Orientador: Carlos Frederico de Oliveira Graeff / Banca: Francisco das Chagas Marques / Banca: Fenelon Martinho Lima Pontes / Banca: Claudio José Magon / Banca: José Humberto Dias da Silva / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: Os corantes cianinas apresentam bom potencial como camada ativa de células solares orgânicas (CSO), como por exemplo, são fortes absorvedores de luz visível e infravermelha, podem ser fabricados utilizando técnicas muito simples, com baixo custo e boa flexibilidade mecânica. No entanto apresentam certos problemas como baixa condutividade eletrônica e as células solares baseadas nestes materiais apresentam baixas eficiências. Neste contexto, este trabalho buscou compreender os processos de geração e transferência de cargas em blendas de corantes em cianina atuando como aceitadores ou doadores de elétrons. Foram utilizados os corantes trimetina (Cy7) com diferentes contraíons. As principais técnicas utilizadas neste estudo foram a de Ressonância de Spin Eletrônico (ESR) e uma variação com aplicação de luz durante a medida (LESR) em temperatura de 77 k. Foram estudados o efeito dos diferentes corantes, bem como o efeito de seus contraíons na geração e transferência de cargas. Para a análise dos resultados foram simulados os espectros de ESR e LESR para cada espécie paramagnética observada utilizando o software "EasySpin". Atuando como aceitador de elétrons em blendas com o polímero MEH-PPV, as blendas com corantes Cy3 mostraram uma melhor geração e transferência de cargas fotoinduzidas em comparação com as blendas com corantes Cy7. Já atuando como doadores de elétrons em blendas com o fulereno C60, observou-se um efeito inverso, em que as blendas com corantes Cy7 apresentaram uma melhor geração e transferência de cargas fotoinduzidas. Além disso, os resultados de ESR e LERS mostraram diferentes sinais para o (C60)1 modificando-se apenas os contraíons dos corantes, que pode ser explicado baseando-se em estudos sobre morfologia. Por fim foram realizados estudos de oxidação das amostras a fim de comprovar a origem de alguns sinais de LESR em menores campos magnéticos / Abstract: The eyanines dyes have good potential as an active layer of organic solar cells, for example, they are strong absorbers of visible and infrared light, can be manufactured using very simple techniques, with low cost and good mechanical flexibility. However, they present problems such as low eletronic conductivity and solar cells based on these materials exhbit low efficiencies. In this context, this study aimed to understand the photoinduced charge generation and transfer processes is blends of dyes based on cyanine acting as electron acceptors or donors for use in organic solar cells. Trimethine dyes (Cy3) and heptamethine dye (Cy7) with different counterions were used. The main technique used in this study were the Electronic Spin Resonance (ESR) and its variation with the application of light during the measurement (LESR) at temperature of 77 K. We studied the effect of different dyes, as well as the effect of its counterions in the charge generation and transfer. For the analysis of results were simulated the ESR and LESR spectra for each paramagnetic species observed through software "EasySpin". Acting as electron acceptor in blends with the MEH-PPV polymer, the dyes blends with Cy3 dyes showed better photo-induced charge generation and transfer compared Cy7 dyes. However, working as electron donors in blends with C60 fullerene the opposite effect was observed, where the blends with Cy7 dyes show a better photo-induced charge generation and transfer than blends with Cy3 dyes. Moreover, the ESR and LESR results showed different signals for (C60)1- changing only the conunterions of the dye, which can be explained based on morphological studies. Finally, the samples oxidation studies were conducted to verify the originals of LESR signals at lower magnetic fields / Doutor

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T23:51:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 296281.pdf: 1910722 bytes, checksum: 8f6cef994039f41950823b885f52d26e (MD5) / Este trabalho se dedica a apresentar alguns modelos de transferência de carga entre uma matriz porosa e fibras em compósitos de matriz cerâmica. Um modelo analítico para a transferência de carga em fibras curtas é desenvolvido, baseado em modelos já existentes para compósitos poliméricos. Além disso, a geometria e a resistência das fibras, juntamente com a porosidade da matriz são incluídas na presente análise. As curvas teóricas para as tensões longitudinais e de cisalhamento ao longo da interface fibra-matriz são apresentadas. Elas alcançam um máximo no meio das fibras curtas. Torna-se evidente que o comprimento crítico é governado pelo conjunto de propriedades da fibra e da matriz, que influenciam a capacidade de transferência de carga nos compósitos. Adicionalmente, a solução simplificada apresentada facilita o entendimento dos mecanismos interfaciais se utilizando de uma matriz porosa. Outro foco do trabalho é um algoritmo que simula o teste de feixes contínuos de fibras cerâmicas usando-se métodos de Monte Carlo. É mostrado que a resistência do feixe é sempre menor que a resistência média das fibras testadas individualmente. Tal comportamento é explicado por modelos de transferência de carga. Neste trabalho, diferentes modelos de transferência de carga foram implementados em uma simulação de um ensaio de tração em feixes de fibras. Os resultados estão de acordo com os experimentos de fibra simples e feixe realizados e constituem uma ferramenta útil para o projeto de materiais reforçados com fibras cerâmicas. / The aim of this work is to present some models of load transfer between porous matrix and fibers in ceramic matrix composites. An analytical model for short fibers is developed, based on the earlier shear-lag models used for polymeric composites. Moreover, geometry and strength of fibers in addition to the matrix porosity are included in the present analysis. The theoretical curves for the longitudinal and shear stress distribution along the fiber-porous matrix interface are presented. They exhibited a maximum strength point at the middle of the short fibers. It became evident that the critical length is governed by the relative properties of the fibers, matrix and porosity, which greatly influenced the load carrying capacity of the fibers in the composites. In addition, the present simplified solution facilitates the understanding of the interface mechanism using porous matrix. In addition, a bundle testing routine is implemented using Monte Carlo methods. It is common knowledge that for bundles of fibers in composites, that the bundle strength is always less than the sum of the fiber strengths. This behavior can be explained by load-sharing models. At this work, different load sharing models were implemented on a simulated tensile test of ceramic oxide fibers. The results are in agreement with the experimental results of single-fiber and bundle testing and constitute a useful tool for the design of fiber-reinforced materials.

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:10:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-03-30. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:27:01Z : No. of bitstreams: 1 000842245.pdf: 4480004 bytes, checksum: cf890d88c92e5e1a14fd124dbb193a58 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os corantes cianinas apresentam bom potencial como camada ativa de células solares orgânicas (CSO), como por exemplo, são fortes absorvedores de luz visível e infravermelha, podem ser fabricados utilizando técnicas muito simples, com baixo custo e boa flexibilidade mecânica. No entanto apresentam certos problemas como baixa condutividade eletrônica e as células solares baseadas nestes materiais apresentam baixas eficiências. Neste contexto, este trabalho buscou compreender os processos de geração e transferência de cargas em blendas de corantes em cianina atuando como aceitadores ou doadores de elétrons. Foram utilizados os corantes trimetina (Cy7) com diferentes contraíons. As principais técnicas utilizadas neste estudo foram a de Ressonância de Spin Eletrônico (ESR) e uma variação com aplicação de luz durante a medida (LESR) em temperatura de 77 k. Foram estudados o efeito dos diferentes corantes, bem como o efeito de seus contraíons na geração e transferência de cargas. Para a análise dos resultados foram simulados os espectros de ESR e LESR para cada espécie paramagnética observada utilizando o software EasySpin. Atuando como aceitador de elétrons em blendas com o polímero MEH-PPV, as blendas com corantes Cy3 mostraram uma melhor geração e transferência de cargas fotoinduzidas em comparação com as blendas com corantes Cy7. Já atuando como doadores de elétrons em blendas com o fulereno C60, observou-se um efeito inverso, em que as blendas com corantes Cy7 apresentaram uma melhor geração e transferência de cargas fotoinduzidas. Além disso, os resultados de ESR e LERS mostraram diferentes sinais para o (C60)1 modificando-se apenas os contraíons dos corantes, que pode ser explicado baseando-se em estudos sobre morfologia. Por fim foram realizados estudos de oxidação das amostras a fim de comprovar a origem de alguns sinais de LESR em menores campos magnéticos / The eyanines dyes have good potential as an active layer of organic solar cells, for example, they are strong absorbers of visible and infrared light, can be manufactured using very simple techniques, with low cost and good mechanical flexibility. However, they present problems such as low eletronic conductivity and solar cells based on these materials exhbit low efficiencies. In this context, this study aimed to understand the photoinduced charge generation and transfer processes is blends of dyes based on cyanine acting as electron acceptors or donors for use in organic solar cells. Trimethine dyes (Cy3) and heptamethine dye (Cy7) with different counterions were used. The main technique used in this study were the Electronic Spin Resonance (ESR) and its variation with the application of light during the measurement (LESR) at temperature of 77 K. We studied the effect of different dyes, as well as the effect of its counterions in the charge generation and transfer. For the analysis of results were simulated the ESR and LESR spectra for each paramagnetic species observed through software EasySpin. Acting as electron acceptor in blends with the MEH-PPV polymer, the dyes blends with Cy3 dyes showed better photo-induced charge generation and transfer compared Cy7 dyes. However, working as electron donors in blends with C60 fullerene the opposite effect was observed, where the blends with Cy7 dyes show a better photo-induced charge generation and transfer than blends with Cy3 dyes. Moreover, the ESR and LESR results showed different signals for (C60)1- changing only the conunterions of the dye, which can be explained based on morphological studies. Finally, the samples oxidation studies were conducted to verify the originals of LESR signals at lower magnetic fields / FAPESP: 2010/20692-6

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:25:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-03-13. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:46:43Z : No. of bitstreams: 1 000845904_20160313.pdf: 96093 bytes, checksum: 36c11deb84369a73ac078c1896a8eb28 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-03-14T11:16:23Z: 000845904_20160313.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-03-14T11:17:05Z : No. of bitstreams: 1 000845904.pdf: 856364 bytes, checksum: a41dffa1ba9f42ac1d42c68277056b55 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A transferência de elétrons ocorre, por exemplo, em sistemas fotossintéticos. Dentre esses sistemas, a fotossíntese bacteriana destaca-se por ser um processo cíclico. O objetivo deste trabalho é propor um modelo de poços quânticos para estudar a transferência de elétrons em que seus valores de potenciais e o tamanho de cada poço seja inspirado na fotossíntese da bactéria púrpura Rhodobacter sphaeroides, e que através deste modelo seja possível reproduzir e acompanhar a transferência de elétrons no centro de reação. O modelo proposto é formado por quatro poços de potenciais assimétricos e o método de cálculo sugerido é que seja resolvido dois a dois através da solução para o poço duplo assimétrico. Através de uma equação transcendental é possível obter graficamente os autovalores de energia que compõe o modelo. O tempo característico de tunelamento de cada etapa é determinado pela Fórmula de Rabi. Neste trabalho foram resolvidos analiticamente, através de Equação de Schrödinger independente do tempo, os potenciais biestáveis do Poço Duplo Quadrado Unidimensional Simétrico e do Poço Duplo Assimétrico, concentrando neste último grande parte do estudo. Para uma validação do método proposto para os cálculos dos níveis de energia, são resolvidos o Poço Triplo Quadrado Unidimensional Simétrico e Assimétrico, este último com os mesmos potenciais dos três primeiros poços do modelo sugerido neste trabalho / The electron transfer occurs, for instance, in photosynthetic systems. Among these systems, the bacterial photosynthesis stands for being a cyclical process. The objective of this work is to propose a model of quantum wells to study the electrons transfer. The values used to deep of the potential and the size of each well are inspired by the photosynthetic purple bacterium Rhodobacter sphaeroides. From the suggested model it is possible to reproduce and to follow electron transfer in the reaction center of the bacterium. The proposed model consists in four asymmetric potential wells and the suggested method of calculation is to solve the problem two by two using the solution of the asymmetric double well. The eigenvalues of energy is obtained from a transcendental equation. The characteristic time of tunneling from each step of the process is determined from the Rabi formula. In this work, we obtain the analytical solution from independent of time Schrödinger equation for the bistable square symmetric and asymmetric one dimensional potential. For validation of the proposed method the triple square symmetric and asymmetric potentials are resolved

Magíster en Ciencias, Mención Mecánica / Hoy en día existe una necesidad creciente por mejorar las aplicaciones de la energía solar, en particular a través del uso de dispositivos a base de semiconductores. La base de la tecnología usada en las celdas fotovoltaicas es el dispositivo llamado junta PN. Por ende, una mejor comprensión y caracterización de los procesos físicos involucrados en dicho dispositivo ayudará a encauzar de mejor manera los esfuerzos para mejorar las prestaciones de las celdas fotovoltaicas. En los materiales a base de semiconductores los transportadores de carga eléctrica son los electrones en la banda de conducción y también los electrones de la banda de valencia. Cuando electrones dejan la banda de valencia (subiendo energéticamente a la banda de conducción) estados desocupados (hoyos) quedan en dicha banda. Desde el punto de vista de la modelación es más fácil describir el movimiento de hoyos que el de electrones en la banda de valencia. En esta tesis se estudió el flujo de transportadores de carga en una junta PN a través de un modelo hidrodinámico [2, 7, 16, 17, 30]. El cual incluyó la ecuación de Poisson, y leyes de conservación de masa y momentum para electrones y hoyos. Usualmente en el diseño de dispositivos a base de semiconductores se utiliza el modelo Drift-Diffusion (DD). Dicho modelo aplicado a la junta PN asume: (i) una zona vacía de transportadores cerca de la junta, (ii) equilibrio térmico, y (iii) que los efectos de las colisiones de los transporte son despreciable para el cálculo del transporte de carga. Dichas simplificaciones dejan de ser válidas para juntas pequeñas (del orden del micrón) [23]. El modelo usado en esta tesis supera estos supuestos y además entrega información acerca de la distribución espacial de las densidades y velocidades de electrones y hoyos en todo el dispositivo. Estas distribuciones no son entregadas por el modelo DD. El modelo propuesto fue resuelto con la ayuda del método de perturbaciones y algoritmos numéricos. Para su resolución las ecuaciones fueron adimensionalizadas. Se redefinió el número de Reynolds y la viscosidad cinemática para el flujo de electrones. Se estudiaron las distribuciones espaciales de la densidad de transportadores, campo eléctrico, potencial electrostático, y velocidades de electrones y hoyos para distintas configuraciones de operación y diseño. Se obtuvieron también las curvas de corriente versus el voltaje aplicado con y sin radiación incidente. Se concluyó que, las Juntas PN que en equilibrio (oscuridad y sin voltaje aplicado) tienen campos eléctricos más intensos son más eficaces para generar potencia útil cuando existe radiación. En este sentido, aumentos del dopaje, disminuciones de la temperatura del cristal, y una temperatura adecuada de electrones y hoyos favorecen la generación de potencia útil por parte de la junta PN. Se espera que esta nueva caracterización sirva como punto de partida de posteriores estudios térmicos de estos dispositivos.

Orientador: Elso Drigo Filho / Banca: Paulo Cesar Peres de Andrade / Banca: Regina Maria Ricotta / Banca: Jorge Chahine / Banca: Marinônio Cornélio / Resumo: A transferência de elétrons ocorre, por exemplo, em sistemas fotossintéticos. Dentre esses sistemas, a fotossíntese bacteriana destaca-se por ser um processo cíclico. O objetivo deste trabalho é propor um modelo de poços quânticos para estudar a transferência de elétrons em que seus valores de potenciais e o tamanho de cada poço seja inspirado na fotossíntese da bactéria púrpura Rhodobacter sphaeroides, e que através deste modelo seja possível reproduzir e acompanhar a transferência de elétrons no centro de reação. O modelo proposto é formado por quatro poços de potenciais assimétricos e o método de cálculo sugerido é que seja resolvido dois a dois através da solução para o poço duplo assimétrico. Através de uma equação transcendental é possível obter graficamente os autovalores de energia que compõe o modelo. O tempo característico de tunelamento de cada etapa é determinado pela Fórmula de Rabi. Neste trabalho foram resolvidos analiticamente, através de Equação de Schrödinger independente do tempo, os potenciais biestáveis do Poço Duplo Quadrado Unidimensional Simétrico e do Poço Duplo Assimétrico, concentrando neste último grande parte do estudo. Para uma validação do método proposto para os cálculos dos níveis de energia, são resolvidos o Poço Triplo Quadrado Unidimensional Simétrico e Assimétrico, este último com os mesmos potenciais dos três primeiros poços do modelo sugerido neste trabalho / Abstract: The electron transfer occurs, for instance, in photosynthetic systems. Among these systems, the bacterial photosynthesis stands for being a cyclical process. The objective of this work is to propose a model of quantum wells to study the electrons transfer. The values used to deep of the potential and the size of each well are inspired by the photosynthetic purple bacterium Rhodobacter sphaeroides. From the suggested model it is possible to reproduce and to follow electron transfer in the reaction center of the bacterium. The proposed model consists in four asymmetric potential wells and the suggested method of calculation is to solve the problem two by two using the solution of the asymmetric double well. The eigenvalues of energy is obtained from a transcendental equation. The characteristic time of tunneling from each step of the process is determined from the Rabi formula. In this work, we obtain the analytical solution from independent of time Schrödinger equation for the bistable square symmetric and asymmetric one dimensional potential. For validation of the proposed method the triple square symmetric and asymmetric potentials are resolved / Doutor

Orientador: Regina Célia Galvão Frem / Co-orientador: Marco Aurélio Cebim / Banca: José Clayston Melo Pereira / Banca: Rogéria Rocha Gonçalves / Banca: José Maurício Almeida Caiut / Banca: Sérgio Antonio Marques de Lima / Resumo: Materiais luminescentes despertam grande interesse nas pesquisas devido à variedade de aplicações, podendo ser empregados em displays eletrônicos, lâmpadas fluorescentes e diodos emissores de luz, por exemplo. Neste contexto, os íons lantanídeos trivalentes são destaque pois apresentam propriedades luminescentes únicas como alta pureza de cor, tempo de vida de nano a milissegundos e linhas de emissão definidas e estreitas provenientes de transições intraconfiguracionais 4f-4f. No entanto, devida à natureza proibida dessas transições, os íons lantanídeos apresentam baixa absortividade molar. Para suprir essa deficiência, pode ser realizada a coordenação destes íons co m bons grupos cromóforos capazes de transferir energia para os níveis 4f dos lantanídeos. Outra estratégia para melhorar as propriedades luminescentes de materiais é através da combinação e/ou dopagem utilizando diferentes lantanídeos, o que pode resultar na emissão de ambos os íons ou na emissão preferencial de um deles por meio de processos de transferência de energia. Espécies bimetálicas heteronucleares e polímeros de coordenação porosos ( Metal Organic Frameworks, MOFs ) se destacam neste cenário. Neste trabalho foram estudadas quatro séries de compostos bimetálicos heteronucleares utilizando succinato de sódio e ácido 3,5-dicarbóxipir azolico como ligantes e variando a razão entre dois íons lantanídeos distintos, Gd 3+ :Eu 3+, Gd 3+ :Tb 3+, Dy 3+ :Eu 3+ e Eu 3+ :Tb 3+ . Os compostos obtidos foram caracterizados po r difração de raios X de monocristal e de pó, espectroscopia na região do IV, análise térmica, espectroscopia de reflectância difusa, espectroscopia de fotoluminescênc ia com excitação UV, luminescência com excitação por raios X e microscopia eletrônica de varredura associada à espectroscopia por energia dispersiva. Os complexos apresentaram interessantes propriedad... / Abstract: 12 ABSTRACT Luminescent materials attract interest in rese arch due to the diversity of applications. These materials can be used at electronic displays, fluorescent lamps and light emitting diodes, for example. In this contex t, trivalent lanthanide ions are interesting because of their unique luminescent properties like high color purity, nano to milliseconds lifetime and narrow emission lines from 4f-4f transitions. However, because of the nature of forbidden 4f-4f transitions, lanthanide ions have low molar absorptivity. To supply this deficiency, th e lanthanide ions can be coordinated to chromophore groups, capable of transfer ener gy to the 4f levels of lanthanides. It is also possible to improve the luminescent prop erties of materials by combining different lanthanides, which can result in the emission of both ions or in the preferential emission of one of them by energy transfer processes. Bimetallic heteronuclear complexes and metal organic frameworks (MOFs) are interesting in this context. In this work, four bimetallic heteronuclear compounds series with sodium succinate and 3,5- dicarboxypyrazolate ligands were prepared with different lanthanides ratio, Gd 3+ :Eu 3+, Gd 3+ :Tb 3+, Dy 3+ :Eu 3+ e Eu 3+ :Tb 3+ . The compounds were characterized by single crystal and powder X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, thermal analysis, UV-Vis spectroscopy, photoluminescence spectroscopy, X-ray excited optical luminescence and field emission gun-scanning electron microscopy, with energy dispersive X-ray spectroscopy. The complexes present interesting luminescent properties. In Gd 3+ compounds series, by increasing the amount of Gd 3+ ions in the sample, the intensity of the relative charge tr ansfer band also increases, indicating that the Gd 3+ ions play an important role in the energy transfer mechanism from ligands to the lanthanides. The intensity parameters, the radiat... / Doutor

Orientador: Paulo Roberto Bueno / Coorientador: Marcio de Sousa Goes / Banca: Assis Vicente Beneditti / Banca: Antonio Aparecido Pupim Ferreira / Banca: Marcelo Mulato / Banca: Lupis Fernando Quintino Pereira Marchesi / Resumo: Dentro da eletroquímica, o estudo de reações de transferência de elétrons (TE) pode ser explorado por meio de eletrodos de ouro modificados com monocamadas auto-organizadas (SAMs), visto que elas são capazes de modificar as propriedades físico-químicas superficiais e controlar a cinética de TE. Este trabalho investigou as reações de TE em eletrodos de ouro modificados com SAMs eletroativas. Especificamente, foi estudado a cinética de TE em SAMs de 11-ferrocenil-undecanotiol sobre superfícies de ouro, por meio de análise de voltametria cíclica e espectroscopia de impedância/capacitância eletroquímica (EIE/ECE). Por meio dessas técnicas foi possível estimar variáveis como a densidade de estados redox (aproximadamente 3,4×〖10〗^14 estados cm-2 próximos aos valores reportados na literatura), de capacitância eletroquímica ou redox (137(±9) μF 〖cm〗^(-2)), a constante cinética de transferência de elétrons em 1,05×〖10〗^4 s^(-1) similares às reportadas por Creager, além da estimativa da energia de reorganização de Marcus (λ) em torno de 1,0 eV, valores similares a outros já previamente estimados para funcionalizações de SAMs eletroativas. Expandiram-se essas análises por meio da imobilização de complexos eletroativos de Bis(2,2′-bipiridina)-(5-Aminofenantrolina)rutênio bis(hexafluorofosfato) sobre superfícies de Au, por síntese orgânica com tióis ancoradores de diferentes cadeias (cisteína e 3-ácido carboxílico-6-mercaptopiridina), utilizando reação de ativação com DIC/HOBt em acetonit... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In electrochemistry, the study of electron transfer reactions (TE) can be explored using Au electrodes modified with self-assembled monolayers (SAMs), since they are able to modify the physicochemical properties of electrodes surface and control the TE kinetics. This work investigated TE reactions on Au electrodes modified with SAMs. Specifically, TE kinetics were studied using 11-ferrocenyl-undecanethiol SAMs on Au surfaces by means of cyclic voltammetry and electrochemical impedance/capacitance spectroscopy (EIS/ECS) analysis. By means of these techniques, it was possible to estimate variables such as the density of redox states (approximately 3.4 × 1014 states per cm-2, near the reported(...) / Doutor

En esta tesis se realiza un estudio teórico de la adsorción de especies de arsénico sobre clusters y nanopartículas metálicas de hierro cero-valente (Fe°) e hidroxiladas, como material adsorbente. También se estudia el efecto sobre las propiedades adsortivas que tienen las impurezas de otros metales. Se consideran fenómenos vinculados a procesos superficiales tales como: adsorción, reacción, y el reordenamiento estructural de los átomos luego de las interacciones. Con el objetivo de evaluar los fenómenos a nanoescala, se estudian inicialmente las superficies extendidas de Fe° más estables, (111) y (110), y se identifican las más reactivas, así como diferente tamaño de partículas y la combinación de éstas con tres metales (Cu, Ni y Pd). El estudio se centra en las propiedades electrónicas, geométricas y moleculares, caracterizando el tipo de interacción presente entre los sustratos y los adsorbatos, utilizando herramientas de simulación molecular. Haciendo uso de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT), se puede observar cómo el ácido arsénico (H³AsO4) se reduce espontáneamente en ambas superficies extendidas de hierro, produciendo ácido arsenioso (H³AsO³) y oxidando la superficie del metal. También se evalúa el efecto que tiene la inclusión explícita de grupos hidroxilo y moléculas de agua en la formación de los complejos superficiales, tanto con los ácidos como con sus especies disociadas, con el objeto de simular las propiedades de estas partículas en agua. Para concluir, se analizan clusters bimetálicos de 32 átomos con dopantes superficiales de Cu, Ni y Pd y nanopartículas bimetálicas core-shell de 80 átomos. Hemos encontrado características muy peculiares en estos sistemas debido a que la adición de una segunda especie de metal afecta la densidad electrónica y, por lo tanto, los fenómenos de adsorción/desorción. Palabras claves: Hierro cero-valente, Fe (110) y Fe (111), transferencia de carga, DFT, H³AsO³, nanopartículas bimetálicas. / The study of the As species adsorption on zerovalent iron (Fe°) and hydroxylate particles of different sizes is carried out from theoretical simulations. The effect on the adsorptive properties of metal impurities (Cu, Ni and Pd) is also studied. Phenomena linked to surface processes such as adsorption, reaction, and structural rearrangement of atoms after interactions, are considered. In order to evaluate the nanoscale phenomena, the most stable extended Fe° surfaces, (111) and (110), are initially studied, and the most reactive one is identified. Afterwords, different particle sizes and the combination of these with three metals (Cu, Ni and Pd) are analized. This work has been focalized on electronic, geometrical and molecular properties, characterizing the type of interactions between substrates and adsorbates, using molecular simulation tools. Using the Density Functional Theory (DFT), it is observed how arsenic acid (H³AsO4) is spontaneously reduced on both extended iron surfaces, producing arsenious acid (H³AsO³) and oxidizing the metal surface. The effect of the explicit inclusion of hydroxyl groups and water molecules in the surface complexes formation, both with acids and their dissociated species, is also evaluated in order to simulate the properties of these particles in water. Finally, bimetallic clusters of 32 atoms with surface dopants of Cu, Ni and Pd atoms and bimetallic core-shell nanoparticles of 80 atoms are analyzed. Peculiar characteristics are found in these systems due to the addition of a second kind of metal significantly affects the electronic density of the surface and, therefore, the phenomena of adsorption / desorption. Keywords: zerovalent iron (ZVI), Fe (110) y Fe (111), charge transfer, DFT, H³AsO³, bimetallic nanoparticles.

[pt] Transformadores de subestações de distribuição requerem uma atenção especial pelos altos custos, longos tempos de reposição e por impactarem, quando falham, diretamente na confiabilidade da rede, provocando assim a interrupção de inúmeros usuários. Em geral, as subestações são projetadas com transformadores em paralelo, de forma que a carga pico possa ser atendida ainda que um transformador do grupo esteja avariado. No entanto, esta solução requer investimentos elevados. Uma alternativa consiste no compartilhamento de estoques de transformadores reservas e subestações móveis. O dimensionamento dos estoques deve ser feito com cautela, pois, um grande número de equipamentos pode aumentar desnecessariamente os custos de investimento, e um estoque insuficiente pode diminuir a confiabilidade do sistema e aumentar seus custos operacionais. Esta dissertação apresenta duas metodologias para o dimensionamento do estoque, o método de Markov e a simulação Monte Carlo, os quais são comparados quanto aos seus resultados e características quando aplicados a um mesmo sistema. Ambos os modelos foram utilizados para dimensionar o estoque para falhas do tipo catastróficas e reparáveis, separadamente. O método probabilístico baseado na simulação Monte Carlo foi aplicado a um grupo de transformadores da classe 115 kV e 15 MVA, visando demonstrar a capacidade da metodologia de encontrar soluções condizentes do ponto de vista técnico e econômico. / [en] Substation distribution transformers require special attention for their high costs, long replacement times and for impacting, when they fail, directly on the reliability of the electric network, thus causing the interruption of several costumers. In general, substations are designed with transformers in parallel, so that the peak load can be met even if a transformer in the group is damaged. However, this solution requires high investments. An alternative is to share stocks of spare transformers and mobile substations. Stock sizing should be done with caution, as a large number of equipment can unnecessarily increase investment costs, and insufficient stock can decrease system reliability and increase operating costs. This dissertation presents two methods for stock dimensioning based on Markov modeling and on Monte Carlo simulation, which are compared in terms of their results and characteristics when applied to the same system. Both models were used to scale the stock for catastrophic and repairable failures, separately. The probabilistic method based on the Monte Carlo simulation was applied to a group of 115 kV and 15 MVA class transformers, aiming to demonstrate the method s ability to find solutions that are technically and economically compatible.