henrique de Santana / Banca: Fernando Josepetti Fonseca / Resumo: A detecção de substâncias em sistemas liquidos diluídos é um desafio para diversas áreas, seja para o diagnóstico de doenças ou para identificação de substâncias nocivas, drogas ou moléculas de interesse. A língua eletrônica, neste caso, sensores baseados em filmes finos (material quimiosssensível) e espectroscopia de impedância, oferece um grande potencial para detecções ultrassensíveis, assim como a técnica SERS. Nesta tese foi estudada a influência da arquitetura molecular dos filmes finos que compõem os sensores (língua eletrônica) na detecção de um analito alvo, a dopamina. Três diferentes moléculas foram utilizadas como material quimiossensível: dois derivados de perileno tetracarboxílico diimido (PTCD-COOH e PTCD-NH2) e uma ftalocianina metálica (FePc). A técnica SERS foi utilizada para investigar a interação entre a dopamina e o filme fino, por sua alta sensibilidade e especificidade molecular. Para isso foram fabricados filmes finos utilizando diferentes técnicas de processamento: PVD, LbL, LB. Esses filmes foram caracterizados por diferentes técnicas, com as quais se pode identificar a obtenção das diferentes arquiteturas moleculares. Esses filmes foram aplicados na detecção de dopamina utilizando espectroscopia de impedância e os resultados confirmaram que o desempenho das unidades sensoriais formadas por tais filmes é influenciado pela arquitetura molecular do filme. O melhor desempenho foi observado para a FePc processada na forma de filme LB. As análises de SERS identificaram a interação entre FePc e dopamina e confirmaram que a melhor arquitetura molecular para tal interação é a obtida no filme LB / Abstract: The detection of substances in liquid diluted systems is a challenge to variuos areas, either for disease diagnosis or to identify hazardous substances, drugs or molecules of internet. The electronic tongue, in this case, sensors based on thin films (chemo-sensitive material) and impedance spectroscopy offers great potential for ultra-sensitive detections as well as the SERS technique. In this thesis it was studied the influence of the molecular architecture of the thin films that comprise the sensors (electronic tongue) in the detection of a target analyte, the dopamine. Three different molecules were used as chemo-sensitive materials: two perylene tetracarboxylic diimide derivatives (PTCD-COOH and PTCD-NH2) and a metal phthalocyanine (FePc). SERS technique was used to investigate the interaction between dopamine and thin film due to its great sensitivity and molecular specificity. For that, thin films were fabricated using different processing techniques: PVD, LbL and LB. These films were characterized by different techniques, and with that it could be identified the different molecular architectures obtained. These films were used for dapamine detection using impedance spectroscopy and the results confirmed that the sensing units performance is influenced by the molecular architecture. The best performance was observed for the FePc processed in the form of LB film. The SERS analysis identified the interaction between dopamine and FePc and confirmed that the best architecture to promete the molecular interaction is obtained in the LB film / Doutor

Orientador: José Humberto Dias da Silva / Coorientador: Paulo Noronha Lisboa Filho / Banca: Valmor Roberto Mastelaro / Banca: Wido Herwig Schreiner / Banca: Francisco Eduardo Contijo Guimarães / Banca: Antonio Ricardo Zanata / Resumo: A busca por um melhor entendimento da inter-relação entre os parâmetros envolvidos no processo de crescimento de filmes de dióxido de titânio (Tio2) e as propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas resultantes foi a principal motivação deste trabalho. Para isso, filmes Ti)2 foram crescidos usando a técnica de RF magnetron sputtering em diferentes condições. Um primeiro conjunto de filmes de Ti)2 não dopados foi depositado com fluxo contínuo de O2. Em outro conjunto, utilizou-se sistemáticas interrupções no fluxo de O2 durante a deposição. O último grupo de amostras foi depositado usando fluxo contínuo O2 e dopagem com Mn. Os filmes do primeiro grupo apresentaram morfologia colunar com estrutura majoritariamente anatase e com gap óptico de ~3,3 eV, independente da temperatura dos substratos (450ºC e 600ºC) e da razão Ar/O2 utilizada. A diminuição do fluxo de O2 provocou um aumento da absorção sub-gap que foi associada a um aumento dos defeitos eletrônicos no material. Um tratamento térmico em vácuo a 800ºC, realizado sobre filmes de TiO2 puros, revelou um aumento da fração rutila e da absorção óptica, o que também foi associado a um aumento da concentração de defeitos eletrônicos. A análise dos filmes onde o fluxo de oxigênio foi sistematicamente interrompido durante a deposição mostrou que o aumento no número de interrupções não interferiu significativamente na morfologia colunar dos filmes, mas produziu um considerável aumento na fração rutila dos filmes, bem como um aumento na absorção óptica sub-gap. O aumento na absorção na região do visível e infravermelho próximo foi atribuído a um aumento na concentração de defeitos que, de acordo com cálculos baseados na teoria do funcional da densidade, estão relacionados a estados de energia provenientes de vacâncias de oxigênio. Os filmes de TiO2 dopados com diferentes concentrações de Mn pertencentes ao terceiro grupo também / Abstract: The search for a better understanding of the interrelation between the parameters involved in the process of film growth and the resulting structural, electronic and magnetic properties was the main motivation of this work. To the purpose, TiO2 films were grown by RF magnetron sputtering technique in different conditions. In a first set, TiO2 films were deposited with continuous O2 flow. In another set, systematic interruptions in the O2 flow were performed during the deposition. The last group of samples was deposited using a continuous O2 flow and Mn doping. A detailed analysis of the first group showed that these films exhibit columnar morphology with mainly anatase structure and optical gap of ~3.3eV, independent of the substrate temperature (450ºC and 600ºC) and the ratio used. THe decrease in O2 flux caused an increase in the sug gap absorption which associated with the increase in electronic defects of the material. Anneling in vacuum at 800ºC performed on pure TiO2 films showed an increase in the rutilo fraction, a red shift of the optical absorption edge, and an increase of the sub gap absorption associated with the increase of the electronic defects. The analysis of the films were the O2 flow was systematically interrupted during the deposition showed that the increase in the number of interruptions did not interfere significantly in the columnar morphology, but produced a significant increase in the fraction of rutile and brookite as well as an increase in sub-gap absorption. The increase in absorption in the visible and near infrared was attributable to an increase in the concentration of defects that, according to calculations based on the density functional theory, should be related to energy states provides by O vacancies. The Mn doped films also present a compact columnar morphology and a strong and systematic favoring of the rutile... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Steven Frederick Durant / Banca: Antonio Riul Júnior / Banca: Rogério Valentim Gelamo / Resumo: Neste trabalho, filmes finos amorfos de carbono hidrogenado também contendo bromo foram produzidos por duas técnicas: Deposição e Implantação iônica por Imersão em Plasma (DIII). As deposições foram feitas em plasmas alimentados com diferentes proporções de bromofórmico (CHBr3) e acetileno (C2H2), variando também o tempo de deposição, a potência de radiofrequencia aplicada e a pressão dentro do reator. Para medição de espessura e rugosidade, e molhabilidade, filmes depositados em substratos de vidro foram analisados por perfilometria e geniometria (medidas de ângulo de contato), respectivamente. A estrutura e composição química dos filmes foram examinadas por Espectroscopia de Reflexão-Absorção no Infravermelho (IRRAS) e Espectroscopia de Raios X (XPS) em amostras depositadas em aço inoxidável polido. Para obter espectros de trasmitância no Ultravioleta-visível e infravermelho-próximo, filmes foram depositados em substratos de quartzo. A partir destes espectros e das espessuras dos filmes, propriedades ópticas como o índice de refração, coeficiente de absorção e gap óptico dos materiais foram calculados. Taxas de deposição dos filmes contendo bromo foram tipicamente no itervalo de 33 a 108 nm.min-1 pelo processo de PECVD, e de 13 a 56 nm.min-1 pelo processo de DIIIP. Rugosidades entre 24 e 37 nm foram observadas em ambos os métodos. As medidas de ângulo de contato revelaram que os filmes bromados são hidrofólicos. Espectros IRRAS revelaram a presença de grupos contendo bromo em 1430-1410 com-1 devido à deformação angular de grupos CH2-Br e CH3-BR, e em 1210 cm-1 também referente à deformação angular de CH2-Br nos filmes produzidos com bromofórmio na alimentação do reator. As análises de XPS comprovaram a incorporação de bromo nos filmes em até... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, amorphous hydrogenated carbon this films also containing were produced by two techiniques: Plasma Enhanceb Chemical Vapor Deposition (PECVD) and Plasma Immersion Ion Implantation and Deposition(PIIID). Deposition were realized in plasmas fed with different proportions of bromoform (CHBr3) and acetylene (C2H2), the parameters deposition time, applied radio frequency power, and reactor pressure were also varied. The film thickness and thickness and roughness, and wettability were measured, for films deposited onto glass substrates using perfilometry and goniometry (contact-angle measurements), respectvely. infrared Reflections-Absorption Spectroscopy (IRRAS) and X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) were employed to study the chemical structure and composition of films deposited onto polished stainless-steel substrates. Transmission ultraviolet-visible-near infrared spectroscopy (UVS) was used to characterized films deposited onto quartz substrates. From the UVS spectra and film thicknesses, optical properties such as refractive index, absorption coefficient and optical gap were calculated. Bromine-containing film deposition rates ranged from 33 to nm.min-1 for PECVD, and from 13 to nm.min-1 for PIIID. Roughnesses of between 24 e 37 nm were observed for both techniques. Contact angle measurement revealed that brominated films are hydrofobic. Characteritic absorptions owing to the presence in the films of bromine-containing groups at 1430-1410 cm-1 due to asymmetric bending of CH2-Br e CH3-Br groups, and at 1210 cm-1 also due to asymmetric bending of CH2-Br were observed in IRRAS spectra of the brominated films. As confirmed by XPS analyses, bromine was incorporated at up to 43% at in films deposited in CHBr3 plasmas. The refractive index decreased from 2.38 for plasma-polymerized C2H2 film... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Luis Vicente de Andrade Scalvi / Banca: Valmor Roberto Mastelaro / Banca: Margarida Juri Saeki / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: O escopo deste trabalho é a obtenção de filmes finos de óxido de alumínio (alumina) através da evaporação resitiva de alumínio, seguido da oxidação térmica em atmosfera adequada (ar ou rica em O2), com varaiação do tempo e da temperatura do tratamento térmico. A investigação deste material tem por finalidade sua utilização como camada isolante em transistores de efeito de campo, mais especificamente do tipo metal-óxido-semicondutor (MOSTFET), visando a diminuição da corrente de fuga no gate e aumento do controle de corrente no canal de condução. Além de se tratar de dipositivo transparente, que permite a interação com luz. A análise das propriedades ópticas e estruturais dos filmes investigados mostra que na temperatura de 550ºC ocorre uma completa oxidação do material, a qual é acelerada em atmosfera de oxigênio. Valores de resistividade elétrica concordam com a tendência de oxidação revelada pelos dados de Difração de Raios X (DRX). Além disso, resultados de espectroscopia no infravermelho (FTIR) e Raman, em bom acordo com resultados de DRX, apresentam-se estrutura y-Al2O3. Amostras de alumina depositadas sobre substrato de vidro sodalime apresentam silício cristalino na interface com o Al2O3 advindo do substrato, enquanto amostras de Al2O3 sobre SnO2 não apresentaram esse material. A heterojunção entre SnO2:4at%Sb e Al2O3 foi caracterizada por DRX, Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Microscopia Confocal, que mostraram alta rugosidade do filme isolante sobre o semicondutor, e um provável processo de difusão entre as camadas isolante e semicondutora, em concordância com resultados de corrente x voltage (IxV), obtidos a partir da construção de um dispositivo simples, com contatos de Sn, ao qual foram submetidos dispositivos com diferentes números de camadas isolantes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The goal of this work is is to obtain aluminum oxide (alumina) thin films deposited by resistive evaporation of Al, followed by thermal oxidation in proper atmosphere (air or O2-rich), with varying time and temperature of thermal annealing. The investigation of this material of this material aims using this material for application as insulating layer in field effect transistors, specifically metal-oxide-semiconductor (MOSFET), seeking for low leakage current and efficient current control in the conduction channel. Besides, it is a transparent device, which allows interaction with light. Analysis of optical and structural properties of investigated films reveals that temperature of 550ºC is responsable for fair oxidation, which is accelerated in oxygen-rich atmosphere. Results of electrical resistivity agree with the oxidation, which is accelerated in oxygen-rich atmosphere. Results of electrical resistivity agree with the oxidation tendency found in the X-ray diffraction data (XRD). Moreover, results of infrared spectroscopy (FTIR) and Raman show the presence of y-Al2O3, also found in XRD data. Alumina samples deposited on soda-line glass substrates leads to the presence of crystalline Si, coming from the substrate leads to the presence of crystalline Si, coming from the substrate, whereas... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Alexandre Zirpoli Simões / Banca: Mauricio Antonio Algatti / Banca: Cesar Renato Foschini / Resumo : O objetivo central deste trabalho foi obter filmes finos de Bi3NbO7 com boas propriedades dielétricas em alta frequência, utilizando solução orgânica de citrato, sal metálico e etileno glicol como precursor e o processo spin-coating para deposição. A resina é obtida pelo método dos precursores poliméricos devido às facilidades do processo como baixo custo dos precursores, controle da estequiometria e baixa temperatura de síntese. Após obter a solução precursora, poliéster, com viscosidade controlada os filmes foram tratados termicamente e caracterizados por Difração de raios-X, Microscopia Eletrônica de Varredura por Emissão de Campo, Microscópio de Força atômica, Microscópio Eletrônico de Transmissão, Análise Termogravimétrica e Analise Térmica Diferencial. A morfologia dos filmes foi correlacionada com a viscosidade, excesso de bismuto e temperatura de tratamento térmico utilizados na calcinação. Para estabelecer a melhor condição de tratamento térmico para obtenção da fase cristalina, preparou-se filmes em três ciclos distintos os quais foram caracterizados por Difração de raios-X. O melhor ciclo de tratamento foi o do filme tratado a 700°C, 800ºC e 850°C por 2 horas ou ciclo 3. Soluções com viscosidade em torno de 8,0 cPs foram utilizadas para depositar filmes em substratos de Si recoberto com Platina e LaNiO3 sob alumina pelo método spin-coating. Um estudo comparativo foi desenvolvido sobre tratamento térmico no ciclo 3. Observam-se filmes com baixa porosidade e homogêneos com morfologias distintas. Observou-se a formação da fase Bi3NbO7 com crescimento no plano ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The central objective of this study was to obtain thin films of Bi3NbO7 with good dielectric properties at high frequency using organic citrate solution , metal salt and ethylene glycol as the precursor and the spin -coating deposition . The resin is obtained by the polymeric precursor method because the facilities of the process as inexpensive precursors , control of stoichiometry and low -temperature synthesis . After obtaining the precursor , polyester solution with controlled viscosity films were heat treated and characterized by X- ray diffraction , Scanning Electron Microscopy Field Emission Microscope Atomic Force , Transmission Electron Microscope , Thermogravimetric Analysis and Differential Thermal Analysis . The morphology of the films was correlated with viscosity, excess bismuth and annealing temperature used in calcination. To establish the best condition for heat treatment to obtain the crystalline phase , prepared in three different cycles films which were characterized by X-ray diffraction . The best course of treatment was the film treated at 700 ı C , 800 º C and 850 ı C for 2 hours or 3 cycle . Solutions with viscosity around 8.0 cps were used to deposit films on Si substrates coated with platinum and LaNiO3 on alumina by spin-coating method. A comparative study was conducted on heat treated in cycle 3 . Films are observed with low porosity and homogeneous with distinct morphologies . We observed the formation of Bi3NbO7 growth phase with the plane ( 111 ) for films deposited on Si substrates coated ... (Complete abstract click eletronic access below) / Mestre

Orientador: Alexandre Zirpoli Simões / Coorientador: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: César Renato Foschini / Banca: Maurício Antonio Algatti / Resumo: Neste trabalho é apresentado um estudo sobre a produção e caracterização físico-química e morfológica de filmes finos de óxido de nióbio (Nb2O5), obtidos pela técnica de spin-coating, buscando propriedades eletroquímicas e anticorrosivas superiores aos materiais existentes no mercado. Também foram realizados estudos quantitativos e qualitativos quanto a tais propriedades, com o intuito de simular aplicações no campo de prospecção de petróleo e gás offshore. A primeira etapa do estudo foi realizar a produção de tais filmes pelo método dos precursores poliméricos, utilizando uma solução precursora de citrato de nióbio aplicada pela técnica de spin-coating, seguido de tratamento térmico a 300 °C por 1 hora e 650 °C por 2 horas. Para a caracterização do filme fino e constatação da presença de óxido de nióbio, foram empregadas técnicas de microscopia eletrônica de varredura com avaliação de composição química na superfície pela técnica de energia dispersiva por raios X (EDX), difração de raios X (DRX), espectroscopia de fotoelétrons X (XPS) e análise de rugosidade por meio de microscopia óptica em modo confocal. A análise eletroquímica consistiu em ensaios de polarização cíclica (CP) e, posteriormente, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), comparando diferentes condições do revestimento de filmes finos. Os filmes foram depositados inicialmente em substratos de aço ABNT 4130 e, posteriormente, num aço API 5L X80. Levando-se em conta que os substratos de aço 4130 apresentavam mudança de coloração na superfície após tratamento térmico, alta taxa de corrosão atmosférica e ausência de repetibilidade nos ensaios de polarização cíclica para avaliação das propriedades eletroquímicas, optou-se pela deposição em substratos de aço API 5L X80 para minimizar tais efeitos. Verifico ... (Resumo Completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work is presented a study on the production and physical and chemical characterization and morphology of niobium oxide (Nb2O5) thin films, obtained by the spin-coating technique, seeking electrochemical and corrosion properties superior in comparison with the materials currently existing. Also, quantitative and qualitative studies were realized to evaluate such properties, simulating the application in the offshore oil & gas industry. The first step in this study was to realize the fabrication of such films using the polymeric precursor method, using a niobium citrate precursor solution applied by the spin-coating technique, followed by a heat treatment of 300 °C for 1 hour and 650 °C for 2 hours. To characterize the thin film and to confirm the presence of niobium oxide, were used the techniques of scanning electron microscopy (SEM) with chemical composition evaluation by X-ray dispersive energy (EDX), X-ray diffraction (XRD), X-photoelectrons spectroscopy (XPS) and roughness analysis by using optical microscpy in confocal mode. The electrochemical analysis consisted in cyclic polarization tests and, later, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), comparing different conditions of the thin film coating. The thin films were deposited initially in ABNT 4130 steel substrates and posteriorly in an API 5L X80 substrate. Taking into account that the 4130 substrates presented change of color on the surface after annealing, high atmospheric corrosion rate and lack of repeatability in the cyclic polarization tests to evaluate electrochemical properties, it was decided to deposit the films in API 5L X80 steel substrates to minimize such effects. It was verified that with the change of substrate, the effect of color change was reduced as well as the atmospheric corrosion rate, although the electrochemical teste continued with low repeatability ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre