Submitted by Gustavo Caixeta (gucaixeta@gmail.com) on 2017-02-21T11:44:40Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2365238 bytes, checksum: a140cdba64721e32f2327df62fbcccb3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-21T11:44:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2365238 bytes, checksum: a140cdba64721e32f2327df62fbcccb3 (MD5) Previous issue date: 2013-02-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES, Brasil / Neste trabalho estudamos alguns processos de desmagnetização de um gelo de spin artificial em geometria triangular através de dois processos utilizando campo magnético externo: O primeiro processo similar ao processo de histerese, campo magnético em uma única direção, e o segundo através de um campo magnético rotacional e decrescente. Para isto, utilizamos simulações computacionais Monte Carlo, considerando que os spins da rede eram tipo Ising e que estes seriam invertidos somente quando a condição −si.Bi ≤ bi fosse satisfeita. Como tentativa de aproximar nossas simulações dos experimentos feitos em laboratório, adaptamos os valores de nossas simulações para serem proporcionais aos valores obtidos em laboratório e consideramos uma desordem nos spins da rede, fazendo com que o valor do campo magnético mínimo para a inversão bi siga uma distribuição Gaussiana (bi → bc ± b'i ). Esta última consideração seria reflexo da dificuldade de construir os gelos de spins em laboratório, gerando várias ilhas diferentes em uma mesma rede. Além disto, consideramos uma outra desordem no processo similar ao de histerese: o desalinhamento do campo magnético externo com a rede devido suas pequenas dimensões. Os resultados de nosso trabalho foram obtidos através de rede quadradas com 30 espaçamentos de rede e as médias foram tomadas de 50 × 10 amostras (50 redes diferentes e 10 amostras de cada rede). Nestes resultados, percebemos que no processo similar ao de histerese, as redes foram desmagnetizadas e conseguiram alcançar o estado fundamental, mesmo com grandes desordens. Enquanto no processo de campo magnético rotacional percebemos que as redes eram desmagnetizadas mas nenhuma alcançava o estado fundamental. No processo rotacional, o estado fundamental era somente alcançado no interior das redes sem desordem. / In this work we studied some demagnetization protocols for an arti cial spin ice in a triangular lattice through two processes using external magnetic elds: The fi rst process is similar to the process of hysteresis, using a magnetic field in one direction, and the second through a rotational and decrasing magnetic field.For this, we used Monte Carlo computer simulations, considering that the lattice spins are fl ipped only when the condition −si·Bi≤bi is satis ed. In an attempt to relate our simulations to laboratory experiments, we adapted our simulations values to be proportional to the values obtained in laboratory and we have considered a disorder in the lattice's spins, in such a way that the minimum reversing magnetic field bi, follows a Gaussian distribution (bi→bc±b'i). This last consideration would be a re flection of the di fficulty of constructing the spin ices in the laboratory, generating several di erent islands in a lattice. Moreover, we considered another kind of disorder in the hysteresis-like process: the misalignment of the external magnetic field with the lattice due to its small dimensions. The results of our work were obtained through square lattices with 30 lattice spacings and averages were taken from 50 × 10 samples (50 dif erents lattices and 10 sample to each lattice). In these results, we realized that the process similar to hysteresis, the lattice were demagnetized and managed to reach the ground state, even with major disorders. While in the process of rotational magnetic field we realized that the lattice were demagnetized but none reached the ground state. In this rotational process, only the ground state was achieved in a small region of the lattice without the disorder.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-03-23T17:48:32Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5471239 bytes, checksum: 75e65b6389b6e94ee7f496ab984437dd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-23T17:48:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5471239 bytes, checksum: 75e65b6389b6e94ee7f496ab984437dd (MD5) Previous issue date: 2016-08-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Filmes finos metálicos nanoestruturados têm despertado considerável interesse devido à sua ca- pacidade de produzir Ressonância de Plasmons de Superfície (SPR), tornando-os versáteis para aplicação em espectroscopia Raman Intensificada por Superfície (SERS). Os metais usados, geralmente, são prata, ouro, cobre e níquel uma vez que a SPR desses metais estão localizados na região do visível. Neste trabalho, foi sintetizado e caracterizado um material híbrido, consti- tuído de nanopartículas de prata ou cobre autossuportadas sobre um substrato vítreo ativo à base de fosfato, para aplicação na espectroscopia SERS. Os precursores das nanoestruturas de prata ou cobre foram introduzidos como íon na composição do vidro (NaH 2 PO 4 -H 3 BO 3 -Al 2 O 3 ), na forma de AgNO 3 ou Cu 2 O, respectivamente. O tamanho e a forma das nanopartículas formadas possuem dependência com a temperatura e o tempo de tratamento térmico. Para verificação da sensibilidade dos substratos vítreos à umidade, medidas de absorção de água foram realizadas em função de várias concentrações de Al 2 O 3 . Os resultados mostraram que os substratos vítreos SERS ativos sintetizados com 15% de Al 2 O 3 não absorvem água e as nanopartículas não são removidas em solução. Usando a molécula cresil-violeta (CV) como molécula teste, foi pos- sível obter uma amplificação da ordem de 10 5 para os substratos vítreos borofosfatos dopado com íons Ag + . Os substratos dopados com íons de cobre foram avaliados quanto a atividade SERS, usando como molécula teste a rodamina B (RB). Estes substratos vítreos SERS ativos exibiram fatores de amplificação SERS (EF) de 10 7 e 10 8 , para as linhas de laser 514,5 nm e 632,8 nm, respectivamente, com uma excelente reprodutibilidade. A rugosidade da superfície dos substratos vítreos com as nanoestruturas de cobre aumenta com o tempo de tratamento tér- mico. A intensidade SERS apresenta a mesma tendência, atingindo um máximo de amplificação para a amostra tratada durante 20 minutos. Para o tratamento durante 30 minutos, nota-se uma diminuição na intensidade. Os processos cinéticos de difusão e adsorção, responsáveis pela formação de auto-arranjos de nanoestruturas de cobre (mounds) sobre superfície dos vidros borofosfatos, foram estudados usando o método Monte Carlo Cinético, implementando uma barreira cinética que aparece quando a partícula executa uma difusão intercamada no modelo Wolf-Villain (WV). Este modelo foi capaz de reproduzir o comportamento da rugosidade em função do tempo de tratamento térmico obtido experimentalmente, medido através do expoente de crescimento β e do expoente dinâmico z. / Nanostructured thin metallic films have attracted considerable interest due to its ability to pro- duce surface plasmon resonance (SPR), making them versatile for surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) applications. A variety of metals are commonly used include silver, gold, copper and nickel since the SPR these metals are located in the visible region. In this work, we were synthesized and characterized a hybrid material, composed of silver or copper nanopar- ticles auto supported onto phosphate based active glass substrate, which are suitable to SERS spectroscopy. The precursors of the silver or copper nanostructures were introduced as ions in the glass composition (NaH 2 PO 4 -H 3 BO 3 -Al 2 O 3 ) as AgNO 3 or Cu 2 O, respectively. The size and shape of the formed nanoparticles have a dependence with the temperature and time of thermal treatment. For check the humidity sensitive of the vitreous substrates, water absorption mea- surements were performed as a function of several Al 2 O 3 concentrations. The results showed that the vitreous substrates SERS active synthesized with 15% Al 2 O 3 do not absorb water and the nanoparticles are not removed in water solution. Using the cresyl violet molecule (CV) in ethanol as the model molecule, was possible to obtain an SERS amplification of 10 5 for vitreous borophosphates substrates doped with silver ions. The substrates doped with copper ions were evaluated for SERS activity, using the rhodamine B (RB) as the model molecule. These vitreous SERS active substrates exhibited SERS enhancement factor (EF) of 10 7 and 10 8 , for laser lines 514,5 nm and 632,8 nm, respectively, with an excellent reproducibility. The surface roughness of the vitreous substrates with copper nanostructures increases with the thermal treatment time. The SERS intensity shows the same tendency, reaching a maximum amplification to the sample treated for 20 minutes. For annealing during 30 minutes, a decrease in intensity is noted. The kinetic processes of diffusion and adsorption, responsible for the formation of copper nanos- tructures self-arrangements (mounds) on the surface of borophosphatos glasses, were studied using the Kinetic Monte Carlo method, implementing a kinetic barrier that appears when the particle performs an interlayer diffusion in Wolf-Villain model (WV). This model was capable of reproduce the behavior of the roughness as a function of the thermal treatment time obtained experimentally, measured by growth exponent β and dynamic exponent z.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-11-13T12:40:41Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1468615 bytes, checksum: 732960509eefd15f17c571d3cca13781 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-13T12:40:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1468615 bytes, checksum: 732960509eefd15f17c571d3cca13781 (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Neste estudo é apresentado um procedimento simples, de baixo custo e que segue os preceitos da química verde para a síntese de pontos de carbono (CDs) e sua aplicação para determinação de Cu 2+ em amostras ambientais. O caldo de cana-de-açúcar foi utilizado como fonte natural renovável para a produção de CDs. Os CDs foram sintetizados por tratamento hidrotérmico mantendo a temperatura constante (250° C) por um período de 6 horas. Os CDs obtidos foram caracterizados usando as técnicas de fluorescência, espectroscopia de infravermelho por transformação de Fourier (FTIR) e UV-visível. Através da microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e espalhamento dinâmico de luz foi constatada a formação de CDs com um tamanho médio de 1 nm. Os CDs sintetizados foram funcionalizados com cuprizona (CPZ) e aplicados na determinação de Cu 2+ em água. O método baseou-se na atenuação de fluorescência emitida pelo CDs/CPZ induzida pelos íons Cu 2+ . No estudo da seletividade, os resultados mostraram que CDs funcionalizados com CPZ apresentaram uma resposta mais seletiva para os íons Cu 2+ em comparação os CDs não funcionalizados com a CPZ. O limite de detecção do método foi 7,6 ×10 -7 mol L -1 com um intervalo linear de 5,12 a 100 mol L -1 para o íon Cu 2+ . O método proposto é uma alternativa simples, sustentável e viável para a determinação de Cu 2+ em água natural. / A simple, low-cost and environmental friendly procedure for synthesizing of carbon dots (CDs) and its application for determination of copper (II) is presented. In this work sugarcane juice was used as a renewable natural source for the production of CDs. The CDs were synthesized from sugar cane juice, via hydrothermal treatment at 250° C temperature for 6.0 hours. Through the techniques of transmission of electron microscopy (TEM) and dynamic light scattering was found the formation of CDs with an average size of 1 nm. CDs were also characterized using fluorescence techniques, UV and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The synthesized CDs has been functionalized with cuprizone (CPZ) and applied to the selectivity determination of Cu 2+ in water which is based on Cu 2+ -induced fluorescence quenching of CDs/CPZ. In the study of the selectivity the results showed that CDs/CPZ has a high response toward Cu 2+ compared to other heavy metal ions. The method detection limit was 7.6 × 10 -7 mol L -1 with a linear dynamic range from 5 to 100 mol L -1 of Cu 2+ . Therefore, the proposed method shows a viable alternative for determining Cu 2+ in natural water.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2015-12-16T07:44:37Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2151955 bytes, checksum: 09a8d7ae11a7da1a498ea66675286b9d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-16T07:44:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2151955 bytes, checksum: 09a8d7ae11a7da1a498ea66675286b9d (MD5) Previous issue date: 2015-02-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os consumidores estão cada vez mais peocupados com a qualidade e com a segurança microbiológica dos alimentos. Desta forma, as embalagens ativas têm atraído muito a atenção das indústrias de alimentos e dos pesquisadores desta área. Aliado à preocupação com qualidade dos alimentos, tem-se preocupado também com a contaminação ambiental, devido ao acúmulo de resíduos não biodegradáveis no meio ambiente. Neste contexto surge o interesse pela produção de embalagens a partir de materiais biodegradáveis e de recursos renováveis. No entanto, o seu uso como embalagem de alimentos ainda é restrito devido ao fato de apresentarem limitações quanto as suas propriedades mecânicas e de barreira e estabilidade térmica. Neste contexto estudos têm demonstrado que novos materiais em tamanho nano tem sido utilizados para produção de filmes nanocompósitos revelando surpreendentes propriedades. Diante disso, objetivou-se desenvolver e caracterizar um nanomaterial a partir da quitosana, nanopartícula de quitosana, para produção de nanocompósito à base de metil celulose e também desenvolver e caracterizar o filme de metil celulose incorporado com nisina e posteriormente avaliar o efeito em conjunto do melhor tratamento obtido pela incorporação de quitosana e nisina nas propriedades mecânicas, barreira ao vapor de água e antimicrobianas in vitro do filme de metil celulose. As Nanopartículas produzidas exibiram forma esférica com distribuição de tamanho médio de 284,7 ± 24,3 nm por meio da técnica de DLS e de 40 a 70 nm na análise de MFA, e superfície carregada positivamente com um potencial zeta de valor 36,3 ± 3,6mV. Os resultados indicaram que a adição de NPQ (5 e 10% m/m) proporcionou aumento significativo (p<0,05) na resistência a tração e no módulo de elasticidade, enquanto diminui o alongamento do filme de MC. Além disso, o aumento da concentração de NPQs (5 e 10%) contribuiu para a redução da permeabilidade ao vapor de água (TPVA) de forma significativa (p<0,05). Os filmes ativos com adição de nisina, apresentaram atividade antimicrobina in vitro sobre as bactérias Staphylococcus aureus e Listeria monocytogenes. No entanto, o aumento da concentração de nisina (1, 5 e 10% m/m) provocou diminuição na resistência àtração e no módulo de elasticidade de forma significativa (p<0,05), enquanto o alogamento aumentou. O filme de MC adicionado a 10% m/m de nisina provocou aumento significativo (p<0,05) cerca de 11,9% na TPVA dos filme. O tratamento que melhor contribuiu para o reforço do filme de MC foi o com adição de 5% de NPQ e a adição de 10% de nisina apresentou maior atividade antimicrobiana in vitro contra as bactérias avaliadas. No filme de MC produzido com a mistura de nanopartícula de quitosana (10%) e nisina (5%), observou-se que a atividade antimicrobiana in vitro, não diferiu do filme de MC com 10% de nisina, e que a propriedade mecânica e a permeabilidade diferiram significativamente (p<0,05) do filme de MC com 10% de nisina, apresentando melhoria na resistência a tração e TPVA sugerindo que as NPQs ajudaram no aumento destas propriedades. No entanto, apresentaram propriedades fisico-mecânicas inferiores ao MC adicionado de 5% de NPQ e não diferiram do filme de MC. Os resultados apresentados neste estudo demonstraram que as NPQs apresentaram potencial para produção de bionanocompósitos como uma tecnologia para melhorar as propriedades dos filmes de MC e que o filme nanocompósito ativo produzido com nisina apresenta-se promissor para estender a vida de prateleira e para assegurar a segurança microbiana dos alimentos. / Consumers are increasingly worried concerningthethe quality and the microbiological safety of food In this way, the active package has very attracted the attention of food industries and of researchers in this area. Allied to concerns about food quality, there is also concern about environmental contamination due to accumulation of non-biodegradable waste into the environment. In this context it appears interest in the production of packaging materials from biodegradable and renewable resources. However, their use as food packaging is still limited due to limitations in presenting its mechanical and barrier properties and thermal stability. In this context new studies have shown that nano-sized materials have been used for the production of nanocomposite films revealing surprising properties. Therefore, it aimed to develop and to characterize a nanomaterial from the chitosan, chitosan nanoparticle, to produce nanocomposite on the basis of methyl cellulose and also to develop and to characterize methyl cellulose film embedded with nisin and then evaluate the effect together the best treatment obtained by incorporation of chitosan and nisin in mechanical properties, water vapor barrier and antimicrobial in vitro methyl cellulose film. The nanoparticles produced exhibited spherical shape with average size distribution of 284.7± 24.3 nm by DLS technique and from 40 to 70 nm on AFM analysis, and positively charged surface with a zeta potential value 36.3 ± 3.6 mV. The results indicated that the addition of NPQ (5 and 10% w/w) provided a significant increaseing (p <0.05) in tensile strength and modulus, while decreasing elongation MC film. Furthermore, the concentration of NPQs (5 and 10%) contributed to the reduction of permeability to water vapor (WVTR) significantly (p <0.05). The active films with the addition of nisin showed antimicrobina in vitro activity on the bacteria Staphylococcus aureus and Listeria monocytogenes, However, the increasing of the concentration of nisin (1, 5 and 10% w / w) resulted in lower tensile strength and modulus of elasticity significantly (p <0.05), while the alogamento increased. The MC film added to 10% w/w of nisin resulted in a significant increasing (p <0.05) about 11,9% WVTR of the film. The treatment that best contributed to the enhancement of the MC film was with addition of 5% of NPQ and the addition of 10% of nisin showed higher in vitro antimicrobial activity against bacteria evaluated. In the MC film produced with the mixture of chitosan nanoparticles (10%) and nisin (5%), it was observed that the in vitro antimicrobial activity did not differ from the MC film with 10% of nisin, and that the mechanical property and permeability differed significantly (p <0.05) from the MC film with 10% of nisin, showing improvement in tensile strength and WVTR suggesting that NPQs helped o increasing in these properties. However, it showed inferior physical and mechanical properties to the film MC added and 5% of NPQ and did not differ from MC film. The results of this study demonstrated that NPQs showed potential for producing bionanocompósitos as a technology to improve the properties of the MC film and the active nanocomposite film produced presents promising to extend the shelf life and ensure microbial food safety.

A miniaturização de dispositivos tecnológicos levou à percepção de novas classes de efeitos devidos ao con namento quântico e à mudança na proporção entre número de átomos presentes na superfície e no volume de estruturas que atingem a escala nanométrica, levando à noção de nanociência e nanotecnologia. Dentre os desa os impostos por essas áreas emergentes encontram-se os desa os para os métodos analíticos, em particular para os métodos baseados em feixes de íons, que tiveram um papel fundamental na tecnologia do silício. O uso de feixes de íons para a caracterização de nanoestruturas não é muito difundido devido a limitações na resolução espacial e no dano causado pelos íons energéticos incidentes nas nanoestruturas. Nesta tese é apresentado o estado da arte das aplicações da análise por feixes de íons na nanotecnologia e são descritos avanços direcionados à adoção de métodos analíticos de feixes de íons para as nanociências. Serão abordados os principais métodos de per lometria com alta resolução em profundidade, em especí co a per lometria utilizando reações nucleares com ressonâncias estreitas em suas curvas de seção de choque (RNRA, do inglês Resonant Nuclear Reaction Analysis ) e espalhamento de íons de energias intermediárias (MEIS do inglês Medium Energy Ion Scattering ). Uma vez que os modelos convencionais, baseados em uma aproximação Gaussiana, não são adequados para descrever o espectro de espalhamento de íons correspondente a estruturas nanométricas, neste trabalho foram desenvolvidos modelos que descrevem adequadamente os processos de perda de energia dos íons na matéria, viabilizando a adoção sistemática de espalhamento de íons de energias intermediárias para a análise de nanoestruturas. Aplica ções recentes de RNRA e MEIS para eletrodos de porta metálicos e dielétricos com alta constante dielétrica sendo incorporados à tecnologia MOSFET atual são apresentadas como avaliação dos métodos. / Device miniaturization revealed a new class of e ects due to quantum con nement and a di erent ration between the number of surface and bulk atoms as compared to macroscopic structures, giving rise to nanoscience and nanotechnology. Among the challenges imposed by these emerging areas are those related to the analytical techniques for material science, especially for ion beam analysis techniques (IBA). These techniques played a key role in the development of silicon technology. However, ion beam analysis is not of widespread use for nanostructure characterization due to limitation on the spatial resolution and also the damage caused by the energetic impinging ions at the target nanostructures. This thesis present state of the art applications of ion beam analysis for nanotechnology, describing advanced aimed at a more systematic use of analytical techniques based on ion beams for nanosciences. Detailed description of resonant nuclear reaction analysis (RNRA) medium energy ion scattering (MEIS) are presented, followed by the development of advanced ion energy loss models for high resolution depth pro ling using MEIS. The evaluation of RNRA e MEIS are presented based on recent applications for metal gates and high-k gate dielectrics of latest generation Metal-Oxide-Semiconductor Field-E ect Transistor (MOSFET) devices.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-07-04T04:04:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346686.pdf: 3887130 bytes, checksum: 371d5ed7eb12983532ae7a31f6dee7f9 (MD5) Previous issue date: 2017 / Os nanomateriais (NM) podem apresentar propriedades físicas, químicas e biológicas diferentes dos materiais convencionais. Isto pode acarretar em inúmeras incertezas quanto aos efeitos toxicológicos sobre os seres vivos e ao meio ambiente. As excelentes propriedades de alguns NM comparados aos seus análogos em escala micrométrica, molecular associado às suas amplas possibilidades de aplicações em diversas áreas tecnológicas promoveram o aumento significativo da produção de NM. Aliado a isto, ocorre um aumento exponencial do número de técnicos e pesquisadores expostos aos NM em laboratório desta forma o objetivo desta dissertação é identificar e comparar os riscos existentes para pesquisadores que sintetizam e/ou manipulam NM. Para tanto, foram realizados estudos em um laboratório de pesquisa universitária. Foram analisadas tarefas diárias envolvendo a síntese e manipulação de NM de dióxido de silício (SiO2) amorfo com duas morfologias distintas, sendo elas nanotubos de SiO2 (NTSiO2) e nanopartículas de SiO2 (NPSiO2) e suas versões funcionalizadas com uma molécula contendo grupos aminosilanos (NH2). Para analisar os riscos existentes foram utilizadas quatro metodologias de Controle de Bandas (CB), as quais são focadas em análises qualitativas do risco. Os níveis de exposição dos pesquisadores na maioria das tarefas aos quais os NM encontram-se nos estados físicos sólido e suspensão foram baixos, já com os NM no estado de pó particulado o nível de exposição foi alto. Entretanto, devido informações toxicológicas atuais, os perigos dos NM foram enquadrados como alto, o que resultou num alto nível dos riscos nas execuções das tarefas. Desta forma, foram sugeridas algumas medidas de mitigação para melhorar as condições de saúde e segurança do trabalho no laboratório. Os métodos CB-SST/Lab Nano e CB da ISO/TS 12901-2 foram os mais adequados para este estudo conforme critérios adotados.<br> / Abstract : Nanomaterials (NM) can show physical, chemical and biological properties regarding to the bulk materials. It can provide many uncertainties about the toxicological effects on live organisms and environment. The excellent properties of some NM compared to their analogues in micrometric, molecular scale associated to their wide possibilities of applications in several technological areas provided a significant increase in NM production. On the other hand, it also has favored an exponential increase of technicians and researchers exposed to NM in the laboratory thus the propose of this study is identify and compare the risks for researchers who manipulate and/ or synthesize NM. For this, studies were carried out in a university research laboratory Daily tasks were analyzed when the workers manipulated or synthesized the NM amorphous silicon dioxide (SiO2) of two types, silicon dioxide nanotubes (NTSiO2), and silicon dioxide nanoparticles (NPSiO2) and the aminosilanes functionalized versions (NH2). Four Control Band methods were applied, which are focused at risk qualitative analyzes. The levels of exposure of the researchers in most of the tasks to which the NM is in the solid and suspension physical states were low, whereas with NM in the particulate powder state the level of exposure was high. However due to current toxicological information attributed a high hazard, which resulted in a high level of risks of the tasks. So, we propose some mitigation measures to improve the occupational safety and health conditions in laboratory. We also have found that the CB-SST/Lab and CB- ISO/TS 12901-2 methods were the most suitable for application on studied laboratory according parameters apllied.

A síntese de sistemas nanoestruturados bidimensionais enterrados em matrizes sólidas têm atraído interesse em associação, por exemplo, com aplicações plasmônicas e magnéticas. Para ambas, as propriedades dos sistemas de nano-partículas (NPs) são fortemente dependentes em seus tamanhos, formas, densidade areal e ordem espacial do conjunto de NP. Espalhamento de íons de energia intermediaria (MEIS) é uma técnica de feixe de íons, que possui grande potencial na investigação de tais sistemas através do uso do software PowerMEIS. Este considera qualquer geometria, distribuição de tamanhos, composição e densidade das nanoestruturas. Porém, efeitos de Espalhamento Múltiplo (EM) e Espalhamento Plural (EP) não haviam ainda sido considerados em trabalhos anteriores. Estes efeitos podem ser importantes na análise de sistemas compostos por NPs enterradas e também para análises de MEIS com uso de íons mais pesados que He+, além de medidas a baixas energias. Para tal, um estudo do efeito de EM e EP em espectros de MEIS foi realizado, salientando-se a diferença dos dois processos de espalhamento. Neste trabalho, um algoritmo Monte Carlo para a simulação da perda de energia dos íons devido à efeitos de EM e EP foi incluído no software de simulação PowerMEIS. Os resultados mostram uma contribuição de efeitos de EM no caso de análises de sistemas 2D de NPs de Pb, entre 44 e 61 nm distantes da superfície, medidos por MEIS com íons de He+ com energias de 100 keV. A determinação do tamanho das NPs pela análise de MEIS foi afetada pela inclusão dos efeitos de EM, alcançando um valor mais próximo ao obtido por Microscopia de Transmissão de Elétrons (TEM). Simulações de EP de espectros de MEIS utilizando íons de He+ com 98,3 KeV sobre um filme de 12 nm de Pt depositado sobre substrato de Si exemplificam amostras onde os processos de EP possuem forte influência no espectro obtido. / The synthesis of 2-dimensional nanostructured systems buried into a solid matrix has attracted interest in connection e.g. with plasmonic or magnetic applications. For both, the properties of the nanoparticle (NP) system are strongly dependent on the size, shape, areal number density and spatial order of the NP set. Medium energy ion scattering (MEIS) is an ion beam characterization technique, which has great potentiality to investigate such kind of systems through the use of PowerMEIS software. Who considers any geometry, size distribution, composition and density of the nanostructures. However, Multiple Scattering (MS) and Plural Scattering (PS) effects have not been taken into account. These effects can be important for the analysis of systems composed by buried NPs and also for MEIS analysis using ions heavier than He+, measured at lower energies. For such, a study about the MS and PS effects in MEIS spectra was executed, stressing the difference between both scattering process. In this work, a Monte Carlo algorithm for the ion energy loss simulation due to MS and PS effects was included in the PowerMEIS simulation software. The results show a contribution of MS effects in case of the analysis of a 2D array of Pb NPs, distant from the surface between 44 and 61 nm, using 100 keV He + ions. The size determination of the NPs by the MEIS analysis was affected by the inclusion of MS effects, achieving a value closer to that obtained by Transmission Electron Microscopy (TEM). Simulations of PS effects in MEIS spectra, from 98,3 keV He+ on 12 nm Pt film deposited on Si substrate, ilustrates samples where PS process have great influence in the output spectra.

O tema geral desta tese é a utilização de técnicas ópticas de espectroscopia Raman não linear para análises de sistemas distintos. Especificamente, nos concentraremos na técnica de CARS multiplexado, introduzindo os princípios fundamentais e relatando a importância do tratamento de dados para a recuperação do espectro vibracional. Comprovamos que a técnica de CARS multiplexado é capaz de substituir a espectroscopia Raman convencional de maneira eficiente nas aplicações abordadas e apresentar diversas vantagens. Por fim, apresentamos outros trabalhos desenvolvidos durante o período de doutoramento relacionados à microscopia óptica em escala nanométrica. / The general theme of this thesis is the use of the nonlinear Raman spectroscopy techniques to analyze different systems. Specifically we will concentrate in the Multiplex CARS technique, introducing the fundamentals and relating the important role of the data processing to retrieve the vibrational spectrum. We show that multiplex CARS can substitute the conventional Raman spectroscopy efficiently in the discussed subjects and provide several advantages. Finally, we present others developed works during the doctorate period related with microscopy in nanometric scale.

Filmes de nanodiamante (NCD – do inglês nanocrystalline diamond) são de amplo interesse tecnológico uma vez que reúnem propriedades ímpares numa reduzida área. A dopagem desses filmes permite controlar sua condutividade elétrica e, utilizá-los no setor eletroquímico e no desenvolvimento de dispositivos eletrônicos. Usualmente, NCD são crescidos pelo método de deposição química a vapor (CVD – do inglês chemical vapor deposition) a partir de substratos de silício. Boro é incorporado controladamente à rede cristalina do diamante durante o processo CVD, a partir de fonte gasosa, num processo bastante complexo. Fontes de dopante no estado sólido e/ou líquido são possíveis de serem utilizadas desde que sejam realizadas adaptações nos reatores de deposição. Nesse contexto, esse trabalho consistiu no estudo da obtenção de procedimentos experimentais de crescimento e dopagem com boro de filmes NCD utilizando a técnica CVD mediante inserção de nitrogênio ao plasma reativo, substratos cerâmicos que permitam o crescimento autossustentado dos filmes e fonte de dopante sólida sem realização de adaptação do reator para, por conseguinte, caracterizar as propriedades dos filmes crescidos. Dentre os resultados obtidos, pode-se afirmar que os objetivos propostos foram alcançados, sendo possível estabelecer um método experimental para crescimento de NCD sobre zircônia, obter de rotas efetivas de dopagem leve dos filmes e a caracterização por diferentes técnicas analíticas, possibilitando a investigação de muitas de suas propriedades. / Nanocrystalline diamond films (NCD) are of great technological interest since they gather unique properties in a reduced area. Doping of these films allows control its electrical conductivity and enables its use in the electrochemical industry and in the development of electronic devices. Usually, NCD are grown by the method of chemical vapor deposition (CVD) from silicon substrates. Boron is incorporated into the diamond crystal lattice controllably during the CVD process from a gas source, by a complex procedure. Sources of dopant in the solid and/or liquid physical states are possible to be used since adjustments are made in the deposition reactors. In this context, this work consisted of the study of experimental procedures for obtaining growth and doping with boron of NCD films using CVD technique by insertion of nitrogen into the reactive plasma, ceramic substrates that allow the self-sustained growth of films and solid dopant source without performing any adjustment of the reactor for, therefore, characterize the properties of films grown. The results state that the goals have been achieved. It was possible to establish an experimental method for growing NCD by using zirconia substrates, to obtain effective routes of low doping of the films and characterization by different analytical techniques, enabling the investigation of many of their properties.

Esta tese trata da determinação do arranjo atômico de superfícies nanoestruturadas por difração de fotoelétrons, onde foram estudados os catalisadores modelo Au/Cr2O3/Pd(111) e Pt/Cr2O3/Ag(111), e as superfícies Cr2O3(0001) e SrTiO3(111). Os sistemas foram produzidos in situ por técnicas de deposição MBE (Molecular Beam Epitaxy), e as caracterizações foram baseadas em técnicas de Física de Superfícies, tais como, LEED (Low Energy Electron Diffraction), XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) e XPD (X-ray Photoelectron Diffraction). A composição dos filmes e suas espessuras foram determinadas por XPS. O ordenamento cristalográfico das superfícies foi averiguado com a técnica LEED. O estudo da estrutura cristalina e arranjo atômico das superfícies foram realizados com a técnica XPD, e as simulações computacionais feitas com o programa MSCD (Multiple Scattering Calculation of Diffraction). Este trabalho teve a vantagem de ser específico ao elemento, com informação a curto alcance obtido dos experimentos de XPD, e confirmado por uma abordagem de cálculo de espalhamento múltiplo com o MSCD. Os resultados mostraram que o sistema Cr2O3/Ag(111) apresentou superfície com orientação na direção [0001] e com terminação de oxigênio devido as condições de preparação usadas neste trabalho. Para o catalisador modelo Pt/Cr2O3/Ag(111), a deposição de Pt sobre a superfície do Cr2O3 formou estruturas com três monocamadas, com empacotamento fcc orientada na direção [111], e apresentou mudanças nas distâncias interplanares e atômicas laterais, se comparadas ao valor “bulk” do Pt. Os experimentos indicaram a formação de ilhas bidimensionais de Au, com empacotamento fcc orientado na direção [111] seguido de importante relaxação estrutural nas três camadas atômicas da superfície do catalisador modelo Au/Cr2O3/Pd(111). O método de preparação aplicado ao SrTiO3(111) formou uma superfície com a coexistência de duas estruturas, 30% com terminação de SrOx e 70% de TiO2, acompanhado de modificações nas distâncias interplanares da superfície. O conhecimento dos parâmetros estruturais e eletrônicos da superfície de óxidos de metais de transição e catalisadores modelo, e sua a relação com os métodos de preparação das amostras são primordiais, uma vez que tais modificações podem promover, influenciar e explicar fenômenos com aplicação tecnológica nas mais diversas áreas da ciência. / This thesis presents a determination of the atomic arrangement of nanostructured surfaces by photoelectron diffraction, where the model catalysts Pt/Cr2O3/Ag(111) and Au/Cr2O3/Pd(111), and the surfaces Cr2O3(0001) and SrTiO3(111) were studied. The model catalyst was produced in situ by MBE (Molecular Beam Epitaxy) deposition technique, and the characterizations were based on techniques of Surface Physics, such as LEED (Low Energy Electron Diffraction), XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) and XPD (X-ray Photoelectron Diffraction). The composition of the film was determined by XPS, the crystallographic ordering of the film was examined by LEED. The study of crystal structure and atomic arrangement of the surface was performed using XPD, and the computer simulations with MSCD (Multiple Scattering Calculation of Diffraction) program. This study had the advantage of be element-specific short-range order information obtained from XPD experiments, supported by a comprehensive multiple scattering calculation diffraction approach. The results show that the Cr2O3/Ag(111) was oriented along the [0001] direction with an oxygen surface termination under the preparation conditions used in the present work. For the model catalyst Pt/Cr2O3/Ag(111), the deposition of Pt atoms on the Cr2O3 surface formed a three-monolayer structures, fcc packed and oriented in the [111] direction, which presented changes in monolayer spacing and lateral atomic distance compared to the expected values for bulk Pt. The experiments indicated that the islands are constructed of two Au monolayers with fcc packed and oriented in the [111] direction and formed by the important structural relaxations in the three outermost atomic layers of the Au/Cr2O3/Ag(111) model catalyst surface. The method of preparation applied to SrTiO3(111), formed a surface with coexistence of both structures, 30% with termination in SrOx and 70% with termination in Ti, TiO2 predominantly on the top surface, followed by changes in the interplanar spacing of the surface. Knowledge of the structural and electronic parameters of the surfaces, such as transition metal oxide and model catalysts, and its relationship with the methods of sample preparation are the key, since such modifications can promote, influence and explain phenomena with technological application in several areas of science.