Orientadores: Carlos Manuel Giles Antunez de Mayolo, Fernando Iikawa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-04T20:37:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adriano_Cris_M.pdf: 2377701 bytes, checksum: 09034068780831dd7a4b137752559fc2 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Neste trabalho foram estudados filmes finos de MoAs crescidos por epitaxia de feixe molecular em substratos de GaAs (001). As propriedades magnéticas destas hetero-estruturas (filme magnético sobre um substrato semicondutor) são fortemente dependentes das propriedades estruturais do filme de MoAs que foram estudadas detalhadamente utilizando técnicas de difração de raios-x no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron. Dentre os principais resultados estão a identificação de uma temperatura de ordenamento magnético maior do que os valores para o MnAs massivo, em filmes com acomodações cristalinas onde o eixo-c está inclinado em relação ao plano (001) do substrato. Também foi realizado um estudo detalhado da variação do parâmetro de rede com a temperatura em torno da transição de fase magnética. Este estudo permitiu determinar a evolução das tensões elásticas presentes no filme de MoAs durante a transição onde em um intervalo em torno de 30°C acontece uma coexistência de fases cristalinas pela formação de faixas periódicas com regiões alternadas de a -MnAs (hexagonal) e ,b -MnAs (ortorrômbico). Também se encontrou que os parâmetros de rede contidos no plano do filme se comportam de forma bem diferente. Enquanto que o parâmetro que corresponde ao eixo-c hexagonal não varia muito durante a transição o outro parâmetro de rede contido no filme aumenta fortemente com a temperatura. Estes estudos complementaram medidas magnéticas com efeito Kerr magnéto-óptico simultâneas às medidas estruturais, assim como às medidas por difração de raios-x com aplicação de campo magnéticos de até 3 kOe / Abstract: Thin films ofMnAs grown by molecular beam epitaxy on GaAs (001) were studied by X-ray diffraction. The magnetic properties of a thin film of MnAs are strongly affected by the elastic tensions ofthe film accomodation over the semiconductor substrate and were studied by X-ray diffraction techniques at the Brazilian National Synchrotron Laboratory .It was found that the Curie temperature for the MnAs film is dependent on the type of crystal accomodation over the substrate. In particular for a MnAs accomodation with a tilted hexagonal c-axis with respect to the GaAs (00 1) plane, the transition temperature becomes higher than the value for MnAs bulk. A detailed analysis ofthe evolution ofthe lattice parameters through the transition temperature was performed. These results contribute to the understanding of the phase coexistence in the film through more than 30°C where periodic stripes of a -MnAs (hexagonal) and b-MnAs (orthorhombic) are formed to reduce the elastic tension of the film during this first order magnetic transition. It was found that while the hexagonal c-axis lattice parameter almost does not change during the phase transition, the in-plane lattice parameter perpendicular to the c-axis strongly increases with increasing temperature. These structural results complement magnetization measurements using an in situ magneto-optical Kerr effect setup and also structural measurements under applied magnetic fields up to 3 kOe / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientador: Jacobus Willibrordus Swart / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T22:45:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dias_GuilhermeOsvaldo_D.pdf: 3822925 bytes, checksum: 25e0dd51fed5d5d3cb7dc334a0a61bb7 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Analisamos amostras de óxido de silício rico em silício (SRSO) obtidas por um sistema de deposição química de vapor com ressonância ciclotrônica de elétrons (ECR-CVD). Propriedades estruturais, de composição, ópticas e elétricas foram estudadas por transformada de Fourier de absorção no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia de retro-espalhamento Rutherford (RBS), fotoluminescência (PL), elipsometria e medidas de capacitância-tensão (C-V). Através do ajuste dos índices de refração em função do fluxo de O2 para uma longa faixa de razões de fluxo, pudemos notar que o sistema ECR-CVD permite obter filmes com alto controle desses índices de refração. Isto sugere indiretamente a possibilidade do controle das características ópticas e elétricas dos nossos filmes, pois essas características, assim como o índice de refração, são dependentes da concentração de silício nos filmes. Na região de concentração de interesse em nosso trabalho, a razão de concentração atômica O/Si obtida por RBS correlaciona-se linearmente com o índice de refração. As intensidades e posições dos picos de PL e as curvas de histereses observadas através de medidas C-V, após os tratamentos térmicos, dependem das razões de fluxo O2/SiH4 utilizadas na deposição. Observamos que temperatura e tempo de tratamento térmico têm forte influência nas propriedades de PL das amostras selecionadas. No entanto, a influência destes parâmetros sobre as propriedades elétricas (C-V) não é tão significativa, principalmente para temperaturas de tratamentos acima de 1000 ºC. As propriedades de PL e C-V puderam ser relacionadas com a presença de nanoestruturas de silício imersas nos filmes SRSO, sendo que defeitos do tipo NBOHC e ODC, típicos do óxido de Si, também têm influência sobre essas propriedades. Comparando os dados de PL e FTIR de nossas amostras, bem como dados da literatura, concluímos que a cristalinidade das nanoestruturas de Si tem forte influência sobre a intensidade de PL. Por outro lado, a cristalinidade influencia muito pouco na capacidade de armazenamento de carga, como verificado pelas curvas de histerese nas medidas C-V. Assim, as características ópticas e elétricas de nossas amostras estão associadas principalmente à presença de nanoestruturas de silício dentro da matriz de óxido de Si. Nossas amostras demonstram alta potencialidade para aplicação em dispositivos optoeletrônicos e nanoeletrônicos. / Abstract: In this work we have analyzed samples of Silicon Rich Silicon Oxide (SRSO) obtained by an Electron Cyclotron Resonance Chemical Vapor Deposition system (ECR-CVD). Structural, compositional, electrical and optical properties were investigated by Fourier transform infrared (FTIR), transmission electron microscopy (TEM), Rutherford backscattering spectroscopy (RBS), capacitance-voltage (C-V), photoluminescence (PL) and ellipsometry. By fitting a long range refractive indices curve as a function of O2 flow, it can be seem that the ECR-CVD system is able to produce films with high control on the refractive indices, which, indirectly, suggest the possibility of control of the optical and electrical characteristics, since all these characteristics are dependent of Si concentration in the film, as refractive index. Into the region of interest for our work, the atomic concentration ratio O/Si obtained by RBS correlates linearly with the refractive indeces. The PL intensities and peak positions and the hysteresis curves observed by C-V characterizations, after thermal treatments, show dependence on O2/SiH4 flow ratios used in the work. We observed that temperature and time of thermal treatments have strong influence on PL properties of the selected samples. Nevertheless, the influence of these same parameters on electrical properties (C-V) are less significant than for PL properties, mainly for temperatures above 1000 oC. The PL and CV characteristics of our samples can be related to the presence of silicon nanostructures embedded inside SRSO films. On the other hand, typical silicon oxide defects, like NBOHC and ODC, have some influence on such optical and electrical properties. Comparing our PL and FTIR data, as well as data from literature, we can suppose that crystallinity has strong influence on PL intensity. On the other hand, crystallinity has just a weak influence on the charge storage capacity of our samples, as we had seen by the hysteresis curves in C-V measurements for samples treated at 1100 oC and 1150 oC. Finally, we conclude that optical and electrical characteristics of our samples are associated principally to the presence of silicon nanostructures embedded in a silicon oxide matrix. Our samples showed high potentiality to applications as optoelectronic and nanoelectronic devices. / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor Engenharia Elétrica

Orientador: Nelson Eduardo Duran Caballero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T21:56:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gaspari_PriscylaDanielyMarcato_D.pdf: 6273192 bytes, checksum: db4849654c2571f8912e25f768fdb43b (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo deste projeto foi a preparação e a caracterização de sistemas micro e nanoestruturados no carreamento de diferentes substâncias. Micro e nanopartículas poliméricas, nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) e nanopartículas de prata assim como duas substâncias com diferentes solubilidades: um modelo de tripeptídeo (glutationa) hidrofílico e um filtro solar hidrofóbico (benzofenona-3) foram estudados. O objetivo deste trabalho foi a produção de uma plataforma de sistema micro e nanoestruturados com aplicação cosmética e farmacológica. Para isto, diferentes polímeros e lipídios foram estudados na preparação das partículas. Os métodos de preparação dos sistemas foram dependentes da solubilidade dos ativos assim como do tipo de material de cobertura. O método utilizado na preparação de nanopartículas de alginato/quitosana foi gelificação iônica. Para os polímeros poli(e-caprolactona) (PCL) e poli(hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) foram utilizados os métodos de nanoprecipitação e emulsão (dupla ou simples) e evaporação de solvente. As NLS foram preparadas pelo método de homogeneização à alta pressão a quente e as nanopartículas de prata foram preparadas pelo método biossintético utilizando o fungo Fusarium oxysporum. A eficiência de encapsulamento do ativo hidrofílico glutationa foi dependente do tipo de nanoestrutura utilizada no seu encapsulamento. A maior eficiência de encapsulamento da glutationa foi de 35% em NLS-revestidas com quitosana e em nanopartículas de PCL. Em relação ao ativo lipofílico benzofenona-3, uma alta eficiência de encapsulamento (maior que 95%) foi verificada independente da micro ou nanoestrutura utilizada. Além disto, todas as partículas mostraram-se reprodutíveis e estáveis por até 1 mês e meio. Nos estudos de permeação em pele humana foi observado que as micropartículas de PHBV penetraram menos na pele do que as NLS devido, provavelmente, a diferença de diâmetro e flexibilidade destas duas partículas. Em relação às nanopartículas de prata, foi observado, por espectroscopia de UV-VIS que, em 28 horas, houve a formação das nanopartículas de prata estabilizadas por proteínas do fungo com diâmetro médio de 5 nm. Os tecidos de algodão e poliéster impregnados com estas partículas apresentaram atividade antimicrobiana frente a diversas bactérias Grampositiva e Gram-negativa. / Abstract: The aim of this project was preparation and characterization of micro and nanostructured system as carriers of different substances. Polymeric micro and nanoparticles, solid lipid nanoparticles (SLN) and silver nanoparticles as well as two substances with different solubilities: a model of hydrophilic tripeptide (glutathione) and a hydrophobic sunscreen (benzophenone-3) were studied. The goal of this work was also the production of micro and nanostructured system platform for cosmetic and pharmacological application. For that, different polymers and lipids were studied in the particles preparation. The particles preparation methods were dependents on active solubility as well as the kind of coverage material. The method of ionic gelation in alginate/chitosan nanoparticles preparation was used. For the polymers poly(e-caprolactone) and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) were used nanoprecipitation and emulsion (double or simple) and solvent evaporation methods. SLN were prepared by hot high pressure homogenization method and silver nanoparticles by biosynthetic method with fungi Fusarium oxysporum. The encapsulation efficiency of hydrophilic active glutathione was dependent of the kind of nanostructure used in its encapsulation. The biggest encapsulation efficiency for glutathione was 35% in NLScovered with chitosan and in PCL nanoparticles. Regarding the lipophilic active benzophenone-3, high encapsulation efficiency (greater than 95%) was found independently of micro or nanostructure used. Furthermore, all particles were reproducible and stable at least for up to 1 month and half. In human skin permeation studies was observed that PHBV microparticles penetrated less in the skin than SLN, due to probably, to the difference in the diameter and flexibility of these two particles. Regarding the silver nanoparticles, it was observed, by UV-VIS spectroscopy that, in 28 hours, there was the formation of silver nanoparticles stabilized by proteins of the fungi with average size of 5 nm. The cotton and polyester fabrics impregnated with these particles exhibit antimicrobial activity against several bacteria Gram-positive and Gram-negative. / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

O presente trabalho tem como objetivo contribuir para o conhecimento da morfologia, microestrutura e modulação composicional (perfil da composição química) de recobrimentos NbN/CrN multicamadas nanoestruturados com diferentes periodicidades (entre 4 e 20 nm) depositado por PVD pela técnica de arco catódico. Foi alcançada espessura total do recobrimento de 30 ?m mantendo-se a homogeneidade da periodicidade ao longo de toda a espessura. Análises de difração de Raios-X, aliadas a modelamento computacional (difração dinâmica), e análise de microscopia eletrônica de transmissão (MET), permitiram a determinação da periodicidade das multicamadas e a espessura das camadas individuais de NbN e CrN e análise qualitativa da coerência entre as camadas. O modo de varredura (SMET) acoplado com espectroscopia de perda de energia de elétrons (EELS), permitiu medir a variação da composição química ao longo das nano-camadas individuais. A análise por EELS mostrou que, mesmo para a menor periodicidade estudada - 4nm, não há eliminação da modulação composicional. Assim, um modelo de Análise de Elementos Finitos (FEA) foi utilizado para avaliar a componente das tensões residuais intrínsecas ao longo das multicamadas, alimentado com o cáculo da deformação do parâmetro de rede, que pela Lei de Vergards varia em função da modulação química, ao longo das camadas de NbN e CrN. A microindentação instrumentada e o teste de riscamento mostraram aumento de dureza e maior resistência ao risco com a redução da periodicidade das multicamadas nanoestruturadas de NbN/CrN. O cruzamento dos resultados das diversas técnicas empregadas permitiu análise detalhada da estrutura e morfologia destes recobrimentos e a influência das periodicidades na modulação química das camadas individuais, possibilitando o desenvolvimento de um modelo qualitativo. Este aprendizado irá permitir a deposição de recobrimentos multicamadas nanoestruturados com melhor controle das propriedades mecânicas objetivadas em função da aplicação final do produto. / The present work aims at contributing to the knowledge, microstructure and compositional modulation (Chemical composition profile) of NbN/CrN multilayer nanostructured coatings with different periodicities (between 4 and 20nm) deposited by cathodic arc technique. It was reached a total coating thickness of 30 ?m preserving the periodicity homogeneity along the thickness. X-Ray Diffraction analisys, combined with computational modeling (dinamic diffraction) and Transmission Eletron Microscopy analysis (TEM), allowed the multilayer periodicity determination, the individual NbN and CrN layer thicknesses as well as the qualitative analysis of coherency among layers. The scanning mode (STEM) combined with Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS), allowed the measurement of the chemical composition variation along the individual nanolayers. The EELS analysis showed that, even for the lowest periodicity studied - 4nm, there is no elimination of the compositional modulation. Thus, the Finite Element Analysis model (FEA) was used to evaluate the intrinsic residual stress component along the multilayers, fed with the lattice parameter deformation calculation, which, by Vegards Law varies as a function of the chemical modulation, along the NbN and CrN layers. The instrumented microindentation and the Scratch test showed hardness increase and higher scratch resistance as periodicity decreases on the nanostructured multilayer of NbN/CrN. The cross-linking data of the several techniques employed enabled a detailed analysis of the structure and morphology of such coatings and the influence of the periodicities on the individual layer chemical modulation, allowing the development of a qualitative model. This learning will allow multilayer nanostructured coatings deposition with a better control of desired mechanical properties as a function of the final product application.

Orientadores: Italo Odone Mazali, Talita Mazon / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T15:25:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Madalossi_NatiaraVaughn_M.pdf: 3988977 bytes, checksum: 5fd028b4052bd1c0173b1e06a840ab1b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho reporta a síntese e caracterização de nanoestruturas de ZnO com morfologia de nanobastões hexagonais, crescidas verticalmente ao substrato de silício. Para o crescimento vertical dos nanobastões foi depositado um filme constituído por grãos de ZnO para atuar como camada de nucleação. Neste trabalho, as sínteses dos nanobastões e das camadas de nucleação foram preparadas por métodos químicos. As camadas de nucleação foram obtidas com a calcinação do filme de precursor polimérico e de 2-etilhexanoato de zinco, os quais foram depositados sobre o substrato de silício com o uso da técnica de spin coating e tratados termicamente em diferentes temperaturas para a formação dos grãos cristalinos de ZnO. Os nanobastões crescidos sobre as camadas de nucleação foram obtidos via síntese hidrotermal e síntese de deposição por banho químico (CBD). As camadas de nucleação e os nanobastões apresentaram estrutura cristalina tipo wurtzita com crescimento preferencial na direção [002] na qual a propriedade piezoelétrica se manifesta. As análises de espectroscopia Raman corroboraram com as análises de difração de raios X, sendo que não houve os deslocamentos das bandas do ZnO, indicando que os nanobastões não estavam no modo de confinamento quântico. Os nanobastões apresentam vários tipos de defeitos cristalinos, provocando a formação de defeitos eletrônicos na região da banda proibida, promovendo uma emissão centrada em 600 nm nas análises de espectroscopia de fotoluminescência. Para o estudo da resposta piezoelétrica dos nanobastões foi utilizado um substrato condutor de silício com um filme de platina para o crescimento dos nanobastões. O dispositivo constituiu-se de um eletrodo, formado pelo substrato condutor com as nanoestruturas e um contraeletrodo, formado pelo substrato condutor. Verificou-se que o dispositivo tem um comportamento de diodo tipo Schottky, sendo que a resposta piezoelétrica frente a uma deformação física foi de até 7 mV, indicando que os nanobastões podem ser utilizados como conversores de energia mecânica em energia elétrica / Abstract: This work reports the synthesis and characterization of nanostructures of ZnO with hexagonal nanorods morphology, growth vertically on silicon substrate. For the vertical growth a film constituted for ZnO grain was deposited over the substrate to act as nucleation layer. In this work, the synthesis of nanorods and nucleation layer was made by chemical methods. The nucleation layers were obtained by calcination of the polymeric precursor and 2-ethylhexanoate, being deposited on the silicon substrate by spin coating technique and annealed at different temperatures to promote the formation of ZnO crystalline grains. The growth of the nanorods on the nucleation layers were obtained by hydrothermal and chemical bath deposition (CBD) synthesis. The nucleation layers and the nanorods have wurtzite structure with preferential growth along the [002] axis, where the piezoelectric properties show up. Raman spectroscopy analyzes corroborate the x-ray diffraction, and there was no ZnO band shift, indicating that the nanorods would not be in quantum confinement. The nanorods showed different types of crystal defects, inducing the formation of electronic defects in the band gap. These defects showed an emission centered at 600 nm in photoluminescence spectroscopy. To study the piezoelectric response of the nanorods, a silicon substrate with a platinum film was used to grow the nanorods. The device consists of electrode formed by the conductive substrate with the nanorods and a contra-electrode, formed by the conductor substrate. It was found that the device is a Schottky type diode and the piezoelectric response was to 7 mV by physical deformation. Therefore, ZnO nanorods can be used as converter mechanical energy into electricity / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestra em Química

[pt] Oxido de zinco foi sintetizado por evaporação, condensação e oxidação de Zn metálico sob pressão atmosférica. Foram desenvolvidos dois métodos de síntese, estacionário e dinâmico. No primeiro foi utilizado um reator tubular de alumina com controle local da temperatura. A evaporação do Zn aconteceu na faixa de temperaturas 900 - 1000 °C sob pressão e gradiente térmico controlados. Zn metálico foi introduzidos no reator e, durante o processo de aquecimento, o oxigênio contido no ambiente, reage com a superfície do Zn formando uma camada de ZnO que encapsula o Zn liquido contendo o vapor de Zn gerado. Quando a pressão na cápsula supera a pressão ambiental trincas são formadas na capa de óxido permitindo a emissão do vapor de Zn, que se oxida na medida que percorre o reator e, dependendo da sua trajetória, obtém-se cristais nanometricos e micrométricos de ZnO numa variedade de morfologias. O sistema dinâmico foi desenvolvido num reator de quartzo com as extremidades fechadas e permitindo a injeção controlada de argônio e oxigênio. Em todos os experimentos, predomina a presença de tetrapodos com braços finos piramidais e dimensões na faixa desde poucas centenas de nanômetros até várias micra. Estas nanopatículas foram caracterizadas por microscopia eletrônica (MEV e MET) e as suas propriedades ópticas foram analisadas por catodoluminescência mostram que a energia de emissão UV é originada do volume, enquanto e a verde emana essencialmente da sua superfície, indicando a relação com as lacunas de oxigênio. / [en] Zinc Oxide hás been synthesized by evaporation, condensation, and oxidation of methallic zinc under atmospheric pressure. Two methods of synthesis, denominated stationary and dynamic, were developed in this study. In the stationary system has the local control of temperature and a alumina tube-furnace reactor has been used. Zn was evaporated at 900-1000 C in an alumina tube under controlled pressure and heating profile. Pieces of Zn were introduced into the alumina tube. During heating, the ambient oxygen reacted with the Zn surfcace to form a layer of ZnO, which encapsulated the liquid Zn vapor. Zinc oxidizes as it travels though air, and, depending on its trajetory, a variety of morphologies. The dynamic system was based on a quartz tube reactor seled at both ends and with controlled injection of argon and oxygen while the process takes place at 900 C. One dominant structure is in the form of tetrapods whose ends form the apices of regular tetrapodron, with dimensions ranging from a few hundred nanometers to several microns. The nature of these nanostructures was characterized by transmission electron microscopy (SEM and TEM) and their optical properties have been studied using and cathodoluminescence. Images show that the UV emission originates bulk of the legs, while the green emission emanates from the surface, indicative of it being related to oxygen vacancies. / [es] El óxido de zinc fue sintetizado por evaporación, condensación y oxidación de Zn metálico bajo presión atmosférica. Se desarrolaron dos métodos de síntesis, estacionário y dinâmico. En el primeiro se uso un reactor tubular de alúminia con control local de temperatura. La evaporación de ZnO ocurrió dentro del intervalo de temperatura 900 - 1000 C en un ambientede temperatura y presión controlados. Se introduce el Zn metálico en el reactor y durante el processo de calentamiento, el oxigênio del ambiente reacciona con la superfície de Zn creando una capa de ZnO que encapsula el Zn liquido conteniendo el vapor de Zn generando. Cuando la presión de la cápsula alcanza una presión crítica forma fisuras en la de óxido, capa permitiendo la emissión de vapor de Zn, que se oxida la medida que ocorre el reactor y dependiendo de su trayectoria se obtienen cristales nanométricos e micrométricos de ZnO con una variedad de morfologias. El sistema dinâmico fue desarollando en un reactor de cuarzo con los extremos cerrados y permitiendo la inyección controlada de argón y oxígeno (900 C). en todos los experimentos, predomina la presiencia de trepodos con brazos finos piramidales e con dimensiones desde poças centenas de nanômetros asta vários micrómetros. Estas nanopartículas fueron caracterizadas por microscopia electrónica (MEV e MET) y sus propriedades ópticas fueron analizadas por catodoluminiscencia y fotoluminiscencia. Imagines monocromáticsa de catodoluminiscencia muestran que la energia de emisión UV se origina en el volumen, mientras que la verde emana principalmente de la superfície, indicando su relación con lãs vacâncias de oxigeno.

Orientadores: Daniela Zanchet, Jose Antonio Brum / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-10T04:28:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_TulioCostaRizutida_D.pdf: 8952935 bytes, checksum: 2283ed573c4cf94d5cba5aa42d7b2113 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Nanopartículas de metais nobres têm atraído uma renovada atenção nos últimos anos devido às novas aplicações científicas e tecnológicas explorando suas propriedades ópticas únicas. No regime nanométrico, é bem conhecido que a resposta óptica de metais, associada aos plásmons de superfície, depende fortemente do tamanho e também da forma. De fato, grande parte das aplicações ópticas de nanopartículas de ouro e prata baseia-se na exploração dos efeitos de forma. Porém, apesar dos esforços realizados, os processos que levam à formação de morfologias anisotrópicas ainda não são bem compreendidos e a formulação de um mecanismo geral ainda é um desafio. Nesse trabalho, foram abordados os mecanismos de formação e crescimento de nanoprismas triangulares de prata produzidos por métodos de síntese coloidal. Uma combinação de diferentes técnicas experimentais foi utilizada para estudar diversos aspectos da síntese fotoquímica, dentre eles, a evolução morfológica, a cinética da reação e a estrutura cristalina das nanopartículas. As sólidas evidências experimentais obtidas associadas a outras observações da literatura foram utilizadas na formulação de um modelo fenomenológico para explicar a formação e crescimento dos nanoprismas de prata em métodos fotoquímicos. Esse modelo baseia-se na influência dos defeitos cristalográficos, que induzem a formação dos nanoprismas nos momentos iniciais da síntese, e na excitação de plásmons de superfície, que ocorre em estágios avançados, sendo responsável pela definição do tamanho final dos nanoprismas. Adicionalmente, cálculos teóricos indicaram que aspectos energéticos podem ter um papel ativo nesse sistema, favorecendo o crescimento dos nanoprismas em relação às nanopartículas esféricas durante os estágios iniciais da síntese. Finalmente, os nanoprismas triangulares de prata produzidos foram aplicados ao estudo de efeitos de intensificação do espalhamento Raman de moléculas. Medidas espectroscópicas de moléculas depositadas na superfície de nanoprismas com diferentes tamanhos foram realizadas e a comparação quantitativa dos resultados indicou a presença de um tamanho ótimo, que é determinado por processos de perda de energia dos plásmons de superfície / Abstract: Noble metal nanoparticles have attracted a recent renewed interest due to the new scientific and technological applications exploiting their unique optical properties. At nanometric scale, it is well known that the optical response of metals, related to the excitation of surface plasmons, strongly depends not only on the size of the particles but also on their shape. Several methodologies to produce silver and gold nanoparticles with different shapes are available in the literature. However, notwithstanding the efforts that have been made, the process that lead to the formation of anisotropic morphologies has not been fully understood yet and a general mechanism is still a challenge. In this work, we address the formation and growth mechanisms of silver triangular nanoprisms produced by photochemical methods. A set of characterization tools was used to study different aspects of the photochemical synthesis, namely, the morphological evolution, the reaction kinetics and the crystalline structure of the nanoprisms. The solid experimental evidences obtained here were used to build a phenomenological model that explains the formation and growth of silver triangular nanoplates in photochemical methods. This model was based on the influence of crystallographic defects, which induce the formation of the nanoprismas in the initial stages of the synthesis, and on the excitation of surface plasmons, which occurs in advanced stages and it is responsible for the definition of the final size of the nanoprismas. Additionally, theoretical calculations indicate that energetics might play an important role in this system, favoring the growth of nanoprismas relative to spheres. Finally, the silver triangular nanoprisms were used to study enhancement effects in the Raman scattering of molecules. We performed spectroscopic measurements for nanoplates with different sizes and the quantitative comparison of the curves indicated the existence of an optimum size that is dictated by surface plasmon energy losses / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Orientador: Newton Cesário Frateschi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-17T02:03:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mialichi_JoseRoberto_D.pdf: 4426656 bytes, checksum: f54944bc3408b22608afdd373e3445dd (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Esta tese de doutorado apresenta resultados experimentais do crescimento de pontos quânticos de InAs diretamente sobre InGaAsP de baixa energia de bandgap (?g=1420 nm), cujo desenvolvimento visa a obtenção de um meio ativo com emissão na banda C (1520¿1570 nm) para a fabricação de ressonadores de microdisco. Baseado em resultados de fotoluminescência e microscopia de força atômica, o fenômeno da inter-difusão de elementos na interface InAs/InGaAsP é proposto e calculado, indicando a presença de Gálio e Fósforo na composição dos pontos quânticos. O ganho óptico de pontos quânticos de InAs crescidos sobre InGaAsP é também calculado com base nos resultados obtidos na análise de inter-difusão. Subseqüentemente, a teoria dos modos ressonantes no microdisco, particularmente os modos chamados whispering gallery modes (WGMs), é desenvolvida com o intuito de auxiliar os cálculos de fator de qualidade, fator de confinamento e corrente de limiar. Uma estrutura multicamada (diodo PIN) com região ativa baseada em pontos quânticos do sistema InAs/InGaAsP foi crescida por epitaxia de feixe químico (CBE) para a fabricação de ressonadores de microdisco. A fabricação dos microdiscos é feita por litografia óptica, corrosão por plasma de íons e ataque químico seletivo de InP. Feixe de íons focalizados (FIB) foi usado para substituir o ataque por plasma para diminuir a rugosidade das paredes dos discos. Os ressonadores de microdiscos são caracterizados elétrica e opticamente e os resultados são confrontados com base nos resultados teóricos apresentados ao longo da tese. Com base nos resultados das caracterizações eletro/ópticas dos ressonadores, correções como a inclusão de perdas ópticas da rugosidade da borda e aquecimento local foram acrescidas ao modelo teórico, resultando em boa concordância com os resultados experimentais. Por fim, apresentamos o desenvolvimento de dispositivos híbridos a partir de polímeros orgânicos depositados diretamente sobre microdiscos de InGaAs com o objetivo de integrar meio ativo orgânico com ressonadores inorgânicos para aplicações em optoeletrônica. Estes resultados foram obtidos durante o programa de doutorado com estágio no exterior no Laboratório Nacional de Nanotecnologia (NNL) vinculado à Università del Salento (Lecce/Itália) / Abstract:This doctorate¿s thesis presents the growth of InAs quantum dots directly on high bandgap InGaAsP (?g=1420 nm) barriers to be used as the active region of microdisk resonators with emission in the C-band (1520¿1570 nm). Based on photoluminescence and atomic force microscopy experiments, the occurrence of inter-diffusion on the InAs/InGaAsP interface is calculated, suggesting the presence of Gallium and Phosphorus in the quantum dots (QDs) composition. Based also on the inter-diffusion results, the optical gain of the InAs QDs is calculated. Subsequently, microdisk resonator whispering gallery modes (WGMs) are calculated and employed to predicting the cavity quality and confinement factors, as well as the threshold current. A PIN diode with an active region based on InAs QDs was grown by Chemical Beam Epitaxy (CBE) for the fabrication of current injected microdisk resonators. Microdisk fabrication process is performed using photolithography, reactive ion etching and InP selective wet-etching. Focused ion beam is used to replace the plasma etching in order to reduce the roughness of the disk¿s edge. Microdisks resonators are characterized electrically and optically and the measurements are analyzed based on the theoretical results presented along this thesis. Based on these measurements, optical losses caused by disk¿s edge roughness and local heating are added to our simulation tool, resulting in better agreement with the experimental results. Finally, we present the development of hybrid resonators using organic polymer deposited directly on inorganic microdisks integrating an organic active medium with inorganic resonators for optoelectronic applications. These results were obtained during our work at the National Nanotechnology Laboratory (NNL) and the University of Salento (Lecce/Italy) / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Física

Orientador: Daniel Mario Ugarte / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-10T20:45:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tizei_LuizHenriqueGalvao_M.pdf: 14343917 bytes, checksum: 2e436bc0147e26276c682a3c9af78ce9 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A completa caracterização de novos fenômenos físicos e químicos em sistemas com dimensões nanométricas requer conhecimento detalhado: a) do arranjo atômico; b) de como os diferentes elementos químicos dos materiais se redistribuem nas interfaces/superfícies (rugosidade, interdifusão, etc.); e finalmente c) como os dois primeiros fatores modificam as propriedades eletrônicas do sistema. Neste contexto, o desenvolvimento de novas ferramentas com capacidades específicas e bem adaptadas à análise de nanossistemas é imprescindível; assim técnicas de caracterização e visualização com resolução espacial nanométrica devem ser consideradas uma simples necessidade rotineira. No trabalho de mestrado que apresentamos buscamos implementar técnicas que permitam caracterizar sistemas com resolução espacial atômica. Neste sentido, implementamos um método de análise quantitativa de imagens de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução, que permite uma medida objetiva de variações da composição química. Esta medida é feita com base nas variações da distribuição de intensidades em uma imagem e fornece um mapa da composição química na imagem. Este procedimento de interpretação quantitativa foi aplicado ao estudo da morfologia de interfaces de poços quânticos de InGaP/GaAs crescidos por CBE (Chemical Beam Epitaxy). Estimamos que o limite de detecção de variações de composição química para este sistema seja 15%. Nesta análise, medimos parâmetros estruturais microscópicos que permitem a comparação da morfologia de diferentes poços. Com isso, concluímos que a interface InGaP/GaAs é mais rugosa que a GaAs/InGaP. Além disso, através da caracterização de poços quânticos com diferentes camadas interfaciais, concluímos que a adição de GaP na interface InGaP/GaAs reduz a rugosidade. Os resultados de rugosidade foram comparados com medidas de fotoluminescência a 6K buscando estabelecer uma correlação direta entre a qualidade da interface e a largura de linha de emissão do poço quântico. Esta correlação não foi estabelecida. Mostramos que modelos estruturais simples são ineficazes e que modelos mais elaborados são necessários para interpretação da largura de linha de emissão de um poço quântico / Abstract: The complete characterization of new physical and chemical phenomena in systems of nanometric scale requires the detailed knowledge of: a) atomic structure; b) how chemical composition distribution is redefined by interfaces and surfaces (rougheness, interdiffusion, etc.); and c) how are the electronic properties of the system influenced by those two factors. In this sense, the development of new tools with specific capabilities and well adapted to the analysis of nanosystems is essential. Therefore, characterization and imaging techniques with nanometric spatial resolution must be considered routine necessities. In this graduate work we present, we sought to implement techniques which allow the characterization of small systems with atomic spatial resolution. In this sense, we implemented a method for the qualitative analysis of high resolutions transmission electron microscopy images, which makes possible the objective measurement of chemical composition changes. This measurement is based on changes of the distribution of intensities of an image and results in a map of the chemical composition of the image. This procedure for the quantitative interpretation was used in the study of the morphology of the interfaces of InGaP/GaAs quantum wells (QW) grown by Chemical Beam Epitaxy (CBE). We estimate that our detection limit for chemical variations in this system is 15 %. In this analysis, we measured microscopic structural parameters which allow the comparison of the morphology of different QW. With this data, we concluded that the InGaP/GaAs interface is rougher that the GaAs/InGaP one. Moreover, through the characterization of QWs with different interfacial layers we concluded that the addition of a thin GaP layer reduces roughness. Morphologial results were compared with 6 K photoluminescence experiments, seeking to establish a direct correlation between interface quality and quantum well emission line width. This correlation was not established. We showed that simple structural models are inefficient and that more elaborated models are need for the quantitative interpretation of quantum wells¿ emission line width / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientadores: Lauro Tatsuo Kubota, André Luiz Barboza Formiga / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T02:11:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correa_CatiaCrispilho_D.pdf: 1212097 bytes, checksum: c6504372165b045433ebb0234876cf97 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho descreve o desenvolvimento de dois biossensores, sendo um para a detecção da glutationa oxidada (GSSG), baseada na imobilização da enzima glutationa redutase (GR) e outro para a detecção da glutationa total (glutationa reduzida e oxidada) através da imobilização das enzimas glutationa redutase e glutationa peroxidase (GPx). Ambas as imobilizações foram realizadas sobre uma plataforma nanoestruturada com nanotubos de múltiplas paredes (MWCNT), dispersos em quitosana ligada covalentemente a um mediador de elétrons, o ácido 3,5-dinitrobenzoico, que apresentou atividade eletrocatalítica para NADH. A plataforma nanoestruturada foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), voltametria cíclica e cronoamperometria. Os valores de ks e da constante cinética da reação entre o mediador de elétrons e NADH (kobs) foram 14 s e 5,1x10 L mol s, respectivamente. Após o processo de ativação do par redox e da caracterização, a enzima GR foi facilmente imobilizada na superfície do eletrodo usando quitosana e glutaraldeído. Empregando medidas cronoamperométricas, foi possível analisar a influência de cada parâmetro utilizado na construção do biossensor para detecção de GSSG. As melhores condições para o emprego do biossensor foram: 50 unidades de GR, 2,5 mg mL de quitosana e 600 mmol L de NADH. O biossensor apresentou uma faixa linear de 2,0 a 35 mmol L para a detecção de GSSG. Já os limites de detecção e quantificação foram 0,6 e 2,0 mmol L, respectivamente. Utilizando a mesma plataforma nanoestruturada foi possível imobilizar as duas enzimas (GR e GPx), sendo esse biossensor destinado para a detecção da glutationa total (GSH+GSSG). Este biossensor apresentou uma faixa linear 2,0 a 10 mmol L para a detecção da glutationa total, apresentando um limite de detecção e de quantificação de 0,6 e 2,0 mmol L, respectivamente / Abstract: This work describes the development of two biosensors, one for the detection of oxidized glutathione (GSSG) based on the immobilization of glutathione reductase (GR) and other for the detection of total glutathione (glutathione reduced and oxidized) by immobilizing the enzymes glutathione peroxidase (GPx) and glutathione reductase (GR). Both assets were carried on a nanostructured platform with multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) dispersed in chitosan covalently linked to 3,5-dinitrobenzoic acid, a redox mediator, which showed electrocatalytic activity for NADH. The nanostrutucred platform was characterized performing scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammetry and chronoamperometry analyses. The obtained values for the ks and for chemical reaction (kobs) between redox mediator and NADH were 14 s and 5.1x10 L mol s, respectively. After the activation process and of the redox couple characterization the enzyme glutathione reductase was easily immobilized on the electrode surface using chitosan and glutaraldehyde. Employing chronoamperometric measures, it was possible to analyze the influence of each parameter used in the construction of the biosensor for detection of GSSG. The best conditions for the use of the biosensor were: 50 units of GR, 2.5 mg mL chitosan and 600 mmol L NADH. The biosensor showed a linear range for detecting GSSG in concentrations from 2.0 to 35 mmol L. The detection and quantification limits obtained were 0.6 e 2.0 mmol L, respectively. Using the same nanostructured platform, it was possible to immobilize both enzymes (GPx and GR), being this biosensor dedicated to detect the total glutathione (GSH + GSSG). This biosensor showed a linear range for detecting GSSG in concentrations from 2.0 up to 10 mmol L. The detection and quantification limits obtained were 0.6 e 2.0 mmol L, respectively / Doutorado / Quimica Analitica / Doutora em Ciências