Arranjos planares de nanoparticulas (NPs). enterrados em matriz sólida tern atraído grande interesse tanto nas ares de nanociência quantd nas de nanotecnologia, devido às suas propriedades físicas, tais como plasmOnicas e magnéticas. As propriedades destes sistemas de NPs são fortemente dependentes do tamanho e da sua dispersão, forma geométrica, densidade areal de número e ordenamento espacial do conjunto de NPs, bem como de sua estequiometria local. Corripreender e caracterizar este tipo de sistemas exige técnicas -de caracterização microestrutiiral e de composição, entre as quais espalhamento de íons com energias intermediárias (MEIS) surge como uma candidata interessante para esta finalidade. MEIS é uma técnica de caracterização por feixe de íons capaz de determinar, Corri resolução em. profundidade subnariornétrica, perfis de concentração e composição elementar em filmes finos. Além disso, recentemente experimentos de MEIS foram usados como uma ferramenta adicional para a caracterização da forma, distribuição de 'tamanhos e de estequiometria de sistemas de NPs expostos à superfície, e também para determinação .da distribuição elementar em função da profundidade numa única NP. No entanto, o emprego de MEIS na investigação de sistemas nanoestruturados ainda não .é bem compreendido, e, antes da realização do presente trabalho, não haviam referências sobre a investigação- de,nánoestruturas enterradas por MEIS. Através do uso de um software de simulação Monte Carlo desenvolvido pelo nosso grupo, o PowerMEIS, com a qual pode se levar em consideração qualquer forma geométrica de NP, distribuição de tamanhos, a correlação espacial e estequiometria -das nanoestruturas e também a assimetria da distribuição de perda de energia dos íons, explOramos a potencialidade do emprego de MEIS na investigação- de sistemas planares de nanoestruturas embebidas numa matriz sólida. No presente trabalho é mostrada a capacidade da.análise MEIS 'combinada com técnicas complementares, tais como a microscopia electrOnica de transmissão (TEM) e espalhamento a baiXo ângulo de' raios-X com incidência rasante (GISAXS), por meio da investigação de 'vários sistemas-modelo, a saber: (i) arranjos planares de NPs de Pb enterrados sob uma camada de sílica na interface Si02 /Si, investigados através da anlise combinada de MEIS, TEM e GISAXS. Apenag por MEIS não e observada sensibilidade à forma geométrica dás NPs e, impOrtantes efeitos de straggling e espalhamentos múltiplos foram observados. Através da análise combinada de TEM e GISAXS as propriedades microestruturais das NPs foram determinadas. As diferenças doS resultados obtidos a partir destas duas técnicas foram melhor compreendidos através das análiseS combinadas de MEIS e TEM no modo varredura (STEM) detector anular em alto ângulo em campo escuro (HAADF), que permite obter imagens com contraste Z. Somente combinando TEM padrão, GISAXS e MEIS pode levar a um resultado não realístico (NPs de Pb + átomos de Pb misturados no Si02 ), ao invés de um sistema bimodal NPs, com baixa densidade areal de número de NPs maiores e mais alorigados; (ii) arranjos planares de NPs esféricas de Au. em Si02, onde forain obtidos não somente as propriedades microestruturais da NPs propriamente por meio da análise, de TEM e GISAXS, mas também a distribuição de Au na matriz de Si02 nas vizinhanças das NPs; (iii) um conjunto planar de. NPs do tipo caroço/casca de Fe/Fe,Siy0, próximas à superfície embebidas em matriz de Si02.,. onde as características morfológicas das. NPs foram caracterizadas por meio de observações TEM, e a estequiometria local da casca foi obtida combinando MEIS com os resultados da análise de TEM. A análise TEM+MEIS- foi comparada com o perfil de profundidade do estado químico do Fe obtido por espectroscopia de fotoelétrons (XPS) em função da energia. Como uma técnica não-destrutiva que permite investigar tanto a superfície quanto, profundidades de até algumas poucas dezenas de nanõrhetros de um material, o uso de MEIS abre novas perspectivas para o estudo do arranjos planares de NPs embebidas em matriz sólida por investigações it in, situ, no curso de um determinado processo, tal como à irradiação ou tratamento térmico.

A eletromigração é um dos principais problemas que limitam a vida útil dos dispositivos microeletrônicos. Normalmente o que se utiliza na indústria são interconexões feitas de filmes finos de Al e/ou Cu com estrutura colunar. Em muitos casos o efeito da eletromigração leva ao rompimento destas interconexões metálicas. Uma alternativa para reduzir ou até mesmo eliminar este problema seria a utilização de interconexões com estrutura diferente da colunar. Tomando este aspecto como motivação, desenvolveu-se, neste trabalho, um estudo detalhado de um filme de Al tipo mosaico formado por grãos nanoscópicos. Foram analisadas as interfaces e fronteiras de grãos, bem como o comportamento do filme quando submetido a diferentes tratamentos térmicos. Para isso foram crescidos filmes de Al com estrutura tipo colunar e tipo mosaico. Ambos foram depositados sobre óxido de Si utilizando a técnica de sputtering, porém o processo de deposição de cada um desses filmes se deu de maneira distinta. O tipo colunar foi crescido da maneira usual de deposição contínua de filmes finos. A formação da estrutura tipo mosaico é o resultado da deposição de uma camada seguida de um intervalo de tempo em que o substrato não ficou sob a ação do plasma. Após este tempo a deposição foi retomada. Este processo é repetido até obter-se o número desejado de camadas. As temperaturas de recozimento variaram de 300 a 500oC e o tempo foi fixado em uma hora. A técnica de Retroespalhamento Rutherford (RBS) foi utilizada para identificar os componentes das amostras estudadas, a espessura da camada de SiO2 e do filme de Al e as contaminações presentes. A técnica de Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) permitiu caracterizar com riqueza de detalhes fronteiras de grãos, interfaces e superfície das amostras. Também foi possível medir a espessura do filme de Al e da camada de óxido, assim como medir o tamanho dos grãos presentes nas amostras estudadas. Os resultados obtidos com estas análises mostraram que os dois tipos de filmes respondem de maneira diferente aos tratamentos térmicos. O filme com estrutura de grãos colunares não apresentou alteração significativa na largura média de suas colunas, que permaneceram com valores da ordem de 80 nm, mesmo depois de recozido a 500oC por uma hora. No entanto, os grãos de Al presentes no filme tipo mosaico parecem obedecer a dois mecanismos distintos de crescimento. Para temperaturas de recozimento até 462oC, os grãos aumentaram tridimensionalmente de tamanho, sendo caracterizados por seus diâmetros efetivos que variaram de 27 a 54 nm. Esta etapa do crescimento foi analisada considerando-se a teoria clássica de crescimento de grãos descrita por uma lei temporal de natureza parabólica. Para temperaturas acima deste valor, observou-se um crescimento abrupto. A 462oC o filme perdeu a característica de mosaico e passou a apresentar grãos com estrutura tendendo a colunar, atingindo altura próxima à espessura do filme (200 nm). A 475oC os grãos cresceram lateralmente, aumentando de 60 nm para valores médios da ordem de 900 nm. Este tipo de crescimento anômalo de grãos também foi verificado para temperatura de recozimento de 500oC e discutido em termos da forma e da velocidade de movimento das fronteiras de grão. Uma contribuição importante desta dissertação foi caracterizar e entender o processo de se obter, a partir de grãos nanométricos, grãos grandes com comprimentos da ordem de micrômetros. Este estudo pode contribuir significativamente na busca de uma solução para o problema da eletromigração em interconectores de circuitos integrados bem como em outras áreas. Um exemplo seria a aplicação dos filmes tipo mosaico em revestimentos duros e superduros. / The disruption of metallic interconnects (Al, Cu and Al/Cu alloy films) in microelectronic devices via electromigration is a severe problem limiting the lifetime of chips. The standard procedure used in industry is to grow interconnects with a bamboo-like structure. In this work we investigate an alternative process to produce Al films, producing mosaic-like structure. The effects of temperature on both bamboo and mosaic films are presented and discussed. The bamboo-like films were obtained by the standard continuous deposition process. A step-wise deposition method was used to grow the mosaic-like films. Annealing temperatures were in the range of 300 to 500oC and the time was fixed in one hour. Rutherford Backscattering (RBS) technique was used to identify the composition, the thickness and the contaminations present in the Al/SiO2 films. The details of grain size and interfaces and also the thickness of the Al/SiO2 films were observed via Transmission Electron Microscopy (TEM). The results show that each kind of film react differently during the annealing. The bamboo-like films are composed by elongated grains extending from the Al/SiO2 interface to the film surface. The measured grain width of the columnar films is of ≈ 80 nm and does not change for annealing temperature up to 500oC. A different behavior as a function of annealing temperature is observed for the mosaic-like films. In a first stage up to 462oC the nanosized grains grow, in average, from ≈ 27 nm in the as-deposited film to ≈ 54 nm at 462oC. For annealing in the range of 462 to 500oC we observe a very abrupt growth stage with the grains reaching a size of ≈ 1000 nm. The first stage of grain growth is analyzed by using a classic theory described by a temporal parabolic law. The fast growing mechanism in the 462 and 500oC range is discussed in terms of theoretical approaches of abnormal growing from the literature. Our results show that a controlled annealing process of mosaic-like Al thin films can produce nanograins with size varying from 27 to 1000 nm. This technique can be important in the study of electromigration phenomena present in microelectronic devices as well as in the area of superhard nanocomposite coatings.

SiC é um semicondutor promissor para dispositivos eletrônicos de alta-potência, alta-freqüência e alta temperatura e a síntese de uma camada epitaxial de SiC por implantação, na superfície do Si, pode ser uma via de integração com a tecnologia de Si. Implantação em alta temperatura (600°C) através de uma capa de SiO2, recozimento pós-implantação a 1250°C sob um ambiente de Ar (com 1% de O2) e ataque químico são a base da presente síntese. Implantações à energia de 40 keV foram executadas em substratos SIMOX(111) e Si(111), cobertos com uma capa de 100 nm de SiO2. Implantação em SIMOX foi o foco principal. Isto nos permitiu obter uma camada sintetizada de SiC separada do Si bulk e analisar as conseqüências estruturais. Neste caso, foi produzida a conversão da camada superior de 65 nm de Si superior da estrutura SIMOX em 30-45 nm de SiC. Implantações seqüenciais de C (passos de fluências de ~ 5 × 1016 C/cm2), seguidas por recozimento à 1250°C, permitiu estimar as fluências mínimas de C para atingir a estequiometria como 2,3 × 1017 C/cm2 e 2,8 × 1017 C/cm2, quando implantado em SIMOX e em Si, respectivamente. Espectrometria de Retroespalhamento de Rutherford (RBS) foi empregada para medir a evolução composicional da camada. Pela análise das implantações seqüenciais, foi possível compreender a redistribuição de carbono durante a implantação e recozimento. Uma estrutura de duas camadas é observada no SiC sintetizado separado do Si bulk, sendo a camada superficial mais rica em Si. Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM) mostrou que as camadas sintetizadas são sempre cúbicas e epitaxiais à estrutura original do Si. TEM também mostrou que as implantações diretas, até as fluências mínimas, resultam em uma melhor qualidade estrutural. Para uma fluência muito mais alta (4 × 1017 C/cm2), uma camada completamente estequiométrica é obtida, com redução na qualidade estrutural. Nossos resultados indicam que o excesso de carbono é o principal fator determinante da qualidade cristalina final do SiC sintetizado por feixe de íons, quando comparado ao stress, resultante de um casamento de redes forçado entre o substrato Si e o SiC sintetizado. / SiC is a promising semiconductor for high-power, high-frequency and hightemperature electronic devices and the synthesis of an epitaxial layer of SiC by implantation, on the surface of Si, can be a route for integration with the Si technology. High temperature implantation (600oC) through a SiO2 cap, 1250oC post-implantation annealing under Ar ambient (with 1% of O2), and chemical etching are the base for the present synthesis. 40 keV carbon implantations were performed into SIMOX(111) and Si(111) substrates covered with a 100 nm SiO2 cap. Implantation into SIMOX was the main focus. It has allowed us to obtain a SiC synthesized layer separated from the bulk silicon and to analyze the structural consequences. In this case, it was performed the conversion of a 65 nm Si(111) overlayer of a SIMOX(111) into 30-45 nm SiC. Sequential C implantations (fluence steps of about 5 × 1016 C/cm2), followed by 1250oC annealing, has allowed to estimate the minimum C fluences to reach the stoichiometric composition as 2.3 × 1017 C/cm2 and 2.8 × 1017 C/cm2, when implanting into SIMOX and into Si, respectively. Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) was employed to measure layer composition evolution. By analyzing the sequential implantations it was possible to understand the carbon redistribution during implantation and annealing. A two-sublayers structure is observed in the synthesized SiC separated from the bulk Si, being the superficial one richer in Si. Transmission Electron Microscopy (TEM) has shown that the synthesized layers are always cubic and epitaxial to the original Si structure. TEM also show that single-step implantations, up to the minimum fluences, result in better structural quality. For a much higher C fluence (4 × 1017 C/cm2), a whole stoichiometric layer is obtained, with reduction of structural quality. Our results indicate that excess of carbon content is the major detrimental factor to determine the final crystalline quality in SiC ion beam synthesis, as compared to the stress, resulting from a forced lattice matching between the Si substrate and the synthesized SiC.

Esta tese trata do estudo da formação e da reatividade de nanopartículas (NPs) mono- e bi-metálicas por Espectroscopia de Absorção de Raios X Dispersivo (DXAS) in situ. Uma parte do trabalho foi dedicada a aperfeiçoar o método de preparação das NPs, e ao desenvolvimento de uma instrumentação específica para monitorar a formação das NPs (coloides) da síntese químicas em fase líquida. Com isso, foi possível investigar a formação de NPs de platina (Pt), cobre (Cu) e platina-cobre (Pt-Cu). As NPs obtidas também foram caracterizadas por XRD (X-ray Diffraction), TEM (Transmission Electron Microscopy) e HRTEM (High Resolution Transmission Electron Microscopy). Uma vez formadas e caracterizadas, as NPs foram extraídas da solução coloidal e submetidas a processos térmicos sob atmosferas gasosas (H2S ou H2), ao mesmo tempo que eram analisadas por DXAS in situ. A partir da análise dos dados obtidos foi possível comparar a reatividade das NPs ao envenenamento por enxofre, analisar a sua reversibilidade, além de determinar as energias de ativação (EA) dos processos de sulfetação e redução. O processo de sulfetação das NPs de Pt-Cu se mostrou mais lento do que nas NPs de Pt0,3Pd0,7 e nos casos monometálicos de Pt e Cu, demonstrando que as NPs de Pt-Cu possuem uma maior resistência ao envenenamento por enxofre. Além disso, elas apresentaram reversibilidade ao estado metálico, tornando-as isentas de enxofre após o processo de redução. Tais características torna as NPs de Pt-Cu um material atraente para uso em catálise do Petróleo. / This thesis deals with the study of the formation and reactivity of mono-and bi-metallic nanoparticles (NPs) by in situ Dispersive X-ray Absorption Spectroscopy (DXAS). Part of the work was devoted to improve the method of preparation of the NPs, and the development of a specific instrumentation to monitor the formation of NPs (colloids) via chemical synthesis in liquid phase. Thus, it was possible to investigate the formation of NPs platinum (Pt), copper (Cu) and platinum-copper (Pt-Cu). The obtained NPs were also characterized by XRD (X-ray Diffraction), TEM (Transmission Electron Microscopy) and HRTEM (High Resolution Transmission Electron Microscopy). Once formed and characterized, the NPs were extracted from the colloidal solution and submitted to thermal processes under gaseous atmospheres (H2S or H2), while they were analyzed by in situ DXAS. From the data analysis it was possible to compare the NPs reactivity to sulfur poisoning, to analyze its reversibility, and to determine the activation energies (EA) for the reduction and sulfidation processes. The sulfidation of Cu-Pt NPs was slower than for the Pt0.3Pd0.7 NPs and monometallic Pt and Cu cases, showing that the Cu-Pt NPs have a high resistance to sulfur poisoning. Furthermore, they presented reversibility to the metallic state, making them free of sulfur after the reduction process. These features make the Cu-Pt NPs an attractive material for use in oil catalysis.

Nanocristais semicondutores (quantum dots - QDs) são empregados em quase todas as áreas da nanotecnologia. Isso se deve principalmente a possibilidade de controlar suas propriedades físicas, como propriedades ópticas e elétricas, apenas pelo controle do tamanho do nanocristal. Entretanto esses novos materiais também possuem novos desafios tecnológicos. Um deles é a caracterização de materiais tão pequenos. Poucas técnicas experimentais têm sensibilidade ou resolução para nanocaracterização. Espalhamento de íons com energias intermediárias (MEIS) é uma técnica para análise de superfícies cristalinas, capaz de determinar composições elementares e perfil de concentrações em filmes ultra-finos, com resolução em profundidade melhor do que 1 nm. Por esse motivo, ela surgiu como uma poderosa técnica para caracterização de nanomateriais, com a vantagem de ser capaz de determinar perfil de concentrações elementares dentro de nanoestruturas. Desenvolvemos um programa Monte Carlo, chamado PowerMeis, para simulação de espectros de MEIS, voltado à análise de nanoestruturas e capaz de simular espectros para qualquer tipo de amostra nanoestruturada. Com o uso desse programa, é possível determinar as características estruturais mais prováveis para uma amostra, encontrando a respectiva configuração no PowerMeis que resulta no melhor ajuste entre os espectros simulado e experimental. Através dessa técnica, foram desenvolvidos vários trabalhos voltados à caracterização de superfícies e interfaces nanoestruturadas. Nesse trabalho, utilizamos a técnica MEIS, combinada com emissão de raios X induzida por partículas (PIXE), espectrometria de retroespalhamento Rutherford (RBS) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM) para estudar quantum dots núcleo-casca de CdSe/ZnS, diluídos em solução de tolueno, disponíveis comercialmente. Nosso objetivo é determinar a estrutura interna desses materiais, e estudar as modificações dessa estrutura, quando submetidos a processos externos, como tratamento térmico e irradiação por íons. Apresentamos o processo de caracterização desses sistemas, desde o preparo de amostras sólidas para análise com feixe de íons, determinação de densidade e distribuição espacial de QDs na superfície da amostra, até a análise da estrutura interna e de sua modificação mediante tratamento térmico. Nosso estudo mostra que, apesar dos QDs terem uma razão Cd:Se de 0,69:0,31, o núcleo é um cristal estequiométrico de CdSe e o cádmio excedente está distribuído na casca, formando uma estrutura Cd-Se/CdZnS. Após tratamento térmico a 450 °C por 5 minutos, há uma redução no tamanho do núcleo e uma modificação na forma da casca, havendo uma maior concentração de zinco na base da nanoestrutura. / Semiconductor nanocrystals (quantum dots - QDs) are employed in almost all elds of nanotechnology. This is mostly due to the ability to control its physical properties, such as optical and electrical ones, by controling only the size of the nanocrystal. However these new materials also have new technological challenges. One of them is the characterization of materials so small. Few experimental techniques have sensitivity or resolution for nanocharacterization. Medium energy ion scattering (MEIS) is a technique for crystal surfaces analysis, capable to determine elemental composition and concentration pro le in ultra-thin lms, with depth resolution better than 1 nm. For that reason, it has emerged as a powerful technique for characterization of nanomaterials, with the advantage to be able to make elemental concentration pro le within nanostructures. We developed a Monte Carlo program, called PowerMeis, for MEIS spectra simulation, focused on the analysis of nanostructures and able to simulate spectra for any kind of nanostructured sample. By using this program, we are able to determine the most probable structural characteristics for a given sample, by nding the respective PowerMeis input which led to the best comparison between simulated and experimental spectra. We used this technique in several studies on characterization of nanostructured surfaces and interfaces. In the present work, we used the MEIS technique, combined with particle induced X ray emission (PIXE), Rutherford backscattering spectrometry (RBS) and transmission electronic microscopy (TEM) to study core-shell quantum dots of CdSe/ZnS, commercially available diluted in toluene solution. Our goal is to determine the internal structure of these materials, and to study the modi cations of this structure when submited to external processes such as heat treatment and ion irradiation. We present the process of characterization of these systems, from the preparation of solid samples for ion beam analysis, density determination and spatial distribution of QDs on the surface of the sample, up to the analysis of the internal structure and its modi cation by termal treatment. Our study shows that, despite the QDs have a Cd:Se ratio of 0.69:0.31, the nucleus is a stoichiometric CdSe crystal and the excess of cadmium is distributed on the shell, forming a CdSe/CdZnS structure. After termal treatment at 450 C for 5 minutes, there is a decrease on the nucleus diameter and a modi cation on the shell shape, with a higher concentration of zinc at the nanostructure bottom.

Semicondutores de gap de banda grande possuem um vasto campo de aplicação na construção de dispositivos que necessitam operar em alta potência, em alta frequência e em ambientes hostis. Nesse trabalho apresentamos um estudo das sínteses de SiC e GaAsN obtidos, respectivamente, por implantação iônica de C em Si pré-implantado com He, e de N em substratos de GaAs. Uma camada de 110 nm de SiO2 foi depositada nos substratos antes do processo de implantação. Essa foi removida após a síntese, expondo as camadas à superfície. Para a síntese de SiC, substratos de Si préimplantados com He foram preparados a fim de gerar um estágio intermediário de substrato do ponto de vista de tensão exercida por esse na camada de SiC em síntese. Apresentamos diferenças entre a síntese do presente trabalho com as sínteses dos trabalhos anteriores, nos quais foram feitas a partir de Si bulk (tensão máxima) e a partir de SIMOX (sem tensão). Análises composicionais e estruturais foram feitas por Espectrometria de Retroespalhamento de Rutherford (RBS), Canalizacão (RBS/C) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM). Substratos pré-implantados com He nos levaram a uma redução na fluência mínima de C necessária para a síntese de uma camada de SiC estequiométrica, em comparação com o mesmo processo de síntese de SiC em SiO2/Si utilizando substratos de Si bulk. A fluência é comparável àquela necessária na síntese a partir de estruturas SIMOX, porém, a presente síntese apresentou uma importante melhora na qualidade estrutural. Na síntese de GaAsN por implantação de N em SiO2/GaAs, diferentes temperaturas de implantação foram utilizadas, partindo de temperatura ambiente até 500oC. Tratamentos térmicos em 850oC por 5 min foram feitos e diferenças estruturais foram extensamente estudadas por RBS, Fotoluminescência e TEM. Análise estrutural feita por TEM indica que a temperatura de implantação de 400oC é a mais adequada para a síntese de GaN cristalino. Temperaturas mais baixas que essa aumentam a tendência de formação de ligas GaAsN, no quais, para implantação em temperatura ambiente são amorfas. Condutividade tipo-p foi medida em ligas GaAsN:Mg obtidas por epitaxia de feixe molecular (MBE) e em amostras dopadas com Mg por implantação iônica em GaAsN amorfo obtido por MBE. Também exploramos a possibilidade de obtenção dessas ligas por co-implantação de N e Mg em substratos GaAs em temperatura ambiente. / Semiconductors with a large band gap have a wide application in the construction of devices that need to operate at high power, at high frequency and in hostile environments. In this work we present studies about the synthesis of SiC and GaAsN obtained by ion implantation of C into Si pre-implanted with He, and N into GaAs substrates, respectively. About 110 nm of SiO2 layer was deposited on all substrates previously to the implantation procedures. This layer was removed after synthesis revealing the synthesized layers to the surface. For the SiC synthesis, Si substrates pre-implanted with He were prepared in order to generate an intermediate stress stage as applied by the substrate on the epitaxial SiC in synthesis. We present differences between the current synthesis and those performed in in previous works, where synthesis started from Si bulk (maximum stress) and from SIMOX structures (no stress). Compositional and structural analyses were undergone by Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS), Channeling (RBS/C) and Transmission Electron Microscopy (TEM). Si substrates pre-implanted with He led us to a reduction in the minimum C fluence required for synthesis of a stoichiometric SiC layer, compared to the same SiC synthesis process in SiO2/Si using Si bulk substrates. Such fluence is comparable to the one required for the synthesis started from SIMOX structures, but the present synthesis now demonstrates an important structural quality improvement. For the GaAsN synthesis by N ion implantation into SiO2/GaAs, the samples were kept at different implantation temperatures, starting from room temperature (RT) up to 500oC. Thermal treatments at 850oC during 5 min were performed and structural differences were extensively studied by RBS, Photoluminescence and TEM measurements. Structural analysis performed by TEM indicates that the implantation temperature of 400oC is more adequate for the synthesis of a crystalline GaN layer. Lower temperatures enhance the tendency to form GaAsN alloys, which is particularly amorphous for the RT implantation case. In addition, p-doping of GaAsN using Mg was also addressed. P-type conductivity was measured in GaAsN:Mg alloys obtained by Molecular Beam Epitaxy (MBE) and in samples doped by Mg implantation into amorphous GaAsN grown by MBE. We also probed the possibility to obtain such allows by N and Mg co-implantation into GaAs substrates at room temperature.

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-08-15T12:36:55Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3649507 bytes, checksum: b7ccabff5d4b662543192a463047bdac (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-15T12:36:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3649507 bytes, checksum: b7ccabff5d4b662543192a463047bdac (MD5) Previous issue date: 2018-02-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Em Calolisianthus speciosus, espécie endêmica do cerrado e dos campos rupestres no Brasil, estruturas secretoras diversas foram reportadas. Coléteres ocorrem na inserção das folhas e no interior do cálice, nectários florais (nas sépalas e pétalas), nectários extraflorais (na lâmina foliar) e disco glandular na base do ovário. Nos trabalhos de campo realizados foram notadas formigas se alimentando da secreção presente no ápice das pétalas de C. speciosus. Anatomicamente os coléteres e os nectários foliares foram descritos, entretanto, faltam informações que esclareçam se existe diferenças entre as estruturas foliares e florais, sobre a estrutura secretora do disco floral e da pétala. No presente estudo objetivamos 1. comparar anatomicamente os coléteres e os nectários foliares e calicinais; 2. descrever anatomicamente a glândula relatada para a base do ovário; 3. Identificar que estrutura é responsável pela secreção observada no ápice das pétalas; 4. investigar os compartimentos celulares envolvidos no processo de síntese e exsudação da secreção produzida pelos nectários e pelos coléteres. Amostras de sépalas, pétalas, folhas e disco do ovário foram coletadas em diferentes estágios de desenvolvimento e processadas conforme metodologia usual para os estudos anatômicos, histoquímicos e ultraestruturais. Os coléteres foliares e calicinais são sésseis ou curto pedunculados e apresentam uma cabeça multicelular secretora com grandes espaços intercelulares onde se acumula a secreção mucilaginosa. Compostos fenólicos, carboidratos e proteínas também foram detectados nos coléteres foliares e sepalares. Numerosos dictiossomos e mitocôndrias estão em consonância com a produção de secreção predominantemente mucilaginosa, embora REG e leucoplastos também sejam observados e devam estar relacionados com a síntese de proteínas, compostos lipídicos e fenólicos. A secreção produzida no citoplasma atravessa a membrana plasmática e permanece nos espaços periplasmáticos, até atravessar a parede que exibe um afrouxamento e dissolução da lamela média. Posteriormente, a secreção de aspecto granuloso e denso (fases hidrofílica e lipofílica) se acumula nos amplos espaços intercelulares das células centrais. A exsudação ocorre sem o rompimento da cutícula pelas células secretoras superficiais. Os nectários florais e foliares são microscópicos, avascularizados e constituídos por 3 a 5 células de paredes labirínticas que delimitam uma célula secretora central e formam agregados na base e ápice das folhas, face abaxial do cálice e ápice das pétalas. A secreção produzida é rica em polissacarídeos, e o açúcar predominante no néctar é a glicose. Polissacarídeos também foram evidentes na região da parede labiríntica e proteínas no citoplasma das células radiadas dos nectários. As paredes labirínticas aumentam a superfície de contato com o citoplasma das células radiadas onde o pré-néctar é convertido em néctar e conduzem a secreção até a célula central, onde é acumulado. A exsudação ocorre através do rompimento da cutícula da célula central devido acúmulo da secreção no espaço subcuticular. As células epidérmicas do disco do ovário, embora apresentem características secretoras e sejam intensamente vascularizadas por floema, reagiram somente aos testes para compostos lipídicos. Assim, estudos futuros são necessários para esclarecer a funcionalidade desta estrutura. / Calolisianthus speciosus is an endemic specie to the Brazilian “cerrado” and “campos rupestres”. Secretory structures have already been reported in such species. Colleters are found on the base of both leaves and sepals, floral nectaries (on sepals and petals), extrafloral nectaries (on leaf blade) and a glandular disc at the base of the ovary. Ants feeding on the secretion present at the petal apex of C. speciosus were observed during field expeditions. Although colleters and leaf nectaries have been anatomically described, studies are still required to make clear whether there are or not differences between the foliar and floral secretory structures. Moreover, the secretory activity of the the glandular disc at the base of the ovary has not been yet elucidated as well as the anatomical structure responsible for the exudates at the petal apex. Therefore, this study aimed at (1) anatomically comparing the foliar and sepal colleters and nectaries, (2) anatomically describing the gland reported at the base of the ovary, (3) identifying which structure is responsible for the exudates secretion observed at the petal apex, and (4) investigating the cellular structures involved in the process of synthesis and exudation of the secretion produced by both nectaries and colleters. Samples of sepals, petals, leaves and glandular disc were collected at distinct stages of development and subject to standard techniques for anatomical, histochemical and ultrastructural studies. The leaf and sepal colleters are sessile or short stalked and present a multicellular secretory head with large intercellular spaces where mucilaginous secretion is accumulated. Phenolic compounds, carbohydrates and proteins were also detected in leaf and sepal colleters. Numerous dictyosomes and mitochondria are in accordance with the predominance of mucilaginous secretion, although granular endoplasmic reticulum and leucoplasts are also observed and are likely related to the synthesis of proteins, lipid and phenolic compounds. The secretion produced in the cytoplasm go through plasma membrane and remains at the periplasmic space until trespassing the cell wall where it is accumulated in the intercellular spaces formed by dissolution of the middle lamella. Subsequently, the granular dense secretion (hydrophilic and lipophilic phases) accumulated exudes without bursting of the epidermal cell cuticle. Flower and leaf nectaries are microscopic, non-vascularized and made up of 3-5 cells with labyrinthic walls which make the boundaries of a central secretory cell. Such secretory cells form aggregates at the base and apex of the leaves, on the abaxial side of the sepals and petal apex. The secretion produced is rich in polysaccharides, and the predominant sugar is glucose. Polysaccharides were also evident in the region of the labyrinthic wall and proteins in the cytoplasm of the radiated cells of nectaries. The labyrinthic walls increase the surface contact with the cytoplasm of the radiated cells where the photo- assimilates are converted into nectar and transfered to the central cell, where it is accumulated. Exudation occurs through rupture of the cuticle of the central cell due to accumulation of secretion at the subcuticular space. The epidermal cells of the glandular disc bear secretory features and are intensely vascularized by phloem, only positive results to lipid compounds were observed. Future studies are required to clarify the functionality of such structure.

Orientador: Marcelo Giannini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-13T10:19:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_MarceloTavaresde_D.pdf: 15233943 bytes, checksum: f6125d2132f3fd48d81be1d3cda778aa (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O uso de técnicas alternativas para preparo cavitário vem ganhando grande importância na Odontologia moderna. Entre estas tecnologias, o laser tem sido alvo de inúmeros estudos e para a realização de preparos cavitários o laser de Er:YAG é um dos mais indicados. Os objetivos deste estudo foram avaliar os efeitos de diferentes parâmetros de irradiação do substrato dentinário com laser de Er:YAG nos procedimentos restauradores adesivos e suas conseqüências sobre o substrato e sobre a união resina-dentina. Os testes foram realizados em superfícies dentinárias planificadas de terceiros molares humanos hígidos unidos a três diferentes sistemas adesivos (Single Bond 2 - 3M ESPE, Clearfil Protect Bond - Kuraray Medical Inc. e Clearfil Tri-S Bond - Kuraray Medical Inc.). Estas avaliações compreenderam o estudo da permeabilidade dentinária, da resistência de união, da longevidade e qualidade da união, além da análise da ultra-estrutura da interface de união através de microscopia eletrônica de transmissão e microscopia de varredura confocal laser. Os dados de permeabilidade e resistência de união foram analisados e submetidos à análise estatística com ANOVA 1-critério e ANOVA 3-critérios, respectivamente; ao encontrar diferenças significativas, o teste de Tukey foi utilizado. O nível de significância foi fixado em 5%. Os resultados mostraram ocorrer uma redução significativa na permeabilidade dentinária e que o parâmetro de 120mJ/4Hz foi o que promoveu a maior redução. Quanto à resistência de união, este estudo demonstrou que inicialmente, a irradiação com laser de Er:YAG reduz os valores de resistência de união, no entanto após 6 meses os valores são semelhantes tanto para o grupo controle, quanto para os grupos que foram irradiados. Além disso, pôde ser observado, que os sistemas autocondicionantes foram menos susceptíveis aos efeitos da irradiação do substrato, apresentando um comportamento mais uniforme. O sistema autocondicionante de dois passos também se mostrou mais estável ao longo do tempo. As imagens em microscopia eletrônica de transmissão e microscopia de varredura confocal laser, mostraram a formação de camada híbrida para todos os adesivos estudados com diferentes espessuras, quando aplicados sobre a dentina abrasionada. Não foi possível identificar camada híbrida uniforme e bem definida quando os sistemas foram aplicados em dentina irradiada com laser de Er:YAG, independentemente do parâmetro utilizado. Diante disso, os resultados sugerem que a irradiação da dentina com laser de Er:YAG reduz a permeabilidade dentinária, podendo influenciar na união dos adesivos à dentina nos períodos iniciais, entretanto após 6 meses os grupos irradiados foram iguais ao grupo controle. O exame ao microscópio revelou que a formação da camada híbrida é irregular e não-uniforme quando a dentina foi irradiada. / Abstract: The use of alternative techniques for cavity preparation is more common nowadays. Among these technologies, laser is the target of a great number of studies. The objectives of this study were to evaluate the effects of different parameters of dentin irradiation with Er:YAG laser on the adhesive procedures and their consequences over the substrate and resin dentin interface. Procedures were performed over flat dentin surfaces of human third molars bonded to three different adhesive systems ((Single Bond 2 - 3M ESPE, Clearfil Protect Bond - Kuraray Medical Inc. e Clearfil Tri-S Bond - Kuraray Medical Inc.). The evaluation tests were: dentin permeability, microtensile bond strengths, durability and the analysis of the ultra-structure using transmission electron microscope (TEM) and confocal laser scanning microscope (CSLM). Dentin permeability data and microtensile bond strength data were analyzed with one-way ANOVA and three-way ANOVA, respectively. Tukey test was used to point out differences among the tested groups. The significance level was fixed at 5%. Results showed a significative reduction on the dentin permeability and the 120mJ/4Hz parameter promoted the greatest reduction. For the microtensile bond strength test, this study showed that the irradiation with Er:YAG laser reduce the bond strength values at the baseline. After six months all groups became similar. Furthermore, self-etching systems were less affected by the Er:YAG laser irradiation. The two-step self-etching system seemed the more stable over time. TEM and CLSM images showed the hybrid-layer formation for all adhesive tested. The hybrid-layers had different thicknesses when the adhesive systems were bonded to abraded dentin. The observation of a uniform and well defined hybrid-layer was not possible when the adhesive systems were bonded to laser irradiated dentin, regardless of the used parameter. According to the data presented, dentin irradiation with Er:YAG laser reduce the permeability of the substrate, interfering on the bonding strength to dentin at the baseline, however, after six months laser irradiated groups were similar to control groups. Microscope analysis revealed that hybrid layer formation was irregular and non-uniform when dentin was laser irradiated. / Doutorado / Doutor em Materiais Dentários

Os primatas neotropicais, ou primatas do novo mundo, são pertencentes a um grupo diverso e variado de animais, com características anatômicas, comportamentais e taxonômicas próprias, que os diferem dos primatas do velho mundo. Estima-se que representem 31% dos primatas não-humanos do planeta. Têm sofrido com as altas taxas de crescimento populacional e perturbação antrópica resultante do desflorestamento, agricultura e criação de gado. Com o intuito de reverter esta situação e maximizar o potencial reprodutivo das espécies, o desenvolvimento de biotecnologias associadas à reprodução tem sido amplamente justificado nos dias de hoje, por representarem importantes ferramentas reprodutivas, contribuindo para a preservação da biodiversidade e manutenção da diversidade genética. Assim, o objetivo do presente estudo foi padronizar a colheita de sêmen de Alouatta guariba clamitans por eletroejaculação por via retal com posterior análise do sêmen fresco, procedimentos nunca descritos para a espécie, e adaptar o método de preparo de sêmen de Leontopithecus chrysomelas, Alouatta caraya e Alouatta guariba clamitans para microscopia eletrônica de transmissão, permitindo a comparação da ultraestrutura dos espermatozoides das três espécies e apresentando resultados também inéditos na literatura científica. Para este estudo, foram utilizados quatro exemplares de L. chrysomelas, dois exemplares de A. caraya e dois exemplares de A.g. clamitans, machos adultos mantidos em cativeiro. L. chrysomelas tiveram o sêmen colhido por vibroestimulação peniana, e A. caraya e A.g. clamitans foram submetidos à eletroejaculação por via retal. Após a obtenção dos ejaculados, o sêmen foi avaliado quanto ao volume, pH, concentração, motilidade, integridade de membrana plasmática, integridade de membrana acrossomal e morfologia, e posteriormente preparado para microscopia eletrônica de transmissão. A análise dos 12 espermatozoides das três espécies estudadas revelou que todos apresentam os componentes básicos descritos para o espermatozoide humano cabeça, colo e cauda, formada pelas peças intermediária, principal e terminal com variações na forma e tamanho de cada componente. As diferenças mais significativas encontradas entre os espermatozoides comparados foram extensão de acrossomo, comprimento, largura e organização de peça intermediária. O presente estudo atingiu os objetivos propostos, apresentando resultados inéditos na literatura científica / The neotropical primates, also known as primates of the new world, are a diverse and varied group of animals, with unique anatomical and taxonomic characteristics, as well a unique behaviour, that distinguish those from the old world primates. It is estimated that these present 31% of the non-human primate population of the planet. High taxes of populational growth and anthropological disturbance have been undergoing due to deforestation, agriculture and cattle farms. In order to revert this situation and maximize the reproductive potential of the species, the development of biotechnologies associated to the reproduction are widely justified nowadays, for representing important reproductive tools, contributing to the preservation of the biodiversity and maintenance of genetic diversity. Hence, the purpose of this study was to collect Alouatta guariba clamitans semen by rectal electroejaculation then analyze the fresh semen, procedures never before described for the species, and adapt the preparation method of Leontopithecus chrysomelas, Alouatta caraya and Alouatta guariba clamitans semen for electron transmission microscope, allowing the comparison of the spermatozoa ultrastructure from the three species and also presenting new results to the scientific literature. For this study, it was used four specimens of L. chrysomelas, two specimens of A. caraya and two specimens of A.g. clamitans, adult males kept in captivity. L. chrysomelas had the semen taken by penine vibratory stimulation, and A. caraya and A.g. clamitans were submitted to rectal electroejaculation. After the semen was obtained, it was evaluated regarding the volume, pH, concentration, motility, sperm membrane integrity, acrosome integrity and morphology, and then prepared for electron transmission microscopy. The analysis of the spermatozoa of the three studied species revealed that all present the basic components described for the human spermatozoa - head, neck region and tail, formed by middle, principal and terminal pieces - with variations in 14 shape and size of each component. The most significant differences found between the compared spermatozoa were the acrosome extension and middle piece length, thickness and organization. The present study attained the proposed goals, presenting unprecedented results for the scientific literature

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-17T12:02:10Z No. of bitstreams: 1 gisellesantoscavalcantimanhaesdeandrade.pdf: 2846359 bytes, checksum: 064267dc20f08e8554a167629e24dfae (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-18T11:50:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gisellesantoscavalcantimanhaesdeandrade.pdf: 2846359 bytes, checksum: 064267dc20f08e8554a167629e24dfae (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-18T11:50:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gisellesantoscavalcantimanhaesdeandrade.pdf: 2846359 bytes, checksum: 064267dc20f08e8554a167629e24dfae (MD5) Previous issue date: 2016-08-29 / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Vesículas de membrana externa (VMEs) liberadas principalmente por bactérias Gram negativas podem participar de diversos processos biológicos como sobrevivência bacteriana, aquisição de nutrientes, estabelecimento de biofilmes, comunicação celular e patogênese. Apesar da importância dessas vesículas em bactérias patogênicas, pouco ainda é conhecido sobre a formação e ocorrência de VMEs em bactérias de ecossistemas aquáticos. Este trabalho teve por objetivo investigar a ocorrência e formação de VMEs em bactérias cultiváveis de um ecossistema aquático amazônico. Para o estabelecimento de culturas bacterianas, amostras foram coletadas do Rio Negro (AM), submetidas à diluição seriada e semeadas em dois meios de cultura sólidos não seletivos: R2A e TSA. As colônias bacterianas em cultura foram caracterizadas em morfotipos de acordo com seus aspectos macroscópicos e microscópicos (forma, arranjo e composição da parede celular) por microscopia de luz. Os morfotipos foram transferidos para meio liquido (TSB) e a curva de crescimento estabelecida por densidade óptica através de espectrofotometria e densidade bacteriana pela microscopia de fluorescência. O estabelecimento das culturas de bactérias do Rio Negro apontaram que o meio R2A possibilitou o crescimento de mais morfotipos de colônias (10). Análises por microscopia de luz dos morfotipos mostraram uma maior ocorrência de bactérias Gram negativas (58,33%), com predominância de bacilos (51%) e distribuídas isoladamente (58,33%). A curva de densidade em meio líquido (TSB) mostrou-se estável na quarta hora de cultura, indicando o fim da fase exponencial e início da fase estacionária. A microscopia eletrônica de transmissão revelou bactérias de diferentes tamanhos (0,93 μm2 à 1.290 μm2) e envoltório celular com características típicas de espessura e composição dos grupos bacterianos gram-positivo e gramnegativo. Análises quantitativas demonstraram maior ocorrência de bactérias com parede celular tipicamente Gram negativa (77,28%), caracterizada pela presença de membrana plasmática, espaço periplasmático e membrana externa. Paralelamente, além das características morfológicas do envoltório celular bacteriano, foi possível a observação de estruturas bacterianas intra e extracelulares, como cápsula, flagelo, nucleóide, grânulos e septos de divisão e esporulação. A MET revelou a ocorrência de VMEs, brotando da membrana externa de bactérias Gram negativas em direção ao meio extracelular. A maior proporção de VMEs (83%) foi encontrada em processo de formação, aparecendo isoladamente ou formando grupamentos vesiculares aderidos ao envoltório celular. VMEs já completamente formadas, livres no meio extracelular também foram detectadas (17%) distantes ou próximas de grupos de bactérias. Análises morfométricas das VMEs revelaram vesículas de tamanhos variados (15 µm-300 µm de diâmetro). Porém, as vesículas aderidas às bactérias apresentaram menor diâmetro (60,94 ± 7,32 µm) em comparação com as vesículas livres no meio extracelular (149,4 ± 21,10 µm, p<0,0001). Em conjunto, o presente trabalho demonstrou a capacidade de bactérias aquáticas cultiváveis do Rio Negro secretarem VMEs durante o crescimento em cultura. O entendimento de diferentes aspectos morfológicos destas bactérias e a caracterização ultraestrutural das VMEs enfatiza o fato das bactérias de ecossistemas aquáticos constituírem microrganismos estruturalmente organizados, denotando sua complexidade funcional e adaptativa. / Outer membrane vesicles (OMVs) released by Gram negative bacteria play an important role in a variety of biological processes, such as bacterial survival, nutrient acquisition, biofilm establishment, cell communication and pathogenesis. Despite the importance of these vesicles in pathogenic bacteria, the formation and occurrence of OMVs in bacteria of aquatic ecosystems is still poorly understood. The present work aimed to investigate the occurrence and formation of OMVs in cultured bacteria from an Amazonian aquatic ecosystem. For bacterial cultures, samples were collected from Negro River (AM), serially diluted and spread-plate in two non-selective solid culture media: R2A and TSA. Colonies were characterized through macroscopic aspects and microscopic characteristics. Colonies morphotypes were transferred to non-selective liquid media (TSB) and the growth curve was analyzed by optical and cellular density, through spectrophotometry and fluorescence microscopy, respectively. Our results showed that R2A media enabled the growth of most colonies morphotypes (10). Microscopic analyses by light microscopy showed that Gram negative bacteria (58,33%), bacillus shape (51%) and isolate arrangement (58,33%) were predominant among bacterial morphotypes. The density curve showed a growth stabilization around the fourth hour of culture, indicating the end of the exponential phase and the begging of the stationary phase. Transmission electron microscopy revealed bacteria with different sizes (0,93 μm2 à 1.290 μm2) showing gram-positive and gram-negative envelopes. TEM quantitative analyses showed higher frequency of Gram negative bacteria (77,28%) exhibiting cell envelope composed by plasma membrane, periplasmic space and outer membrane. TEM enabled the visualization of intra and extracellular bacterial structures, such as capsule, flagellum, nucleiod, granules and cellular septa. TEM analyses revealed the occurrence of OMVs extruded from the outer membrane of Gram negative bacteria. The higher OMVs proportion was found in process of budding, appearing isolated or in clusters adhered to cellular envelope. Free OMVs were also detected in the extracellular medium, near or distant from bacterial clusters. Morphometric analyses showed vesicles with various sizes (15 µm-300 µm in diameter). However, vesicles in process of formation showed smaller size than free vesicles in the extracellular medium. Altogether, the present work demonstrated, for the first time, the ability of bacteria from Negro River to generate OMVs during growth in culture media. The ultrastructural characterization of OMVs emphasizes the fact that bacteria from aquatic ecosystems are structurally organized microorganisms denoting its functional and adaptive complexity.