Neste trabalho estuda-se a formação de novas fases de carbono amorfo através da irradiação iônica de filmes de fulereno, a-C e a-C:H polimérico. Os efeitos da irradiação iônica na modificação das propriedades ópticas e mecânicas dos filmes de carbono irradiados são analisados de forma correlacionada com as alterações estruturais a nivel atômico. O estudo envolve tanto a análise dos danos induzidos no fulereno pela irradiação iônica a baixas fluências, correspondendo a baixas densidades de energia depositada, quanto a investigação das propriedades físico-químicas das fases amorfas obtidas após irradiações dos filmes de fulereno, a-C e a-C:H com altas densidades de energia depositada. As propriedades ópticas, mecânicas e estruturais das amostras são analisadas através de técnicas de espectroscopia Raman e infravermelho, espectrofotometria UV-VIS-NIR, microscopias ópticas e de força atômica, nanoindentação e técnicas de análise por feixe de íons, tais como retroespalhamento Rutherford e análises por reação nuclear. As irradiações produzem profundas modificações nas amostras de fulereno, a-C e a-C:H, e por conseqüência significativas alterações em suas propriedades ópticas e mecânicas. Após máximas fluências de irradiação fases amorfas rígidas (com dureza de 14 e 17 GPa) e com baixos gaps ópticos (0,2 e 0,5 eV) são formadas. Estas estruturas não usuais correspondem a arranjos atômicos com 90 a 100% de estados sp2. Em geral fases sp2 são planares e apresentam baixa dureza, como predito pelo modelo de “cluster”. Entretanto, os resultados experimentais mostram que as propriedades elásticas das novas fases formadas são alcançadas através da criação de uma estrutura sp2 tridimensional. A indução de altas distorções angulares, através da irradiação iônica, possibilita a formação de anéis de carbono não hexagonais, tais como pentágonos e heptágonos, permitindo assim a curvatura da estrutura. Utilizando um modelo de contagem de vínculos é feita uma análise comparativa entre a topologia (estrutura geométrica) de ligações C-sp2 e as propriedades nanomecânicas. São comparados os efeitos de estruturas sp2 planares e tridimensionais (aleatórias) no processo de contagem de vínculos e, conseqüentemente, nas propriedades elásticas de cada sistema. Os resultados mostram que as boas propriedades mecânicas das novas fases de carbono formadas seguem as predições do modelo de vínculos para uma rede atômica sp2 tridimensional. A formação de uma fase amorfa dura e 100% sp2 representa uma importante conquista na procura de novas estruturas rígidas de carbono. A síntese da estrutura desordenada sp2 tridimensional e vinculada aqui apresentada é bastante incomum na literatura. O presente trabalho mostra que o processo de não-equilíbrio de deposição de energia durante a irradiação iônica permite a formação de distorções angulares nas ligações sp2-C, possibilitando a criação de estruturas grafíticas tridimensionais. / The formation of new carbon amorphous phases through the ion irradiation of fullerene, a-C and polymeric a-C:H films is presented. The ion irradiation effects on the optical and mechanical properties modifications of the irradiated carbon films are analysed and correlated with the structural alterations at the atomic level. This study involves the analysis of the induced damages in C60 by the ion irradiation at low fluences, corresponding to low deposited energy densities, as well as the investigation of the physical and chemical properties in the amorphous phases obtained after irradiation of three carbon films, with high deposited energy densities. The optical, mechanical and structural properties of the samples are analysed through the Raman and FTIR spectroscopy, AFM, nanoindentation and ion beam analysis technniques such as Rutherford backscattering and nuclear reaction analysis. The irradiation produces deep modifications on the C60, a-C and a-C:H films, and, as a consequence, significant alterations in their optical and mechanical properties. After high fluences of irradiation, rigid amorphous phases with hardness of 14-17 GPa and with low optical gaps of 0,2 to 0,5 eV are produced. These unusual structures correspond to atomic arrangements with 90 to 100% of sp2 phases. In general, sp2 phases are organized in planar form and show low hardness, as predicted by the cluster model. However, the experimental results show that the elastic properties of the produced new phases are due to the creation of a three-dimensional sp2 structure. The generated high bond angle distortions by the ion irradiation induces the formation of non hexagonal carbon rings, such as pentagons and heptagons, allowing therefore the formation of curved sp2 structures. A comparative analysis between the C-sp2 bonds topology (geometric structure) and the nanomechanic properties is made using a constraint-counting model. The effect of the flat and three-dimensional (aleatory) sp2 structures on the counting of the constraints and consequently on the elastic properties of each system are analysed. The results show that the improved mechanical properties of the newly produced carbon phases follow the predictions of the constraint-counting model for an atomic three-dimensional sp2 network. The formation of a hard and 100% amorphous phase represents an important conquest in the search of new rigid carbon structures. The synthesis of a three-dimensional and constrainted sp2 disordered structure presented here is uncommon in the literature. Our work shows that the non-equilibrium process of energy deposition during ion irradiation allows the formation of angular distortions on the sp2-C bonds, making the creation of three-dimensional graphite structures possible.

Diferentes nanoestruturas formadas em dióxido de titânio possuem grande influência nas propriedades de uma ampla variedade de aplicações. Em alguns casos é desejável produzir uma estrutura porosa com uma fase rutilo estável, ou em outros uma estrutura tubular com uma fase metaestável anatase. A transformação de uma estrutura porosa para uma tubular ainda não é completamente entendida, contudo muitos avanços foram realizados no sentido de entender a cinética físicoquímica para a formação destes materiais. As transformações de fase rutilo-anatase são conhecidas por serem afetadas pela influência da temperatura. Vários métodos são conhecidos por formar nanoestruturas, como sol-gel e Deposição Química por Vapor (CVD). O foco deste trabalho é criar nanoestruturas através de uma célula eletroquímica por anodização. A anodização tem se mostrado como uma técnica com custo reduzido para produção de materiais nanoestruturados, e que possui um grande controle sobre variáveis relacionadas ao processo. Contudo, os efeitos das variáveis de controle sobre as estruturas produzidas ainda não foram totalmente entendidos e correlacionados. Com isso, torna-se necessário detalhar o processo de formação de poros/tubos relacionando-os com parâmetros como: tensão aplicada, concentração eletrolítica, tratamento térmico e tamanho de grão. Amostras massivas (folha) e na forma de filmes de titânio comercialmente puro foram submetidas ao processo de anodização e analisados por MEV, DRX e ERD. / Different nanostructures formed in TiO2 possess great influence in the properties of a wide variety of applications. In some cases the phase rutile is desirable to produce a porous structure with a steady phase, or in others a tubular structure with a metastable phase anatase. The transformation of a porous structure or a tubular is not yet completely understood, however many advances had been carried through to understand the physicist-chemistry kinetic in the formation of these materials. The transformation of phase rutile/anatase is known by being affected by the influence of the temperature. Some methods are known by forming nanostructures, as Sol-Gel and Chemical Vapor Deposition. The focus of this work is to create nanostructures through an electrochemical cell using anodization method. The anodizing technique has shown as to be inexpensive to produce nanostructured materials, and gives a great control over a number of variables related to the process. However, the effect of the control variables on the produced structures had not been yet fully understood and correlated. With this, is necessary to detail the process of formation of pores/tubes, and relate the formation with parameters as: applied tension, electrolytic concentration, thermal treatment and grain influence. Bulk and films of commercially pure titanium had been submitted to the anodizing process and analyzed by SEM, XRD and DRS techniques.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:50:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5274_1.pdf: 8726665 bytes, checksum: e50767e212c9c4ee6091073068ab87d4 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho teve como objetivo a preparação e caracterização de um material híbrido constituído por um filme nanoestruturado de prata autoformado através da difusão térmica de nanopartículas de prata, em um substrato ativo de vidro oxifluoreto. A particularidade do mecanismo utilizado na obtenção do filme de prata suportado na matriz vítrea consiste em um processo bottom-up em que o precursor do filme é introduzido na própria composição deste substrato, na forma iônica. O material híbrido é composto por uma matriz vítrea PbF2-GeO2- Al2O3 contendo AgF, Ag2O ou AgNO3. As amostras vítreas foram obtidas pela fusão dos reagentes em forno resistivo. O filme de prata nanoestruturado, com aparência metálica, foi crescido, na superfície das amostras durante tratamento térmico em torno da temperatura de transição vítrea (Tg). A caracterização das amostras foi realizada por calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de raios-X de pó, microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raio-X (EDS) e fotoeletrônica de raios-X (XPS). As análises de DSC sugerem que os íons de prata fazem parte da rede vítrea. Determinou-se o parâmetro de estabilidade de Saad e Poulain (S), que indicaram que a adição de prata na matriz vítrea aumenta sua estabilidade contra a desvitrificação. Por meio das imagens de AFM com medidas de rugosidade média (Ra) em áreas selecionadas na imagem, foi possível monitorar o crescimento dos filmes de prata nanoestruturados, em função do tempo de tratamento térmico em torno da Tg. As análises de MEV mostraram que o filme formado na superfície destas amostras apresenta uma nanoestrutura não-contínua, provavelmente sendo esta a razão da altíssima resistividade elétrica do filme. Entretanto, foi possível obter imagens por MEV dessas amostras, após a formação do filme de prata, sem necessidade de recobrimento por material condutor, sugerindo uma condutividade elétrica local. As análises de EDS e XPS confirmaram que a formação do filme de prata ocorre por meio de um processo de difusão de nanopartículas do interior para superfície das amostras. A análise de XPS também mostrou que o filme é constituído de prata metálica. O filme é resultado do processo bottom-up que se inicia com a redução da prata iônica, seguido de nucleação, crescimento e migração de nanopartículas metálicas. Pretende-se utilizar este novo material como substrato ativo para dispositivos nanoestruturados

Orientadores: Julio Cesar Hadler Neto e Pedro Jose Iunes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-11T13:08:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vellame_IgorAlencar_M.pdf: 65129238 bytes, checksum: 6de747c41ecd760b5c0222e6d9b5b065 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho desenvolveu o estudo da evolução geométrica de traços da fissão induzida do isótopo 235U em um vidro da categoria soda-lime. Para isto foi necessário conhecer o modelo geométrico para a evolução de traços de fissão em materiais isotrópicos. Este modelo tem como base a competição entre duas taxas de ataque químico: uma no material ( VB); e outra nas trajetórias dos fragmentos no material ( VT). Este ataque químico é utilizado para alargar os traços com a finalidade de observá-los em um microscópio óptico. As técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura e de Microscopia de Força Atômica foram utilizadas para realizar medidas com maior resolução e durante os primeiros estáagios do ataque químico. Filmes de urânio foram produzidos para serem acoplados a uma montagem que também contém um colimador e um vidro. Esta montagem foi bombardeada por nêutrons térmicos em um reator nuclear. Cálculos da perda de energia dos fragmentos nas montagens foram simulados por um software. Medidas dos diâmetros e dos ângulos das paredes dos traços foram feitas. Recobrir parte da superfície do vidro com um material que não é corroído durante o ataque permitiu medir a taxa de ataque no material, VB= (0,113 ± 0,003) µm/s. Dois valores foram obtidos para a razão entre as taxas: Vdiametro= 1,66 ± 0,07; e Vprofundidade= 1,31 ± 0,09. O primeiro valor foi calculado pelo modelo utilizando as medidas dos diâmetros. Já o segundo valor foi calculado pelas profundidades obtidas indiretamente com o Microscópio de Força Atômica. Com estes valores constantes, chegou-se à conclusão de que o efeito causado pela passagem de um fragmento de fissão no vidro é a formação de um cilindro contínuo de danos. O resultado deste trabalho tem grande importância para modelos de annealing que supoem esta estrutura para os traços latentes / Abstract: A study on the geometric evolution of 235U induced fission tracks in a soda-lime glass was made. It was necessary to know about the geometric model for structure evolution of fission tracks in isotropic materials. This model is based on the competition of two chemical etching rates: one in the bulk material (VB) and another in each fragment trajectory (VT). This etching is generally used for track observation in an optical micro-scope. Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM) were used because of the better resolution and for measurements at short etching times. Uranium films were produced and coupled to each glass trough an acrylic piece (collimator). Irradiated by thermal neutrons the film emits fragments. Energy loss calculations were simulated by SRIM software. Track diameters and wall angles were measured. The rate VB= (0,113 ± 0,003) µm/s were measured by recovering part of the glass surface with a non-etching material. Two values were obtained for the ratio between the etching rates: Vdiam= 1,66 ± 0,07 and Vdepth= 1,31 ± 0,09. The model was used to calculate the first value with the diameters measurements. The second one was obtained by indirect depth measurements with AFM. Thus, with all these constant values we can consider that the effect produced by fission fragments traversing a soda-lime glass is the production of a homogeneus cylinder of damage. This result is very important for annealing models / Mestrado / Física Nuclear / Mestre em Física

Orientador: Monica Alonso Cotta / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-11T21:43:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NarvaezGonzalez_AngelaCarolina_M.pdf: 14145813 bytes, checksum: 31ac8f1ebde240684c9bbe88b9c9b7a7 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: As propriedades elétricas de nanofios (InAs, InP, InP-InAs-InP, InAsP) individuais e em junções foram estudadas implementando simultaneamente as técnicas Non Contact Atomic Force Microscopy NC-AFM (para aquisição da topografia) e Amplitude-sensitive Modulated Kelvin Probe Microscopy AM-KPFM (fornece medidas do Potencial de Superfície), permitindo correlacionar as propriedades elétricas com a estrutura da amostra. Em particular, o comportamento do Potencial de Superfície (PS) em função do diâmetro do nanofio foi investigado e utilizado na identificação do material que o compõe. Em uma primeira etapa, a técnica AM-KPFM foi caracterizada, principalmente em termos de resolução para análise de nano-objetos. Nossos resultados evidenciaram um fator de escala presente associado à eletrônica do equipamento, que somente permitiu realizar uma análise qualitativa dos dados adquiridos. Além disso, foi observada uma diminuição no contraste nas medidas elétricas quando o tamanho do objeto analisado diminui. Medidas em nanofios individuais de InP e InAs permitiram estabelecer que há uma queda no PS quando o diâmetro do fio diminui. Este comportamento é o resultado de duas contribuições: a perda no contraste (efeito de tamanho na medida) e o incremento local da função trabalho, que poderíamos associar ao aumento da proporção entre a carga superficial e a carga no interior do fio. Nas junções, há um aumento no PS na região da junção, indicando a formação de uma barreira de energia associada à acumulção de carga. Isto isola as junções do comportamento típico observado em nanofios individuais. Medidas em junções montadas em dispositivos poderiam complementar o estudo deste tipo de configurações. A caracterização do PS em função do diâmetro para os nanofios de InP e InAs permitiu a identificação do material (InAs ou InP) presente ao longo dos fios heteroestruturados de InP-InAs-InP, mostrando também a presença da nanopartícula de ouro usada como catalisador no crescimento. Os contrastes no PS ao longo do fio não se correlacionam diretamente às imagens de Microscopia Eletrônica de Transmissão, sugerindo que a interface elétrica é diferente da metalúrgica. Nos nanofios de InAsP, pelo contrário, os dados obtidos indicam a formação de uma liga ternária / Abstract: The electric properties of InAs, InP, InP-InAs-InP and InAsP nanowires (NWs) -assembled both individually and in junctions - were studied by simultaneous imple-mentation of Non Contact Atomic Force Microscopy NC-AFM (for topography) and Amplitude-sensitive Modulated Kelvin Probe Microscopy AM-KPFM (for Surface Potential distribution), obtaining spatially resolved electrical measurements of the sample structure. In particular, the SP vs NW diameter behavior was investigated and used to identify the material composing the nanowires. In a first approach, AM-KPFM was characterized mainly in terms of resolution for the analysis of the nano-objects. Our results suggest there is a scale factor on our measurements associated to the equipment electronics, that limited our discussion to a qualitative interpretation of the acquired data. Also, a contrast decrease on SP measurements was observed when the size of the object is reduced, comparatively to the tip. The experimental results on individual InAs and InP nanowires showed a SP saturation level (SPsat) below which SP drops with the NW diameter. This behavior came from at least two contributions: a loss of SP contrast due to object/tip size effects and a local increment on work function, that we associate to the larger surface/volume ratio close to the NW tip which makes the material more intrinsic. For NWs on junctions, a larger SP value is correlated to the regions where the junction is formed, possibly due to charge accumulation. Measurements of junctions assembled on devices could complement the study of this kind of structures. The SP vs diameter characterization of InAs and InP nanowires also allowed the identification of the material along the heterostructured InP-InAs-InP nanowire, showing the presence of the Au nanoparticle used to catalyze the growth. The SP image is not directly correlated with HR-TEM images, suggesting that electric and metallurgic interfaces are not the same. For InAsP nanowires, the acquired data indicate the formation of an homogeneous ternary alloy / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Este trabalho visou investigar as interações entre enzimas e polímeros em solução e a adsorção das mesmas sobre superfícies sólidas e para isto foi dividido em duas partes distintas. Na primeira parte a influência do poli(etileno glicol) (PEG), polímero considerado inerte e utilizado em muitos processosbiotecnológicos, na atividade enzimática e na conformação estrutural de enzimas foi estudada através de medidas de espectrofotometria- UV, calorimetria e espalhamento de raio-X de baixo ângulo (SAXS). Foram escolhidas neste estudo as enzimas glicose-6-fosfato desidrogenase (G-6-PDH) e hexoquinase (HK), que são enzimas largamente aplicadas em análises clínicas na determinação de glicose no sangue, e também a enzima álcool desidrogenase (AD), utilizada para determinação de concentração de álcool. Foram obtidos resultados quantitativos, numa faixa de baixa concentração de enzima, que indicam uma forte influência de PEG na atividade das enzimas estudadas. Medidas de calorimetria revelaram que PEG interage não só com a enzima em estudo mas também com a coenzima NADP+. Numa faixa de concentração maior, os resultados de SAXS mostraram que PEG exerce também um efeito significativo no processo de agregação das enzimas. Acima de tudo, foi evidenciado neste estudo que PEG não pode ser tratado como um polímero inerte, pois ele interfere na atividade e conformação de enzimas. As enzimas são macromoléculas complexas e PEG interage de forma diferenciada com cada enzima, merecendo atenção especial caso a caso. Na segunda parte do trabalho, o estudo da adsorção de hexoquinase (HK) e creatina fosfoquinase (CPK) sobre lâminas de silício foi realizado através de medidas de ângulo de contato, elipsometria in situ e microscopia de força atômica (AFM) em água. A CPK é uma enzima bastante utilizada em kits de determinação de creatina no sangue e no diagnóstico de desordens musculares. Este trabalho revelou que o mecanismo de adsorção de CPK sobre silício depende fortemente do pH. Em pH 4, 7 ou 9 CPK adsorveu mantendo a mesma conformação que tinha em solução. Medidas de espectrofotometria UV-Vis revelaram uma mudança no pH ótimo para atividade enzimática de CPK de 6,8 para 9 após adsorção. A HK imobilizada em esferas de vidro mostrou atividade maior do que HK imobilizada nas placas. A reutilização das esferas e placas recobertas com HK foi testada e observou-se que as atividades das enzimas adsorvidas no substrato esférico foram mantidas. Entretanto, nas placas revestidas a atividade foi perdida. As enzimas imobilizadas sobre esferas puderam ser reutilizadas pelo menos 3 vezes, mantendo a atividade por um período de até 3 semanas. / This work aimed to investigate the interactions between enzymes and polymers in solution and also the adsorption behavior of these enzymes on solid surfaces. For that reason it was divided into two parts. In the first part, the influence of poly(ethylene glycol) (PEG), a polymer considered inert and utilized in several biotechnological processes, on the enzymatic activity and structure of the enzyme was studied by means of UV spectrophotometry, calorimetric titration, circular dichroism (CD) and small angle X-ray scattering (SAXS). Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G-6-PDH) and hexokinase (HK) were chosen because of their large application in clinical analysis for determination of glucose in the blood strain. Alcohol dehydrogenase (AD), which is widely used to determine alcohol concentration in various samples, was also used. Quantitative results, in a low enzyme concentration range, indicated a strong influence of PEG on the enzymes activity. The calorimetric measurements revealed no favorable interactions between enzyme and polymer, but indicated favorable interactions between PEG and co-enzyme NADP+. In a higher concentration range, SAXS results showed that PEG also exerts a significant effect on the enzyme aggregation process. This work showed that PEG shall no longer be treated as an inert polymer since it interferes in the enzyme activity and structure. The enzymes are complex macromolecules and PEG interacts differently with each one, deserving special attention in each case. In the second part of the work, the adsorption behavior of creatine phosphokinase (CPK) and hexokinase (HK) onto silicon wafers was studied by means of contact angle measurements, in situ ellipsometry and atomic force microscopy (AFM) in water. CPK was chosen due to its large application on the diagnosis of several muscle disorders. This work revealed that the adsorption mechanism of CPK on silicon surfaces is strongly dependent on pH. At pH 4, 6.8 or 9, CPK adsorbed keeping the same conformation as in solution. pectrophotometric measurements revealed a shift on the optimum pH from 6,8 to 9 upon CPK adsorption. HK adsorbed onto glass beads showed higher activity than HK immobilized on silicon wafers. HK covered glass beads could also be reused three times and for a period of at least three weeks. In the contrary, HK covered silicon wafers could not be reused. For practical purposes, HK covered glass beads showed to be a better “biosensor” than HK covered silicon wafers.

Foram ensaiadas quatro cerâmicas VMK 95, Omega 900, IPS d. Sign e Cergogold. Os ensaios realizados foram: 1) resistência de união, por ensaio de tração, à dentina humana, de cones (6 x 3 x 5mm) de cerâmica, unidos por meio de cimentos fosfato de zinco, resinosos Rely X e Panávia F (n=10); 2) rugosidade pelos parâmetros Ra, Rt, Ry, Rz e Rp, de superfícies tratadas com ácido fluorídrico a 10% e polidas (n=10); 3) durezas Knoop e Vickers (n=4); 4) análise por microscopia de força atômica de superfícies polidas apenas (n=5). Os dados foram analisados pela análise de variância e testes de Tukey foram feitos quando necessário. A resistência de união com o fosfato de zinco e o parâmetro de rugosidade Ra foram analisados em separado, por apresentarem variâncias bem menores que as correspondentes aos demais agentes cimentantes e parâmetros. Os resultados mostraram que a resistência de união com o fosfato de zinco foi muito baixa (1,61 a 2,91MPa), nas condições dos ensaios. Com cimentos resinosos a resistência média variou de 16,61 a 18,47MPa. O cimento Rely X apresentou menor resistência em média, mas isto também depende da cerâmica.As rugosidades das superfícies tratadas com ácido fluorídrico a 10% foram bem maiores do que nas polidas. Nessas o parâmetro Ra variou de 2,15 a 4,26µm e os demais parâmetros de 10,99 a 21,93µm. Nas superfícies polidas o Ra variou de 0,53 a 0,84µm. Os demais parâmetros apresentaram médias de 2,01 a 5,23µm. A dureza Knoop variou de 418,9 a 493,8 kgf/mm2 e a Vickers de 492,5 a 572,2 kgf/mm2. Esta última apresentou valores maiores. A microscopia de força atômica permitiu visualizar irregularidades de superfícies. As principais conclusões foram: o cimento de fosfato de zinco, na condição do ensaio (por tração) apresentou resistência de união muito baixa; com os cimentos resinosos a resistência de união foi bem alta; as rugosidades foram muito altas após o tratamento superficial com ácido fluorídrico a 10%, mas, as polidas apresentaram valores bem baixos; as durezas Vickers fornecem valores maiores que a Knoop. / Four ceramics (VMK 95, Omega 900, IPS d.Sign and Cergogold) were tested regarding: 1) tensile bond strength to human dentin of ceramic cones (6 x 3 x 5mm), cemented with zinc phosphate, and resin cements, Rely X and Panávia F (n=10); 2) roughness by means of parameters Ra, Rt, Ry, Rz and Rp, of HF (10%) surface treated and polished surfaces (n=10); 3) Knoop and Vickers hardness (n=4); 4) atomic force microscopy; only of polished surfaces (n=5). Data were analyzed by ANOVA and when necessary were used Tukey’s tests. Tensile bond strength with zinc phosphate cement and Ra roughness parameter were analyzed separately because of their low variances when compared with those of resin cements and the other roughness parameter. Results showed that tensile bond strength of zinc phosphate was very low (1.61 to 2.91MPa) in this test condition (tensile test). Resin cements presented tensile bond strength at range 16.61 to 18.47MPa. Cement Rely X presented lower strength, but it depends also of ceramic. HF (10%) treated surfaces presented much higher roughness than polished ones. In HF (10%) treated surfaces parameter Ra ranged from 2.15 to 4.26µm and the other parameter ranged from 10.99 to 21.93µm. Roughness of polished surfaces Ra ranged from 0.53 to 0.84µm. Range of the other parameter was from 2.01 to 5.23µm. Knoop hardness ranged from 418.9 to 493.8 kgf/mm2 and Vicker’s from 492.5 to 572.2 kgf/mm2. This type presented higher values. Atomic force microscopy permited good vision of surface irregularities. Main conclusions were: zinc phosphate cement at test conditions (tensile) presented low bond strength; resin cements presented high tensile bond strength; surface treatment with HF (10%) led to high roughness but in polished one it was low; Vicker’s hardness presented higher values than Knoop one.

Atomic force microscopy (AFM) is a technique that is part of a series of scanning probe microscopies (SPM). It is a powerful tool due to its potential use in conducting, semiconducting and biological materials without the need of pretreatment of the samples, being applied in areas such as Chemistry and Healthy Science. The use of AFM technique is growing exponentially in the last years and can be evidenced by the large number of articles published in the literature, c.a. 58.000 (until September, 2009). AFM resolution level reaches the nanometric scale with an increase of 109 times. The image acquired is built through of a software supplied by the equipment and converge exactly to the real image. During the execution of this work, we used AFM to characterize tiophene and pyrrole derivatives deposited on the electrode surface of indium tin oxide (ITO) using different experimental conditions and deposition charges. We also verified the morphological aspects of the deposition of dansyl film by chemical and electrochemical methods. The use of AFM in dental acts allowed to define the best method of inserting dental material into cavity of dental tissue damage – single or incremental increase followed the use of such lights – halogena or LED – to the polymerization process. The analysis of the enamel surface of the tooth was also researched to verify the effect of toothbrushes using dentrify or not. We used commercial toothbrushes and experimental dentrify with RDA 60 provided by Colgate-Palmolive Co. AFM appeared to be a useful tool to obtain images and statistic parameters to conducting polymers, to the systems between enamel and resin and to the enamel submit to action of toothbrushes bristles with and without an experimental toothpastes. The main parameters obtained were analysis of the surface of several materials and acquisition roughness, Ra, Rms and relative surface area. In all the experiments, the AFM was a technically viable, efficient, economically advantageous technique and without the necessity of special sample treatment. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A microscopia de força atômica (AFM) é uma das técnicas que faz parte da grande família de microscópios de sonda de varredura mecânica (SPM). É uma ferramenta poderosa por sua possibilidade de uso em materiais condutores, semicondutores e até materiais biológicos sem a necessidade de pré-tratamento das amostras, encontrando aplicação em várias áreas do conhecimento, inclusive na Química e nas Ciências de Saúde. O uso da técnica de AFM nos últimos anos vem aumentando exponencialmente, sendo constatado pelo grande número de artigos publicados, cerca de 58.000 (até setembro, 2009). Seu nível de resolução alcança a escala nanométrica com aumento da ordem de 109 vezes. A imagem fornecida é formada através da interação entre uma sonda e a superfície da amostra por meio de programa do próprio equipamento e converge exatamente para a imagem real. No presente trabalho, utilizamos o AFM para caracterizar polímeros condutores derivados de tiofeno e pirrol depositados sobre a superfície de eletrodo de óxido de índio dopado com estanho (ITO) utilizando condições experimentais diferentes. Ainda, verificamos os aspectos morfológicos da deposição de filmes de dansila por métodos químicos e eletroquímicos. A AFM foi utilizada para verificar o efeito das cerdas das escovas dentárias na superfície do esmalte do dente na presença ou não de dentrifício. Foram utilizadas escovas comerciais e dentrifícios experimentais com uma abrasividade relativa da dentina de 60 cedidos pela Colgate-Palmolive Co. A utilização da AFM nos procedimentos dentários permitiu definir qual o melhor método de inserção de revestimento na cavidade de tecidos dentários danificados – incremento único ou incremental seguido da utilização de luzes do tipo – halógena ou luz emitida por diodo - para o processo de polimerização. A AFM mostrou ser uma ferramenta útil na obtenção de imagens e parâmetros estatísticos para os filmes poliméricos, para os sistemas entre esmalte dental e resinas poliméricas e para os esmaltes dentários submetidos a ação das cerdas das escovas com e sem dentrifício. Em todos os experimentos propostos a AFM se mostrou tecnicamente viável, eficiente, economicamente vantajosa e sem necessidade de tratamento especial das amostras.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Several polishing protocols have been assessed for their effect on the surface roughness of restorative materials. However, the effect of polishing systems on surface roughness depend on the composite used. The aim of this study was to evaluate the influence of two different polishing systems (Diamond Pro, FGM - DP; Jiffy® Polishers, Ultradent Products - JP) combined to three composites: nanoparticle (Filtek ™ Z350 XT, 3M / ESPE), nanohybrid (IPS Empress Direct, Ivoclar Vivadent Ltd.) and microhybrid (Vit-l-escence®, Ultradent Products). Fifty-four pecimenss were prepared in a metallic matrix (10 mm x 2 mm) and polymerized under a polyester strip. The specimens were identified and randomly distributed into six groups (n = 9) in accordance to the polishing system. Surface roughness was measured at baseline E0 (polyester strip), E1 (diamond burs), E2D (Diamond Pro) and E2J (Jiffy® polishers) by a profilometer. Data were collected and analyzed. To qualitatively analyze the surface, one specimen from each group was analyzed by atomic force microscopy (AFM). According to the Paired t-test (p <0.05), there was no significant difference between the roughness values obtained in E0 and E2D for nanoparticle composites (p = 0.463) and nanohybrid (p = 0.423). However, for microhybrid composite, using both polishing systems led to significantly rougher surfaces than E0. The AFM showed that surface roughness is related to particle morphology. It was concluded that the surface roughness is dependent on composite and polishing system. / Diversos protocolos de polimento têm sido avaliados quanto ao seu efeito sobre a rugosidade superficial de materiais restauradores. No entanto, o efeito dos sistemas de polimento pode variar a rugosidade superficial de acordo com o compósito utilizado. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar a influência de dois diferentes sistemas de polimento (Diamond Pro, FGM; Jiffy® Polishers, Ultradent Products) na rugosidade superficial de três resinas compostas: nanoparticulada (Filtek™ Z350 XT, 3M/ESPE), nanohíbrida (IPS Empress Direct, Ivoclar Vivadent Ltda) e microhíbrida (Vit-l-escence®, Ultradent Products). Cinquenta e quatro amostras foram confeccionadas em uma matriz metálica (10 mm x 2 mm) e polimerizadas contra uma tira de poliéster. Em seguida, as amostras foram identificadas e distribuídas aleatoriamente em seis grupos (n=9) de acordo com a resina composta e o sistema de polimento a ser utilizado. Para cada amostra, a rugosidade superficial foi mensurada em E0 (baseline - tira de poliéster), E1 (pontas diamantadas), E2DP (Diamond Pro) ou E2JP (Jiffy® Polishers) por meio de um rugosímetro Mitutoyo SJ-410. Os dados encontrados foram coletados e analisados em software IBM SPSS Statistics, versão 21. Para caracterização da superfície, uma amostra de cada grupo foi analisada em microscópio de força atômica (MFA), modelo Agilent 5500. Segundo o teste T Pareado (p<0,05), não houve diferença significativa entre os valores de rugosidade obtidos em E0 e E2DP para as resinas compostas nanoparticulada (p=0,463) e nanohíbrida (p=0,423). Contudo, para a resina composta microhíbrida, a utilização de ambos os sistemas de polimento provocaram superfícies significativamente mais rugosas do que em E0. As observações de MFA confirmaram que a rugosidade da superfície está relacionada com a morfologia da partícula. Concluiu-se que a rugosidade da superfície foi afetada pelo tipo de compósito e sistema de polimento.

O carbeto de silício (SiC) é um semicondutor com propriedades adequadas para substituir o silício em dispositivos eletrônicos em aplicações que exijam alta potência, alta freqüência e/ou temperatura. Além disso, um filme de dióxido de silício (SiO2) pode ser crescido termicamente sobre o SiC de maneira análoga a sobre silício, permitindo que a tecnologia já existente para a fabricação de dispositivos utilizando Si possa ser adaptada para o caso do SiC. No entanto, filmes crescidos termicamente sobre SiC apresentam maior densidade de defeitos eletricamente ativos na região interfacial SiO2/SiC que no SiO2/Si. Assim, compreender a origem e os parâmetros que afetam essa degradação elétrica é um importante passo para a tecnologia do SiC. A primeira parte deste trabalho teve como objetivo compreender o efeito de parâmetros de oxidação (pressão de oxigênio e tempo de oxidação) no crescimento térmico de filmes de dióxido de silício sobre substratos de carbeto de silício. As oxidações foram realizadas em ambiente rico em 18O2 e a influência na taxa de crescimento térmico dos filmes de Si18O2 e nas espessuras das regiões interfaciais formadas entre o filme dielétrico e o substrato foram investigadas utilizando análises por reação nuclear. Para correlacionar as modificações nas propriedades investigadas com as propriedades elétricas das amostras, estruturas metal-óxidosemicondutor foram fabricadas e levantamento de curvas corrente-voltagem e capacitânciavoltagem foi realizado. Com isso, pretendeu-se melhor compreender a origem da degradação elétrica gerada pela oxidação térmica no SiC. Observou-se que a taxa de crescimento térmico dos filmes de SiO2 depende de um parâmetro dado pelo produto do tempo de oxidação e da pressão de oxigênio, para as condições testadas. O deslocamento da tensão de banda plana com relação ao valor ideal mostrou-se igualmente dependente desse parâmetro, indicando que uma maior degradação elétrica na região interfacial SiO2/SiC ocorrerá conforme o filme fica mais espesso devido ao aumento dos parâmetros investigados. Não observaram-se modificações nas espessuras da região interfacial SiO2/SiC e na tensão de ruptura dielétrica dos filmes de SiO2 atribuídas aos parâmetros de oxidação testados. Na segunda parte deste trabalho, visando minimizar a degradação elétrica da região interfacial SiO2/SiC gerada pela oxidação térmica do SiC, propôs-se crescer termicamente, em uma condição mínima de oxidação, um filme muito fino e estequiométrico de SiO2, monitorado por espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios X. Para formar filmes mais espessos de SiO2 e poder fabricar estruturas MOS, depositaram-se filmes de SiO2 por sputtering. As espessuras e estequiometria dos filmes depositados foram determinadas por espectrometria de retroespalhamento Rutherford com ou sem canalização. As estruturas MOS em que o filme fino de SiO2 foi crescido termicamente antes da deposição apresentaram menor deslocamento da tensão de banda plana com relação ao valor ideal e maior tensão de ruptura dielétrica do que as amostras em que o filme foi apenas crescido termicamente ou apenas depositado, confirmando a minimização da degradação elétrica da região interfacial SiO2/SiC pela rota proposta. O efeito de um tratamento térmico em ambiente inerte de Ar nas estruturas também foi investigado. Observou-se uma degradação elétrica na região interfacial SiO2/SiC devido a esse tratamento. Análises por reação nuclear indicaram que o filme fino crescido termicamente não permaneceu estável durante o tratamento térmico, perdendo oxigênio para o ambiente gasoso e misturando os isótopos de oxigênio do filme crescido termicamente com o do filme depositado. / Silicon carbide (SiC) is a semiconductor with adequate properties to substitute silicon in electronic devices in applications that requires high power, high frequency, and/or high temperature. Besides, a silicon dioxide (SiO2) film can be thermally grown on SiC in a similar way to that on Si, allowing that technology already used to fabricate devices based on Si to be adapted to the SiC case. However, the oxide films thermally grown on SiC present higher density of electrical defects at the SiO2/SiC interfacial region when compared to the SiO2/Si. Thus, the understanding of the origin and what parameters affect the electrical degradation is an important step to the SiC technology. The first part of this work aimed to understand the effect of oxidation parameters (oxygen pressure and oxidation time) in the thermal growth of silicon dioxide films on silicon carbide substrates. The oxidations were performed in an 18O2 rich ambient and the influence on the growth rate of the Si18O2 films and on the interfacial region thickness formed between the dielectric film and the substrate were investigated using nuclear reaction analyses. To correlate the modifications observed in these properties with modifications in the electrical properties, metal-oxide-semiconductors structures were fabricated and current-voltage and capacitancevoltage curves were obtained. The aim was to understand the origin of the electrical degradation due to the thermal oxidation of silicon carbide. It was observed that the growth rate of the Si18O2 films depends on the parameter given by the product of the oxygen pressure and the oxidation time, under the conditions tested. The flatband voltage shift with respect to the ideal value was also influenced by the same parameter, indicating that a larger electrical degradation in the SiO2/SiC interfacial region will occur as the film becomes thicker due to the increase of the values of the investigated parameters. No modifications were observed in the SiO2/SiC interfacial region thickness and in the dielectric breakdown voltage of the SiO2 films that could be attributed to the oxidation parameters tested. In the second part of this work, in order to minimize electrical degradation due to thermal oxidation of silicon carbide, a stoichiometric SiO2 film with minimal thickness was thermally grown, monitored by X-ray photoelectron spectroscopy. To obtain thicker films and to fabricate MOS structures, a SiO2 film was deposited by sputtering. The thicknesses and stoichiometries of the deposited films were determined by Rutherford backscattering spectrometry using or not the channeling geometry. The MOS structures in which a thin film was thermally grown before the deposition presented smaller flatband voltage shift and higher breakdown voltage when compared to SiO2 films only thermally grown or only deposited directly on SiC, confirming that the electrical degradation in the SiO2/SiC interfacial region was minimized using the proposed route. The effect of one thermal treatment in argon in the structures was also investigated. An electrical degradation in the SiO2/4H-SiC interface was observed. Nuclear reaction analyses indicated that the thin film thermally grown was not stable during the annealing, loosing O to the gaseous ambient and mixing O isotopes of the thermally grown film with those of the deposited film.