A cold atomic cloud is a versatile object, because it offers many handles to control and tune its properties. This facilitates studies of its behavior in various circumstances, such as sample temperature, size and density, composition, dimensionality and coherence time. The range of possible experiments is constrained by the specifications of the atomic species used. In this thesis presents the work done in the experiment for laser cooling of strontium atoms, focusing on its stability, which should provide cold and ultracold samples for the study of collective effects in light scattering. From the initial apparatus, innumerous changes were performed. The vacuum system got improved and now reached lower ultra high vacuum due to the pre-baking done to its parts and adding a titanium-sublimation stage. The quadrupole trap were improved by the design and construction of a new pair of coils. The stability of the blue, green and red laser systems and the loss prevention of laser light were improved, giving rise to a robust apparatus. Another important point is the development of homemade devices to reduce the costs and to be used as a monitor of different parts of an cold atoms experiment. From this homemade devices, we could demonstrate a dramatic linewidth narrowing by injection lock of an low cost 461 nm diode laser and its application to our strontium experiment. In the end, this improved experimental apparatus made possible the study of a new scattering effect, the mirror assisted coherent back-scattering (mCBS). / Uma nuvem atômica fria é um objeto versátil porque oferece muitas formas de controlar e ajustar suas propriedades. Isso facilita o estudo de seu comportamento em várias circunstâncias, tais como temperatura da amostra, tamanho e densidade, composição, dimensionalidade e tempo de coerência. A extensão de experimentos possíveis é limitada pelas especificações da espécie atômica utilizada. Nessa tese, eu apresento o trabalho feito em um experimento para resfriamento de átomos de estrôncio, focando em sua estabilidade, que deve gerar amostras frias e ultras-frias para o estudo de efeitos coletivos em espalhamento de luz. Do aparato inicial, inúmeras mudanças foram feitas. O sistema de vácuo foi melhorado e agora atinge vácuos ultra altos mais baixos, devido ao pré-cozimento feito em suas partes e a adição de um estágio de sublimação de titânio. A estabilidade e a prevenção de perdas de luz dos sistemas de laser azul, verde e vermelho foram melhorados, levando a um sistema mais robusto. Outro ponto importante é o desenvolvimento de dispositivos caseiros para reduzir os custos e para ser usado como monitor de diferentes partes de um experimento de átomos frios. Destes dispositivos, pudemos demonstrar a redução dramática da largura de linha de um diodo laser de 461 nm de baixo custo devido a estabilização por injeção. No fim, esse aparato experimental melhorado fez possível o estudo de um novo efeito de espalhamento, o retro espalhamento coerente da luz assistido por espelho.

Nenhuma / O decaimento radioativo beta (ß-) do 87Rb para o 87Sr é um importante sistema isotópico que tem sido amplamente aplicado para propostas geocronológicas, em identificação de sistemas de água subterrânea, interação entre aquíferos e como traçador para os processos de recuperação secundária em plataforma de petróleo via injeção da água do mar. A razão 87Sr/86Sr presente na água do mar é constante no mundo, enquanto águas de formação em reservatórios de hidrocarbonetos tem vários valores e em muitos casos é maior que a água do mar atual. Isto pode ser a base para um traçador natural apontando para a avaliação do desempenho dos processos de injeção da água do mar pela avaliação da razão 87Sr/86Sr e o conteúdo total de Sr da água de formação no reservatório antes da injeção, seguido pelo monitoramento desse valores na água de produção via espectrometria de massa. Este estudo propôs avaliar a utilização de um espectrômetro de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) e sistema de quadrupolo, em função de sua mais disseminada disponibilidade. Para tanto foram coletadas amostras de água de reservatório de petróleo e de água subterrânea para medir seus conteúdos de Sr e a suas respectivas razões 87Sr/86Sr. Após o pré-tratamento das amostras, as soluções foram submetidas a uma etapa de separação do Rb e Sr por troca iônica para evitar interferência isobárica na determinação da razão isotópica do estrôncio. Para avaliar o método de separação, foram usadas a resina convencional Dowex AG50WX8-400 e colunas comercias pré-empacotadas com a resina Sr-spec. O espectrômetro de massa utilizado foi um equipamento Perkin-Elmer ELAN DRC-e. A precisão requerida para esse propósito de utilização da razão 87Sr/86Sr como traçador natural para a detecção do breakthrough da água de injeção nos poços de produção de reservatórios de petróleo uma informação tão somente qualitativa, conquanto altamente valiosa para a gerência da produção do reservatório - não requer necessariamente uma alta precisão. Desta maneira, o estudo verificou a capacidade do ICP-MS com sistema de quadrupolo para medir a razão 87Sr/86Sr nas águas de reservatórios e subterrâneas com menores desvios padrões possíveis. Os resultados deste trabalho sugerem que a razão 87Sr/86Sr é uma promissora ferramenta como traçador natural em reservatórios de petróleo e sistemas de água subterrânea. / The radioactive beta (ß-) decay of 87Rb to 87Sr is an important isotope system that has been widely applied for geochronological purposes and in identifying ground water sources, aquifer interactions and as a tracer for a secondary recovery process in offshore oilfields via seawater injection. The 87Sr/86Sr ratio of present-day seawater is constant worldwide, while formation waters in hydrocarbon reservoirs have diverse values that are in most cases higher than those of modern seawater. This can be the basis for a natural tracer technique aiming at evaluating the performance of seawater injection processes in enhanced oil recovery by evaluating the 87Sr/86Sr ratio and the total Sr content of formation waters in the reservoir prior to injection, followed by monitoring these values in the produced water as injection proceeds. The objective of this study was to evaluate the feasibility of using a inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS) with a quadrupole system for this purpose, due to the widespread availability of this class of MS equipment. Accordingly samples of water from oilfield reservoirs and from groundwater were collected for measurement of the Sr content and of the 87Sr/86Sr ratio. Following sample pre-treatment and prior to isotope ratio mesurements, the solutions were submitted to Rb and Sr separation via cation-exchange to overcome isobaric interferences in the determination of strontium isotope ratios. Aiming at evaluating this method of separation, both the conventional Dowex AG50WX8-400 cation-exchange resin and commercial pre-packed columns filled with Sr resin were chosen. A Perkin-Elmer ELAN DRC-e spectrometer has been used for the measurements. The tests were performed using the Sr isotopic standard reference material NIST SRM 987 and external correction for mass discrimination. This work describes the methodology that was be used for the determination of variations in the isotopic composition of Sr in the water of reservoir and groundwater and presents the results obtained by determination of the 87Sr/86Sr. The precision required for using this ratio as a natural tracer for the detection of the injection water breakthrough at the production wells in oil reservoirs a fundamentally qualitative information, although a quite valuable one in oil reservoir management does not necessarily require high precision. Hence the study checked the applicability of the quadrupole based ICP-MS measurement the 87Sr/86Sr ratio in the water of reservoir and groundwater with the lowest achievable standards deviations. The results this study suggest that the 87Sr/86Sr ratio is a promising tool in oilfield reservoir and groundwater systems.

O titanato de estrôncio (SrTiO3) possui estrutura cristalina do tipo perovsquita. Materiais com este tipo de estrutura são utilizados para diversas aplicações, tais como, sensores, atuadores, em células a combustível de óxido sólido, entre outros. Devido as suas interessantes propriedades físicas, o SrTiO3 vem sendo intensamente estudado, em especial com a introdução de dopantes. Portanto, neste trabalho foi investigada a influência de diferentes teores de Ca (1; 2,5 e 5% mol) e Pr (0,025; 0,050; 0,075 e 1% mol) na microestrutura e propriedades elétricas e dielétricas do SrTiO3, assim como o material sem aditivos (puro). Os resultados mostram que após a sinterização do SrTiO3 puro, a microestrutura consiste de grãos poligonais com tamanho médio micrométrico, além de texturas lisas e rugosas. A condutividade elétrica das amostras sintetizadas sinterizadas a 1450 e 1500ºC é máxima para 2 horas de patamar. Apenas as amostras de SrTiO3 contendo 1% em mol de Ca apresentam fase única. O tamanho médio de grãos das amostras contendo 1% em mol de Ca é 10,65 ± 0,28 µm e para teores acima deste valor ocorre crescimento significativo dos grãos. As medidas de condutividade elétrica mostraram que as amostras contendo a adição de 1% em mol de Ca possuem maior condutividade dos grãos em relação ao material puro. Para as amostras contendo teores de até 0,075% mol de Pr, pode-se observar alguns grãos lisos e outros rugosos e não há variação considerável do tamanho médio de grãos. As amostras contendo menor teor de Pr (0,025% mol) apresentam maior condutividade dos grãos e contornos de grãos. As amostras de SrTiO3 sintetizado sinterizadas a 1450ºC/10 h apresentaram permissividade elétrica colossal em temperatura ambiente em altas frequências. / Strontium titanate (SrTiO3) exhibits cubic perovskite type crystalline structure at room temperature. Polycrystalline ceramics with this structure are potential candidates for a number of applications including sensors, actuators and in solid oxide fuel cells. Several properties of SrTiO3 are strongly dependent on addition of both donors and acceptors additives. Then, there is a growing interest for studying its properties as a function of type and concentration of additives. In this study, the effects of Ca (1, 2.5 and 5 mol%) and Pr (0.025 to 1 mol%) additions on microstructure and electric and dielectric properties of SrTiO3 were investigated. The microstructure of pure SrTiO3 consists of polygonal grains with average grain size in the micrometer range, and the electric conductivity is maximized after sintering for 2 h at 1450 and 1500ºC. Specimens containing 1 mol% Ca are single phase and the average grain size is 10.65 ± 0.28 µm, but for higher additive contents grain growth is observed. The electric conductivity of SrTiO3 with 1 mol% Ca is higher than that of the pure ceramic. Specimens containing Pr do not show significant grain growth, and the higher conductivity of grains and grain boundaries was achieved with 0.025 mol% Pr. Pure SrTiO3 sintered at 1450ºC for 10 h shows colossal dielectric permittivity (> 1.000) at room temperature, in contrast to specimens prepared with commercial powder (dielectric permittivity = 300), at high frequencies.

Made available in DSpace on 2017-07-21T14:35:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANA PAULA VILELA.pdf: 1282511 bytes, checksum: c10f427abee56de534f400ed156c1831 (MD5) Previous issue date: 2017-02-24 / Periodontal disease (PD) can be characterized as a chronic inflammatory disease in which there is destruction of the supporting tissues of the tooth. In its pathogenesis, the presence of a biofilm triggers a local immune-inflammatory response, with the production of pro-inflammatory mediators and cellular activation; consequently bone reabsorption and collagen degradation. Regarding the therapy of PD constant academic studies have been conducted in the search for alternative treatment. In this context, strontium ranelate (SR), drug currently used in the treatment of osteoporosis, represents a study target since it has biological properties on the bone tissue, such as effective reduction of reabsorption and increase of bone neoformation. Thus, the objective of this study was to evaluate the effect of SR on alveolar bone loss induced by the ligation method in rats. In addition, the cardiovascular safety profile of SE was ensured by the evaluation of blood pressure, heart rate and vascular reactivity. For these purposes, 30 rats (Wistar / 200-300g) were divided into three groups (n = 10 animals / group): G1) Control Group - No ligature / No treatment (placebo, 0.9% NaCl, via gavage); G2) Ligature group - With ligature / No treatment (placebo, 0.9% NaCl, via gavage); G3) Group Ligature + Strontium Ranelate - With ligation / With treatment (RE, 625mg / kg / day, via gavage). Alveolar bone loss was induced by the ligature method and the experimental time was 15 days. After this period, the animals were submitted to: (1) Morphometric quantification of alveolar bone loss; (2) Histological measurement (picrosirius) of tissue collagen; (3) Total alkaline phosphatase serum dosage and (4) Evaluation of cardiovascular parameters (blood pressure, heart rate and vascular reactivity). Comparing the means between groups using the parametric ANOVA test, followed by Tukey post hoc, performed statistical analysis. The level of significance was 5%. In the group in which the animals received SE treatment (G3) there was a significant decrease in alveolar bone loss, accompanied by a preservation of the periodontal collagen fibers. In addition, the alkaline phosphatase total levels were elevated in the G3 group. No changes were observed in the cardiovascular parameters evaluated.Although, additional studies are required, the results demonstrate that strontium ranelate represents an effective and therefore promising drug in PD therapy, reducing alveolar bone loss and tissue collagen degradation. / A doença periodontal (DP) pode ser caracterizada como uma doença inflamatória crônica na qual há destruição dos tecidos de suporte do dente. Em sua patogênese, a presença de um biofilme desencadeia uma resposta imunoinflamatória local, com a produção de mediadores pró-inflamatórios e ativação celular, consequentemente reabsorção óssea e degradação do colágeno. Sobre a terapêutica da DP, constantes estudos acadêmicos têm sido realizados na busca por alternativas de tratamento. Neste contexto, o ranelato de estrôncio (RE), fármaco atualmente empregado na terapêutica da osteoporose, representa um alvo de estudo, uma vez que possui propriedades biológicas sobre o tecido ósseo, tais como diminuição efetiva da reabsorção e aumento da neoformação óssea. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do RE sobre a perda óssea alveolar induzida pelo método da ligadura em ratos. Em acréscimo, o perfil de segurança cardiovascular do RE foi assegurado pela avaliação da pressão arterial, frequência cardíaca e reatividade vascular. Para estas finalidades, 30 ratos (Wistar / 200 - 300g) foram divididos em três grupos (n=10 animais/grupo):G1) Grupo Controle – Sem ligadura / Sem tratamento (placebo, NaCl 0,9%, via gavagem); G2) Grupo Ligadura – Com ligadura / Sem tratamento (placebo, NaCl 0,9%, via gavagem); G3) Grupo Ligadura + Ranelato de Estrôncio - Com ligadura / Com tratamento (RE, 625mg/kg/dia, via gavagem). A perda óssea alveolar foi induzida pelo método da ligadura e o tempo experimental foi de 15 dias. Após este período, os animais foram submetidos à: (1) Quantificação morfométrica da perda óssea alveolar; (2) Mensuração histológica (picrosirius) de colágeno tecidual; (3) Dosagem sérica de Fosfatase alcalina total e óssea e (4) Avaliação de parâmetros cardiovasculares (Pressão arterial, frequência cardíaca e reatividade vascular). A análise estatística foi realizada pela comparação das médias entre os grupos por meio do teste paramétrico de ANOVA, seguido de post hoc Tukey. O nível de significância foi de 5%. No grupo em que os animais receberam tratamento de RE (G3) houve uma diminuição significativa da perda óssea alveolar, acompanhada de uma preservação das fibras de colágeno do periodonto. Em acréscimo, os níveis de fosfatase alcalina total e óssea apresentaram-se elevados no grupo G3. Não foram observadas alterações nos parâmetros cardiovasculares avaliados. Embora estudos adicionais sejam necessários, o resultados demonstram que o ranelato de estrôncio representa um fármaco eficaz e portanto promissor na terapêutica da DP, reduzindo a perda óssea alveolar e degradação do colágeno tecidual.

The aim of this work has been to use atomistic computer simulation methods to calculate the thermal conductivity and investigate factors that will modify the behaviour when applied to three different oxide materials: MgO, SiO2 and SrTiO3. These were chosen as they represent distinct classes of materials and are substrates for thermoelectric devices, where one of the primary goals is to tailor the system to reduce the thermal conductivity. Chapter 1 introduces thermoelectric concepts, gives a background of the theory and a review of various important thermoelectric materials. In Chapter 2 an overview of the interatomic interactions is presented along with details on the implementation of these interactions in a simulation of a 3D periodic crystal. Chapter 3 outlines the importance of phonon processes in crystals and several approaches to the calculation of thermal conductivity are presented. MgO results are given in Chapter 4. Both the Green-Kubo and Boltzmann transport equation (BTE) methods of calculating thermal conductivity were used. The effect on thermal conductivity of two different grain boundary systems are then compared and finally extended to MgO nanostructures, thus identifying the role of surfaces and complex nanostructure architectures on thermal conductivity. In Chapter 5 two different materials with the formula unit SiO2 are considered. The two materials are quartz and silicalite which show interesting negative thermal expansion behaviour which may impact upon the thermal transport within the material. Chapter 6 presents results on the promising thermoelectric material STO. Once again the results from both Green-Kubo and BTE calculations are compared. Grain boundaries are also studied and the effect of inter-boundary distance and boundary type on the thermal conductivity is explored. Finally, a nanostructured STO system (assembled nanocubes) with promising thermoelectric applications is studied. Chapter 7 outlines the conclusions made from this work and suggests areas for future study.

Neste trabalho é apresentada a construção da montagem de um sistema experimental para resfriar átomos de estrôncio. A construção do sistema está focada no estudo do espalhamento coletivo em nuvens atômicas frias e ultrafrias por meio da teoria de Mie. O estrôncio é um elemento que conta com dois estágios de resfriamento, o primeiro utilizando a transição forte entre estados singletos ¹S₀-¹P ₁ de Γ = (2 π)32 MHz, e o segundo com uma transição fraca entre estados singleto e tripleto ¹S₀-³P₁ de Γ = (2 π)7,5 MHz. O objetivo deste trabalho é a construção do sistema para resfriar átomos de estrôncio utilizando a primeira transição. A construção do sistema se apresenta em várias partes, primeiro a construção do um forno como fonte de vapor de estrôncio, onde o estrôncio metálico é aquecido até uma temperatura T = 600°C. O forno conta com um sistema de microtubos encarregados de colimar o feixe atômico, estes microtubos tem um diâmetro interno D ≈ 180µm e um comprimento de 8mm. Depois da implementação do forno e do sistema de microtubos foi medido o perfil de velocidades transversais e a divergência do feixe atômico que sai do forno. A largura tem um valor wr = (2π)108 MHze a divergência do feixe de α ≈4,12. A segunda parte do sistema conta com a construção do desacelerador Zeeman, responsável por desacelerar os átomos do feixe atômico utilizando um feixe laser contrapropagante de λ=461 nm, circularmente polarizado e com uma dessintonização utilizada, após a caracterização do sistema, de Δ=(-2π)580MHz. Os átomos sentiram os efeitos da força de pressão radiativa dentro de um tubo de comprimento de 0,28m. Para compensar o efeito Doppler causado pelo movimento dos átomos foi utilizado um arranjo de bobinas em configuração spin flip para gerar o campo. A terceira e principal parte do sistema foi a construção da armadilha magnetoóptica (AMO). Onde os átomos que saem do desacelerador Zeeman são confinados e resfriados pela combinação de seis feixes contrapropagantes, dos quais três são retrorefletidos utilizando a transição Γ=(2π)32MHz. A dessintonia dos feixes após da caracterização do sistema foi de Δ=(-2π)39MHz. Depois da construção do sistema foi feita a primeira caracterição da armadilha magneto-óptica de átomos de estrôncio 88 em nosso grupo, onde obtivemos a temperatura dos átomos na armadilha para o eixo vertical da expansão foi de Tv=4.7mK e para o eixo horizontal de TH=4mK. Também foi medido o tempo de carga dos átomos na armadilha tcarga=0.15s como bombeamento óptico de estado ³P₂-³D₂. O tempo de vida foi de 0.3s e 0.03s com e sem bombeamento óptico, respectivamente. / This work presents the construction of the assembly of an experimental system for cooling strontium atoms. The construction of the system is focused on the collective scattering in atomic cold cloud and ultra cold using the Mie theory. The strontium is an element that permits two stage of cooling, the first using the strong transition between singlet states ¹S₀-¹P₁ of Γ=(2π) 32 MHz, and a second stages is the weak transition between singlet and triplet states ¹S₀-³P₁ de Γ=(2π) 7.5MHz. The objective of this work is building the system for cooling strontium atoms using the first transition. The construction of the system is presented in several parts. First is described the construction of oven as vapor source strontium, where the strontium metal is heated to Temperature Range T = 600°C. The oven has a microtubule system responsible for collimating the atomic beam, these microtubules has an internal diameter of D ≈ 180µm and a length of 8mm. After implementation of the oven system and the microtubes were measured transverse velocity profile and the divergence of the atomic beam that leaves the oven, the width value was f wr=(2π)108MHzand beam divergence value was α ≈ 4,12. The second part of the system relies on the construction of the Zeeman slower responsible for decelerating the atoms of the atomic beam using a laser beam antipropagating of λ = 461 nm nm with a circularly polarized , the detuning used after of the characterization of the system was Δ = (2π)580 MHz. Atoms felt the effects of pressure force radiative within a tube length of 0.28m to compensate the Doppler shift due to motion a of atoms used an arrangement of coils in configuration \"spin flip\" to generate the magnetic field to compensate this effect. The third and main part of the system was the construction of magneto-optical trap (MOT), the atoms coming out of the Zeeman decelerator are confined and cooled by a combination of six counterpropagating beams, three of which are retro reflected using the transition Γ = (2π)32MHz, the detuning of the beam after the characterization of the system was Δ = (-2π) 39 MHz and the opposite polarization for each pair of beam in the same direction. After the construction of the system was made the first magneto-optical trap of strontium atoms 88, the temperature of the trap was atoms to the vertical he expansion was Tv = 4.7mK and the horizontal axis TH = 4 mK 4, also was measured loading time of the atoms in the trap tcharge = 0.15s as optical pumping state ³P₂- ³D₂. The lifetime with and without optical pumping was tlife = 0.3s and tlife = 0.03s respectively.

O titanato de estrôncio (SrTiO3) possui estrutura cristalina do tipo perovsquita. Materiais com este tipo de estrutura são utilizados para diversas aplicações, tais como, sensores, atuadores, em células a combustível de óxido sólido, entre outros. Devido as suas interessantes propriedades físicas, o SrTiO3 vem sendo intensamente estudado, em especial com a introdução de dopantes. Portanto, neste trabalho foi investigada a influência de diferentes teores de Ca (1; 2,5 e 5% mol) e Pr (0,025; 0,050; 0,075 e 1% mol) na microestrutura e propriedades elétricas e dielétricas do SrTiO3, assim como o material sem aditivos (puro). Os resultados mostram que após a sinterização do SrTiO3 puro, a microestrutura consiste de grãos poligonais com tamanho médio micrométrico, além de texturas lisas e rugosas. A condutividade elétrica das amostras sintetizadas sinterizadas a 1450 e 1500ºC é máxima para 2 horas de patamar. Apenas as amostras de SrTiO3 contendo 1% em mol de Ca apresentam fase única. O tamanho médio de grãos das amostras contendo 1% em mol de Ca é 10,65 ± 0,28 µm e para teores acima deste valor ocorre crescimento significativo dos grãos. As medidas de condutividade elétrica mostraram que as amostras contendo a adição de 1% em mol de Ca possuem maior condutividade dos grãos em relação ao material puro. Para as amostras contendo teores de até 0,075% mol de Pr, pode-se observar alguns grãos lisos e outros rugosos e não há variação considerável do tamanho médio de grãos. As amostras contendo menor teor de Pr (0,025% mol) apresentam maior condutividade dos grãos e contornos de grãos. As amostras de SrTiO3 sintetizado sinterizadas a 1450ºC/10 h apresentaram permissividade elétrica colossal em temperatura ambiente em altas frequências. / Strontium titanate (SrTiO3) exhibits cubic perovskite type crystalline structure at room temperature. Polycrystalline ceramics with this structure are potential candidates for a number of applications including sensors, actuators and in solid oxide fuel cells. Several properties of SrTiO3 are strongly dependent on addition of both donors and acceptors additives. Then, there is a growing interest for studying its properties as a function of type and concentration of additives. In this study, the effects of Ca (1, 2.5 and 5 mol%) and Pr (0.025 to 1 mol%) additions on microstructure and electric and dielectric properties of SrTiO3 were investigated. The microstructure of pure SrTiO3 consists of polygonal grains with average grain size in the micrometer range, and the electric conductivity is maximized after sintering for 2 h at 1450 and 1500ºC. Specimens containing 1 mol% Ca are single phase and the average grain size is 10.65 ± 0.28 µm, but for higher additive contents grain growth is observed. The electric conductivity of SrTiO3 with 1 mol% Ca is higher than that of the pure ceramic. Specimens containing Pr do not show significant grain growth, and the higher conductivity of grains and grain boundaries was achieved with 0.025 mol% Pr. Pure SrTiO3 sintered at 1450ºC for 10 h shows colossal dielectric permittivity (> 1.000) at room temperature, in contrast to specimens prepared with commercial powder (dielectric permittivity = 300), at high frequencies.

Sr-90 and Cs-137 are two key fission products that are important in a number of radioactive waste or contamination clean-up scenarios. This thesis investigates the sorptiondesorption behaviour of these two radionuclides with a number of sorbents relevant to one of the legacy waste storage ponds on the Sellafield site. Sorption-desorption studies were undertaken on brucite (Mg(OH)2), UO2 and UO3 powders to represent components of the fine particulate sludge that has accumulated on the bottom of the pond, resulting from corrosion of the Magnox fuel elements. Brucite was found not to have a significant interaction with Sr-90 or Cs-137. However, organic molecules in the form of humic acid and Pseudanabaena catenata cyanobacterial growth supernatant were both found to enhance sorption interactions of Sr-90 with brucite. The effect of humic acid was pH dependent and appeared to control both sorption and desorption behaviour at pH 11.5. Uranium oxides had the most significant effect on controlling Sr-90 and Cs-137 sorption-desorption behaviour. In this work X-Ray Absorption Spectroscopy (XAS) showed that 90Sr sorbed strongly to both uranium oxides as a bidentate inner-sphere complex. Humic acid did not appear to alter the interaction of Sr-90 with UO2. For Cs-137 there was a significant, reversible interaction with both oxides, although the interaction was far stronger with UO3. Successful detection of stable Sr and Cs isotopes on uranium oxides was achieved with Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS).

Este trabalho, realizado junto ao Grupo de Novos Materiais e Dispositivos (GNMD) pertencente ao Laboratório de Microeletrônica (LME) da Universidade de São Paulo, teve como objetivo correlacionar algumas propriedades físico-químicas de filmes finos de Ba1-XSrxTiO3 (BST), obtidos pela técnica de pulverização catódica reativa (sputtering), com os parâmetros de deposição, visando a fabricação de defasadores inteligentes operando em 60 GHz. Propriedades como cristalinidade e composição química foram estudadas e relacionadas com o tipo de substrato sobre o qual os filmes finos de BST foram depositados, e com os diversos parâmetros de deposição variados. Foi observada uma forte influência dos parâmetros de deposição, principalmente da temperatura e do tipo de substrato, na cristalinidade dos filmes. Os filmes depositados sobre cobre são mais cristalinos do que aqueles depositados sobre Si. Já a composição química dos filmes não variou significativamente, mantendo-se próxima à do alvo de sputtering utilizado, independentemente do substrato ou das condições de deposição. As propriedades elétricas dos filmes fabricados foram extraídas de capacitores de placas paralelas construídos utilizando o BST como dielétrico linear. As curvas de capacitância vs tensão a 1 MHz destes capacitores permitiram determinar uma variação de tunabilidade de até 44 %, para uma permissividade elétrica relativa de 310, valores estes compatíveis com aqueles encontrados na literatura. As propriedades elétricas dos filmes produzidos permitiram projetar um defasador de 1,3 mm2, com uma figura de mérito de 30º/dB para uma defasagem de 360º. / This work, performed at the New Materials and Devices Group (GNMD) of the Microelectronics Laboratory of the Polytechnic School of the University of São Paulo, has the objective to correlate reactive sputtered-BST thin films to its deposition parameters, aiming to produce a 60 GHz tunable phase shifter. Thin film crystallinity and stoichiometry were correlated with sputtering deposition parameters and the type of substrate. A strong influence of the sputtering parameters was observed on BST crystallinity, mainly the temperature and the type of substrate. Thin films on copper are more crystalline than on Si (100). The stoichiometry, on the other hand, did not change as function of the deposition parameters or the substrate in both cases. The thin films electrical properties were obtained by capacitance vs voltage measurements, with the BST as linear dielectric of a parallel plate capacitor. The capacitors 1 MHz C-V characterization showed tunabilities as high as 44%, for an electrical permittivity of 310. These properties allowed a phase shifter project, resulting a 1,3 mm2 device with a figure of merit of 30 º/dB for 360 º phase shift.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-08-10T15:19:49Z No. of bitstreams: 1 SergioAzevedo.pdf: 3063334 bytes, checksum: ac4355642257682013f550aad3b1a89a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T15:19:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SergioAzevedo.pdf: 3063334 bytes, checksum: ac4355642257682013f550aad3b1a89a (MD5) Previous issue date: 2015-07-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Strontium titanate, SrTiO3 (ST) is a mixed oxide from the group of perovskites, has a cubic structure and a band gap of 3.2 eV. In this study systems SrTiO3(ST), SrTi0,90Fe0,10O3(STF), Sr0,90Ag0,10TiO3(SAT) and Sr0,95Ag0,05Ti0,90Fe0,10O3(SATF) were synthesized by the Pechini method in which the same, favor the production of nanostructured materials with a high stoichiometric accordingly. The precursors used were titanium isopropoxide, citric acid, strontium nitrate, ferric nitrate, silver nitrate and ethylene glycol. For the formation of the precursor powder, the resin is calcined at 300 °C for 1 hour with a ramp of 10 °C min-1. The precursor powder was characterized by TG/DTA. For the formation of calcined systems we used different temperatures of 400 °C / 500 °C/ 600 °C/ 700 °C/ 2h with a ramp of 10 °C min-1. The sample composition was calcined in ST 550 °C/ 2h to examine the formation of the phase. The samples were characterized by X-Ray Diffraction (XRD) spectroscopy, FTIR, UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy and B.E.T. the sample STF showed a peak shift DTA higher intensity to lower temperature, resulting in a more rapid decomposition. The x-ray diffractograms show the formation of perovskite phase at low temperature of 600 °C with secondary phase SrCO3 and TiO2, the SAT and SATF samples occurred and formation of metal pranta as a secondary phase. Infrared spectra show that the material exhibits short-range organization and having SrCO3 as a secondary phase. Raman spectra show first order band which is characteristic of tetragonal structure ST. The samples are mesoporous, the substitution Ti / Fe and Sr / Ag promoted the reduction of the surface area of the samples. The addition of iron as a substituent ST caused a reduction of the optical band gap 3.21(2) to 2.31(2) in PBS and 2.16(1) composition in SATF composition. It can be concluded that the method is efficient in the synthesis of structural organization samples with short and long range, using calcination temperatures above 600 °C, and that the substitution by Ti/Fe promotes the reduction of the band gap and the surface area of the ST. / O Titanato de estrôncio, SrTiO3 (ST) é um óxido misto do grupo das perovskitas, apresenta estrutura cúbica e um “band gap” de 3,2 eV. Neste estudo, os sistemas SrTiO3(ST), SrTi0,90Fe0,10O3(STF), Sr0,90Ag0,10TiO3(SAT) e Sr0,95Ag0,05Ti0,90Fe0,10O3(SATF) foram sintetizados pelo método Pechini, o mesmo favorece a obtenção de materiais com alta conformidade estequiométrica. Os precursores utilizados foram: isopropóxido de titânio, ácido cítrico, nitrato de estrôncio, nitrato férrico, nitrato de prata e etileno glicol. Para a formação do pó precursor, calcinou-se a resina a 300ºC por 1 hora com rampa de 10 ºC.min-1. O pó precursor foi caracterizado por TG/DTA. Para a formação dos sistemas calcinados utilizou-se diferentes temperaturas de 400 ºC/500 ºC/600 ºC/700 ºC/2h com rampa de 10 ºC.min-1. A amostra com composição ST foi calcinada em 550 ºC/2h para analisar a formação da fase. As amostras foram caracterizadas por Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia FTIR, Espectroscopia UV-VIS, Espectroscopia Raman e B.E.T. A amostra STF apresentou um deslocamento do pico DTA de maior intensidade, para temperatura menor, resultando em uma decomposição mais rápida. Os difratogramas de Raios-x comprovam a formação da fase perovskita a partir da temperatura de 600ºC, com fase secundaria de SrCO3 e TiO2, nas amostras SAT e SATF ocorreu e formação de pranta metálica como fase secundaria. Os espectros infravermelhos mostram que o material apresenta organização a curto alcance e que apresenta SrCO3 como fase secundária. Os espectros Raman apresentam banda de primeira ordem que é característico da fase tetragonal da estrutura ST. As amostras são mesoporosas, as substituições Ti/Fe e Sr/Ag promoveram a redução da área superficial das amostras. A adição de ferro como substituinte promoveu a redução do band gap óptico do ST de 3,21(2) para 2,31(2) na composição STF e 2,16(1) na composição SATF. Pode se concluir que o método é eficiente na síntese das amostras com organização estrutural a curto e longo alcance, utilizando temperaturas de calcinação acima de 600 ºC, e que a substituição Ti por Fe promove a redução do “band gap” e da área superficial do ST.