No presente trabalho estudaram-se catalisadores de ferro e cobalto imobilizados em líquidos iônicos organo-aluminatos aplicados para a reação de oligomerização de eteno. Inicialmente avaliaram-se complexos catiônicos de ferro e cobalto estudando-se o desempenho dos mesmos em várias temperaturas e co-catalisadores: EADC, DEAC, TEA e MAO (comercial). Os resultados obtidos com estes catalisadores de ferro e cobalto tiveram como referência o desempenho do sistema análogo de níquel. Observou-se que o desempenho destes catalisadores é fortemente influenciado pela temperatura da reação de oligomerização, assim como o cocatalisador utilizado. Na maioria dos casos, o aumento da temperatura resultou no aumento de atividade acompanhada de uma diminuição na seletividade em dimerização e em α-olefinas Quando MAO foi utilizado como ativador, obteve-se a maior seletividade na obtenção de α- olefinas. Na segunda parte do presente trabalho, catalisadores bis(imino)piridina de ferro e cobalto foram imobilizados no líquido iônico tetracloroaluminato de 1-butil-3-metilimidazólio e foram avaliados para a oligomerização de eteno utilizando MAO (sintetizado) como ativador. Os complexos de cobalto mostram-se ativos, com atividades na faixa de 3000 a 17000 h-1. Estes catalisadores apresentaram elevada seletividade para a dimerização de eteno a butenos, sendo o buteno-1 formado majoritariamente. / In this work iron and cobalt catalysts immobilized in ionic liquid organo-aluminates were studied and applied for the reaction of oligomerization of ethylene. Cationic coordination compounds of iron and cobalt were evaluated. The influence of temperature and nature of cocatalysts (EADC, DEAC, TEA and MAO) on activity and selectivity of the oligomerization reaction was evaluated. The results obtained with these catalysts were compared to the performance of the analog nickel catalyst. It was observed that the performance of these catalysts is strongly influenced by the temperature of the oligomerization reaction, as well as the cocatalyst used. In most cases, the increase in temperature resulted in increased activity accompanied by a decrease in selectivity for dimerization and for α-olefins. When MAO was used as activator, the highest selectivity in obtaining α-olefins was achieved. In the second stage of this work, bis(imino)pyridine iron and cobalt catalysts were immobilized in the ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium tetrachloroaluminate and were evaluated for the oligomerization of ethylene using MAO (synthesized) as activator. The complexes of cobalt were active, with activities ranging from 3000 to 17000 h-1. These catalysts showed high selectivity for the dimerization of ethylene to butenes and butene-1 was predominantly formed.

No presente trabalho estudaram-se catalisadores de ferro e cobalto imobilizados em líquidos iônicos organo-aluminatos aplicados para a reação de oligomerização de eteno. Inicialmente avaliaram-se complexos catiônicos de ferro e cobalto estudando-se o desempenho dos mesmos em várias temperaturas e co-catalisadores: EADC, DEAC, TEA e MAO (comercial). Os resultados obtidos com estes catalisadores de ferro e cobalto tiveram como referência o desempenho do sistema análogo de níquel. Observou-se que o desempenho destes catalisadores é fortemente influenciado pela temperatura da reação de oligomerização, assim como o cocatalisador utilizado. Na maioria dos casos, o aumento da temperatura resultou no aumento de atividade acompanhada de uma diminuição na seletividade em dimerização e em α-olefinas Quando MAO foi utilizado como ativador, obteve-se a maior seletividade na obtenção de α- olefinas. Na segunda parte do presente trabalho, catalisadores bis(imino)piridina de ferro e cobalto foram imobilizados no líquido iônico tetracloroaluminato de 1-butil-3-metilimidazólio e foram avaliados para a oligomerização de eteno utilizando MAO (sintetizado) como ativador. Os complexos de cobalto mostram-se ativos, com atividades na faixa de 3000 a 17000 h-1. Estes catalisadores apresentaram elevada seletividade para a dimerização de eteno a butenos, sendo o buteno-1 formado majoritariamente. / In this work iron and cobalt catalysts immobilized in ionic liquid organo-aluminates were studied and applied for the reaction of oligomerization of ethylene. Cationic coordination compounds of iron and cobalt were evaluated. The influence of temperature and nature of cocatalysts (EADC, DEAC, TEA and MAO) on activity and selectivity of the oligomerization reaction was evaluated. The results obtained with these catalysts were compared to the performance of the analog nickel catalyst. It was observed that the performance of these catalysts is strongly influenced by the temperature of the oligomerization reaction, as well as the cocatalyst used. In most cases, the increase in temperature resulted in increased activity accompanied by a decrease in selectivity for dimerization and for α-olefins. When MAO was used as activator, the highest selectivity in obtaining α-olefins was achieved. In the second stage of this work, bis(imino)pyridine iron and cobalt catalysts were immobilized in the ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium tetrachloroaluminate and were evaluated for the oligomerization of ethylene using MAO (synthesized) as activator. The complexes of cobalt were active, with activities ranging from 3000 to 17000 h-1. These catalysts showed high selectivity for the dimerization of ethylene to butenes and butene-1 was predominantly formed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2005 / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:29:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275685.pdf: 2446474 bytes, checksum: dc68acf2f009b907513b09e1486a1a41 (MD5) / Complexos de metais de transição com ligantes binucleantes têm sido descritos como modelos para o sítio ativo de inúmeras metaloenzimas. No entanto, algumas delas apresentam sítios bastante difíceis de modelar, devido à sua alta complexidade, tais como as fosfatases ácidas púrpuras (PAP's), que, in vitro, catalisam a hidrólise de ésteres e anidridos fosfóricos. Estas apresentam um sítio ativo binuclear, com conteúdo metálico variável, contendo um átomo de FeIII e um outro metal MII = Fe, Zn ou Mn. Neste trabalho esta descrita a síntese e caracterização de 3 novos complexos com o ligante N, O doador 2 - [ N - ( 2 - piridilmetil ) ( carboxiamidometil ) aminometil ] - 4 - metil - 6 - [ N - ( 2 - hidroxibenzil ) ( 2 - piridilmetil ) aminometil ] fenol (H2L), que contem um grupamento amida visando mimetizar o resíduo de asparagina presente no sítio ativo da enzima.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T20:19:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274153.pdf: 6079433 bytes, checksum: 332ab0e5dce5e21a0104ba4b37773a4f (MD5) / Um composto com efeito magnetocalórico (EMC), à base de manganês (Mn) e composição MnFeP1-xAsx, tem mostrado propriedades promissoras para aplicações em refrigeração magnética a temperatura ambiente. No entanto, devido à toxicidade do arsênico (As), foi proposto neste trabalho estudar a substituição deste elemento por átomos de silício (Si), germânio (Ge) e alumínio (Al) na liga original à base de Mn. As amostras para esta pesquisa foram sintetizadas por reação em estado sólido através da técnica de mecano-síntese utilizando um moinho de bolas de alta energia e, posterior homogeneização térmica a altas temperaturas. Foram sintetizados com sucesso os compostos MnFeP0.6Si0.4-xGex, que cristalizaram na fase hexagonal do tipo Fe2P, a qual apresenta o EMC, porém, com a presença de fases secundárias. No entanto, estes materiais apresentaram uma transição de fase magnética ao redor da temperatura ambiente. Além disso, foi investigada a variação do tempo de mecano-síntese para o composto MnFeP0.6Si0.3Ge0.1, no qual foi detectada a ocorrência de uma reação após 20 horas de mecano-síntese devido à transformação de fase dos elementos puros na fase hexagonal do tipo Fe2P. Após o tratamento térmico, todas as amostras com mais de uma hora de mecano-síntese cristalizaram na fase hexagonal. A caracterização magnética destas amostras mostrou uma melhoria das propriedades quando aumentado o tempo de mecano-síntese e, o cálculo da variação de entropia magnética resultou num valor de 14 J/kg K para um campo magnético aplicado de 2 T. Estudou-se também a variação da proporção dos metais de transição por meio da síntese dos compostos Mn1-xFe1+xP0,6Si0,3Ge0,1, que com 20 horas de mecano-síntese e o tratamento térmico cristalizaram na fase desejada, com uma pequena proporção de fase secundária. Os resultados termo-magnéticos mostraram que o aumento da proporção de Fe conduz a um aumento da temperatura de Curie da liga, bem como uma diminuição da histerese térmica. No entanto, a variação da proporção dos metais de transição reduz o valor absoluto da variação de entropia magnética. Na última parte deste trabalho foi estudada a substituição do Si e Ge por átomos de Al em ligas com conhecido EMC. Porém, a adição deste elemento na liga promove a formação de fases secundárias e uma queda nos valores das propriedades magnetocalóricas das ligas. / A Mn-based compound with composition MnFeP1-xAsx has shown a magnetocaloric effect (MCE) and promising properties for magnetic refrigeration applications at room-temperature. However, due to arsenic (As) toxicity its substitution for other elements such as silicon (Si), germanium (Ge) and aluminum (Al) was proposed to be strategic. The samples were synthesized by a solid state reaction by mechanical alloying processing using a high energy ball mill and further heat treatment at high temperatures. The compounds MnFeP0.6Si0.4-xGex were synthesized and they crystallized on the hexagonal Fe2P-struture, which shows the MCE, but secondary phases were also formed. However, these compounds show a magnetic phase transition around room-temperature. Besides, it was researched the ball milling time during the mechanical alloying for the compound MnFeP0.6Si0.3Ge0.1, in which an occurrence of a reaction was detected after 20 hours milling due to the phase transformation of the raw materials into the Fe2P-structure. After heat treatment, all the samples with more than one hour ball milling crystallized on the desired structure. Magnetic characterization of these samples showed an improvement of the properties when the ball milling time is increased. The magnetic entropy change was calculated on a 2 T apply magnetic field revealed a value of 14 J/kg K. It was also studied the variation of the transition-metals ratio on the compounds Mn1-xFe1+xP0,6Si0,3Ge0,1, where it was found that after 20 hours ball milling and heat treatment they crystallized on the hexagonal structure with a small proportion of secondary phase. Thermo-magnetic results confirmed that the addition of Fe leads to an increase of the Curie temperature, as well as a decrease of thermal hysteresis. Although, when modifying the stoichiometric alloy by the addition of Fe and Mn, the absolute value of the magnetic entropy change is lowered. On the last part of this work, it was carried out a substitution of Si and Ge by atoms of Al on alloys with known MCE. However, addition of this element promotes the formation of secondary phases and the drop of the magnetocaloric properties of the alloy.

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.

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.

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.

[pt] Dicalcogenetos de metais de transição, como dissulfeto de molibdênio, disseleneto de tungstênio, entre outros exibem muitas propriedades interessantes que fazem os materiais desta família boas perspectivas para aplicações futuras, especialmente em diversas applicações da optoeletrônica, desde telecomunicações até medicina, devido à interessante transição de gap de banda indireta para direta que ocorre quando se isola uma única camada destes materiais. Um dos objetivos desta tese é: explorando essa propriedade e modificando a estrutura da dissulfeto de tungstênio usando um método simples e confiável de modificação estrutural, pode-se aprimorar as propriedades dos materiais de forma eficiente, bem como desenvolver novas maneiras de caracterizar esse material e suas modificações, em particular, a determinação de um parâmetro chave para aplicações de WS2, o número de camadas, usando espectroscopia Raman. Neste caso, o tratamento de plasma melhorou a intensidade de fotoemissão em 34 por cento além de p-dopar os cristais monocamada, abrindo portas para a realização de dispositivos baseados em WS2. Além disso, desenvolvemos um método de discriminação de monocamadas que é independente de tensão aplicada, modificação strutural ou dopagem. / [en] Transition metal dichalcogenides, such as molybdenum disulfide, tungsten disulfide, and others exhibit many interesting properties. Such properties make them good prospects for future applications, especially in optoelectronics. From telecommunication to medicine, due to the interesting indirect-to-direct band-gap transition, one isolates a single layer of the material. One of the goals of this thesis is to modify the structure of tungsten disulfide using a simple, reliable, structural modification approach, i.e., plasma treatment. In this way, we were able to enhance the materials luminescence emission intensity up to 34 percent. Also, this treatment pdoped the monolayer structures, opening doors for the realization of devices. Another objective of this work is to develop new ways to characterize this material, particularly the determination of a critical parameter for WS2 applications, the number of layers, using Raman spectroscopy, where we developed a efficient method to discriminate monolayers independently of induced strain, structure modification and doping.

[pt] Materiais nanoestruturados tem um espaço proeminente nos avanços tecnológicos devido a suas propriedades físicas e químicas que podem ser bem diferentes das encontradas no mesmo material em forma de bulk. Na primeira parte desta tese foram investigados, como centros espalhadores em laser aleatório (RL) materiais nanoestruturados naturais, como exemplo disso são o quartzito e a celulose. Nesse contexto, usamos celulose e o quartzito como centros espalhadores de lasers aleatórios, em suspensão com etileno glicol, com o intuito de caracterizar esses sistemas como lasers aleatórios, definindo-se o limiar laser e a variação da largura a meia altura do espectro de emissão laser. São apresentadas também outras configurações do laser aleatório como o filme espesso de celulose e onda guiada com suspensão de quartzito. Uma outra área de pesquisa com grande impulso, após a descoberta do grafeno, é aquela associada aos materiais 2D, tais como os Dicalcogenetos de Metais de Transição (TMDs). Na segunda parte desta tese está relacionada com a caracterização de propriedades ópticas não lineares (ONL) que tem uma enorme importância para aplicações de materiais 2D em dispositivos optoeletrônicos e em nanofotônica. Já na segunda parte dessa tese foram caracterizadas as propriedades de ONL térmica e eletrônica de materiais do tipo TMDs, para a determinação dos valores do índice de refração não linear e o coeficiente de absorção não linear desses materiais, usando a técnica de varredura Z (Z-Scan). / [en] Nanostructured materials have a prominent place in technological advances due to their physical and chemical properties that can be quite different from those found in the same material in bulk form. In the first part of this thesis, random laser scattering centers (RL) were investigated. natural nanostructured materials such as quartzite and cellulose. In this context, we used cellulose and quartzite as scattering centers for random lasers, suspended with ethylene glycol, to characterize these systems defining the laser threshold and full width half maximum (FWHM) of these random lasers. Other random laser configurations are also presented, such as thick cellulose film and guided wave with quartzite suspension. Another area of research with great impetus, after the discovery of graphene, is that associated with 2D materials, such as Transition Metal Dichalcogenides (TMDs). The second part of this thesis is related to the characterization of nonlinear optical properties (NLO) which is of enormous importance for applications of 2D materials in optoelectronic devices and in nanophotonics. In the second part of this thesis, the thermal and electronic NLO properties of TMD-type materials were characterized, to determine the values of the nonlinear refractive index and the nonlinear absorption coefficient of these materials, using the Z- scan technique.

[pt] O objetivo deste trabalho foi desenvolver métodos eficientes e reprodutíveis de crescimento de monocamadas de WS2, MoS2 e outras heteroestruturas verticais por deposição química em fase de vapor à pressão atmosférica (APCVD). A monocamada separada destes materiais tem grande importância na fabricação de novos dispositivos óticos e Nano eletrônicos. Dispositivos finos e de baixo custo necessitam temperaturas em torno de 800 graus celsius, o que é um problema para aplicações mencionadas acima. Nesta tese, nós propusemos uma nova rota usando APCVD para crescer monocamadas de MoS2 a 550 graus celsius, usando sódio como catalisador. Nós produzimos monocristais e poli cristais controlando a razão de precursores NaNO3/MoO3 e tempo de crescimento. Usando cálculos de primeiros princípios, mostramos que o sódio atua como centro de nucleação para o processo de síntese. A razão de precursores é crucial para diminuir a energia de formação e a temperatura de síntese. Cálculos de primeiros princípios e experimentos concordam que uma razão ideal é em torno de 0.3, proporcionando uma queda de 250 graus celsius na temperatura de crescimento. Nós investigamos as amostras crescidas por APCVD usando espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios-X, microscopia de força atômica, espectroscopia Raman, fotoluminescência e mediadas de transporte. Dicalcogenetos de metais de transição (TMD) dispostos em poucas camadas permitem-nos criar materiais e estudar novos fenômenos físicos. A sequência de empilhamento dos TMDs pode modificar suas propriedades opticas e elétricas. Também sintetizamos poucas camadas de MoS2 e WS2 usando APCVD. Duas e três camadas de WS2, MoS2 e suas heteroestruturas verticais foram caracterizadas através de geração de segundo harmônico (SHG). SHG mostra que as bicamadas crescidas com ângulos de rotação relativos de 0 grau e 60 graus possuem diferentes fases de empilhamento. O SHG do empilhamento bicamada com ângulo relativo de 0 graus aumentos, enquanto para amostras com empilhamento de 60 graus foi zerado. Este comportamento do SHG sugere que duas camadas de MoS2 ou WS2, quando empilhados a 0 graus não possuem simetria de inversão para 3R(AB) entre as camadas inferiores e superiores, enquanto as camadas de 60 graus possuem simetria de inversão (centrossimétricas) e possuem empilhamento na forma 2H(AA). Finalmente, dispositivos foram fabricados em amostras de boa qualidade para a investigação de sua performance elétrica. Os dispositivos mostram comportamento típico tipo-n e sua mobilidade foi estimada a partir das curvas de transporte. A dependência dos modos Raman das nossas amostras de heteroestruturas também foi estudada. Aplicando uma tensão nos dispositivos, o modo A1 mostrou um desvio para o azul e um novo modo surge em 410 cm-1, atribuídos defeitos (D) no cristal. / [en] The aim of this work was to develop reliable and repeatable methods for growing high-quality monolayer MoS2, WS2, and their vertical heterostructure by atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) technique. The monolayer of these materials have vital importance in the fabrication of new optical and nanoelectronic devices. Thin and low-cost devices have increased the demand for new synthesis processes. Usually, the synthesis requires temperatures around 800 Celsius degrees, which is an issue for applications mentioned above. In this thesis, we propose a new route using the APCVD technique to grow monolayers of MoS2 at 550 Celsius degrees mediated by sodium as a catalyst. We have produced single crystals and polycrystals by controlling the NaNO3/MoO3 precursor s ratio and growth time. Using first-principles calculations, we find out that sodium is the nucleation site of the growth process. The precursor s ratio is crucial to decrease the energy formation and the synthesis temperature. Firstprinciples calculations and experiments agree with the ideal precursor s rate of 0.3 and with the decrease of the synthesis temperature of 250 Celsius degrees. We investigated the CVD grown sample with X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, Raman spectroscopy, photoluminescence spectroscopy, and transport experiments. Few layers of TMDs allow us to create new materials and find new physical phenomena. The stacking sequence in few-layer TMDs can significantly impact on their electrical and optical properties.We also synthesized few layers of MoS2 and WS2 via APCVD. Two and three layers of MoS2, WS2, and their vertical heterostructures were characterized by second harmonic generation (SHG). The SHG shows that the layers in bilayers grow with 0 degrees or 60 degrees has different phase stacking. The SHG from 0 degrees stacked bilayer has increased when compared to monolayer, while the generated signal from bilayer with 60 degrees stacking is zero. This behavior of SHG suggests that the two layers of MoS2 or WS2 when stacked at 0 degrees have no inversion symmetry to 3R(AB) phase stacking between the top layer and the bottom layer. While when stacked with 60 degrees has inversion symmetry (Centrosymmetric) and have 2H(AA0) phase stacking. Finally, the devices were fabricated on good quality samples to investigate their electrical performance. The fabricated devices show typical n-type behavior and mobility was estimated by measuring transport curves. The dependence of Raman modes of our heterostructure device with electron doping was also studied. By applying a voltage across our device the A1 mode shows blueshift and a new mode emerges at ~ 410 cm-1, which is attributed to the defects (D) in the crystal.