This thesis reports transport in ultrathin single crystalline nanowires of gold (∼ 2nm). These nanowires were fabricated using an oriented attachment process whereby nanoparticles of appropriate dimensions join in a linear fashion to form long and stable wires. The main motivation was to study the role of electron-electron interactions on the transport mechanism in case of a metallic system, as one approaches dimensions closer to the Fermi wavelength. The study forms the first of its kind in a simple metallic system of this dimension. Indeed, several new features have been obtained in this regard: Chapter 4 reports a breakdown of Fermi liquid state in such a system opening up possibilities of exotic states constituted by a strongly correlated Tomonaga-Luttinger liquid. We report consistent scaling of current-voltage curves, characteristic of such a phase and even resonant tunneling in such structures. The study reports the first observation of a correlated electron liquid in a metal, which has been observed only in semiconductors and polymer wires till date. Chapter 5 discusses the possibility of tuning the transport mechanism in these wires via a controlled change in the growth process. We show that using appropriate growth mechanisms, we can have a localized ground state as well, where variable range hopping is the dominant transport mechanism. Possibility of structural transitions in ultrathin wires is a field that has garnered considerable interest due to simulations. We present a highly sensitive tool in the form of electrical noise and its higher order statistics that can act as a detector of structural transitions. This has been thoroughly studied in case of conventional shape memory systems in Chapter 6. Preliminary noise studies on the nanowires have been reported in Chapter 7.

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PROPOSIÇÃO: O objetivo deste trabalho foi avaliar a força gerada pela deflexão de fios ortodônticos de Nitinol associados a diferentes tipos de braquetes por meio da avaliação dos valores da força através do aumento gradual do calibre e da deflexão dos fios e comparação entre as distintas combinações, nas diferentes deflexões. MATERIAL E MÉTODOS: Os corpos de prova foram montados em um modelo de simulação clínica e avaliados em uma máquina de ensaio universal INSTRON 3342, com célula de carga de 10N e, como protocolo, foi seguida a norma ISO 15.841. Foram confeccionados cinco destes modelos para a colagem de cada conjunto de acessórios a serem testados: metálico (Mini Diamond), policarbonato com fibra de vidro e canaleta metálica (Spirit), safira (Inspire ICE) e os autoligáveis passivo (Damon Q/Ormco) e ativo (In-Ovation R/GAC). Para os testes, o dispositivo de acrílico que representava o incisivo central direito foi movimentado no sentido palatino-vestibular, com leituras das resistências geradas nas deflexões de 3; 2; 1 e 0,5mm, com velocidade constante de 2mm/min. Os resultados foram avaliados por meio da análise de variância (ANOVA) a dois e a um critério, havendo diferença significante, a análise comparativa das médias foi feita por meio do teste de Tukey (p<0,05). RESULTADOS: A força de desativação foi gradativamente maior, com o aumento do calibre dos arcos e maior deflexão, nos diferentes tipos de braquetes. Nas combinações entre os diferentes tipos de braquetes selecionados com os fios de Nitinol verificou-se que os braquetes autoligáveis foram os que apresentaram os resultados mais parecidos entre si, mantendo-os decrescentes conforme a deflexão diminuía. Já, entre os braquetes convencionais Mini Diamond, Spirit e Inspire ICE verificou-se que não existe um padrão em nenhuma deflexão estudada. CONCLUSÕES: A avaliação dos valores da força, através do aumento gradual do calibre e da deflexão dos fios, demonstrou que a mesma foi crescente em todos os braquetes avaliados. Os braquetes autoligáveis foram os que apresentaram os resultados mais constantes e previsíveis enquanto que nos demais essa característica não foi observada. / OBJECTIVE: The purpose of this study was to evaluate the deflection forces of Nitinol orthodontic wires, placed in different kinds of brackets by assessing strength values variation according to gradual increase in the diameter and the deflection of the wires, comparing the different combinations, in the different deflections. MATERIAL AND METHODS: Specimens were mounted in a clinical simulation model and evaluated in a Universal Testing Machine (INSTRON 3342), using a 10 N load cell and, as a protocol, ISO 15841. Five of these models were prepared, each one for the bonding of each set of accessories to be tested: metallic (Mini Diamond), reinforced polycarbonate with metallic slots (Spirit), sapphire (Inspire ICE), and passive (Damon Q/Ormco) and active self-ligated (In-Ovation R/GAC). For performing the tests, the acrylic device corresponding to the right central incisor was moved in the buccal-lingual direction, and values of resistance generated for 3, 2, 1 and 0.5mm deflections, at a constant speed of 2mm/min, were registered. Data were subjected to Oneand Two-way ANOVA; since significant differences were observed, comparative analysis of mean values was performed by Tukey\'s post hoc test (p<0.05). RESULTS: Elastic deflection results showed that deactivation force increased with increase in the diameter of the wires and deflection in the different brackets evaluated. For the combinations of the different types of brackets with the Nitinol wires, it was found that self-ligating brackets were those with the most similar results to each other, which decreased as the deflection was decreased. For Mini Diamond, Spirit and Inspire ICE conventional brackets there was no pattern for any of the deflections studied. CONCLUSIONS: Strength values evaluation according to gradual increase in the diameter and the deflection of the wires showed that it increased in all evaluated brackets. Self-ligating brackets were those which presented the most consistent and predictable results while for others kinds of brackets such pattern was not observed.

Esta dissertação discute o desenvolvimento de modelos analíticos e numéricos para as características elétricas de transistores de fios quânticos. Sendo assim, realizou-se um estudo implementando uma sequência de formalismos e ferramentas computacionais para solução auto-consistente das equações de Schrödinger e Poisson para poços e fios quânticos. Com a utilização deste método numérico pode-se determinar os auto-estados os níveis de energias e as densidades eletrônicas de portadores livres, dentre outros parâmetros relevantes para dispositivos de fio quântico. Adicionalmente, realizou-se um estudo analítico das heteroestruturas semicondutoras de interesse para a área de dispositivos de dimensionalidade reduzida. Este estudo levou a obtenção de resultados referentes ao desenvolvimento de modelos teóricos para as características elétricas de dispositivos baseados no mecanismo de tunelamento ressonante. Os resultados obtidos para a característica corrente-tensão (I-V) nas heteroestruturas investigadas foram contrastados satisfatoriamente com os encontrados na literatura. Este ferramental analítico foi então aplicado para computar o coeficiente de transmissão eletrônico de um diodo de fio quântico com tunelamento ressonante. / This dissertation discusses the development of analytical and numerical models for the electrical characteristics of quantum wire transistors. A study is carried out, implementing a sequence of formalisms and computational tools for the self-consistent solution of the equations of Schrödinger and Poisson in quantum wells and quantum wires. By using this numerical formulation it is possible to determine the eigenstates, energy levels and free-carrier electronic density, among other relevant parameters for quantum wire devices. In addition, we also conducted an analytical study concerning semiconductor heetrostrucures of interest for reduced dimensionality devices applications. This study led to results regarding the development of theoretical models for the electrical characteristics of devices based on the resonant tunneling mechanism. The results obtained for the current-voltage (I-V) characteristics in the investigated heterostructures were satisfactorily compared to those available at the published literature and this analytical tool was then used to compute the electronic transmission coefficient in a resonant tunneling quantum wire diode.

PROPOSIÇÃO: O objetivo deste trabalho foi avaliar a força gerada pela deflexão de fios ortodônticos de Nitinol associados a diferentes tipos de braquetes por meio da avaliação dos valores da força através do aumento gradual do calibre e da deflexão dos fios e comparação entre as distintas combinações, nas diferentes deflexões. MATERIAL E MÉTODOS: Os corpos de prova foram montados em um modelo de simulação clínica e avaliados em uma máquina de ensaio universal INSTRON 3342, com célula de carga de 10N e, como protocolo, foi seguida a norma ISO 15.841. Foram confeccionados cinco destes modelos para a colagem de cada conjunto de acessórios a serem testados: metálico (Mini Diamond), policarbonato com fibra de vidro e canaleta metálica (Spirit), safira (Inspire ICE) e os autoligáveis passivo (Damon Q/Ormco) e ativo (In-Ovation R/GAC). Para os testes, o dispositivo de acrílico que representava o incisivo central direito foi movimentado no sentido palatino-vestibular, com leituras das resistências geradas nas deflexões de 3; 2; 1 e 0,5mm, com velocidade constante de 2mm/min. Os resultados foram avaliados por meio da análise de variância (ANOVA) a dois e a um critério, havendo diferença significante, a análise comparativa das médias foi feita por meio do teste de Tukey (p<0,05). RESULTADOS: A força de desativação foi gradativamente maior, com o aumento do calibre dos arcos e maior deflexão, nos diferentes tipos de braquetes. Nas combinações entre os diferentes tipos de braquetes selecionados com os fios de Nitinol verificou-se que os braquetes autoligáveis foram os que apresentaram os resultados mais parecidos entre si, mantendo-os decrescentes conforme a deflexão diminuía. Já, entre os braquetes convencionais Mini Diamond, Spirit e Inspire ICE verificou-se que não existe um padrão em nenhuma deflexão estudada. CONCLUSÕES: A avaliação dos valores da força, através do aumento gradual do calibre e da deflexão dos fios, demonstrou que a mesma foi crescente em todos os braquetes avaliados. Os braquetes autoligáveis foram os que apresentaram os resultados mais constantes e previsíveis enquanto que nos demais essa característica não foi observada. / OBJECTIVE: The purpose of this study was to evaluate the deflection forces of Nitinol orthodontic wires, placed in different kinds of brackets by assessing strength values variation according to gradual increase in the diameter and the deflection of the wires, comparing the different combinations, in the different deflections. MATERIAL AND METHODS: Specimens were mounted in a clinical simulation model and evaluated in a Universal Testing Machine (INSTRON 3342), using a 10 N load cell and, as a protocol, ISO 15841. Five of these models were prepared, each one for the bonding of each set of accessories to be tested: metallic (Mini Diamond), reinforced polycarbonate with metallic slots (Spirit), sapphire (Inspire ICE), and passive (Damon Q/Ormco) and active self-ligated (In-Ovation R/GAC). For performing the tests, the acrylic device corresponding to the right central incisor was moved in the buccal-lingual direction, and values of resistance generated for 3, 2, 1 and 0.5mm deflections, at a constant speed of 2mm/min, were registered. Data were subjected to Oneand Two-way ANOVA; since significant differences were observed, comparative analysis of mean values was performed by Tukey\'s post hoc test (p<0.05). RESULTS: Elastic deflection results showed that deactivation force increased with increase in the diameter of the wires and deflection in the different brackets evaluated. For the combinations of the different types of brackets with the Nitinol wires, it was found that self-ligating brackets were those with the most similar results to each other, which decreased as the deflection was decreased. For Mini Diamond, Spirit and Inspire ICE conventional brackets there was no pattern for any of the deflections studied. CONCLUSIONS: Strength values evaluation according to gradual increase in the diameter and the deflection of the wires showed that it increased in all evaluated brackets. Self-ligating brackets were those which presented the most consistent and predictable results while for others kinds of brackets such pattern was not observed.

A descoberta da supercondutividade no diboreto de magnésio (MgB2) em 2001 com temperatura crítica (Tc) de 39 K e campo magnético crítico superior (Hc2) (H?c2 (0)) _ 40 (T), causou uma busca frenética por materiais leves com estruturas cristalinas semelhantes e constituídos por elementos simples, e com potencial para substituir os já estabelecidos Nb-Ti e Nb3Sn na fabricação de fios e fitas supercondutoras. Entretanto, apesar de apresentar alta Tc os valores de Hc2, para o MgB2, decaem rapidamente quando submetidos a um campo magnético externo, principalmente devido ao fraco aprisionamento das linhas de fluxo magnético no material. Além disso, o processo de deformação plástica do conjunto que contém o pó granular, constituído pelos metais utilizados como barreira de difusão e como estabilizador térmico e elétrico, é desafiador, pois há dificuldades devido ao endurecimento dos metais por trabalho a frio e à acomodação do pó supercondutor. O objetivo deste trabalho é desenvolver um processo para a fabricação de fios multifilamentares de MgB2, dopado com carbono sob a forma de grafite e com a adição de diboretos com estrutura cristalina semelhante à do MgB2, além da otimização dos processos de deformação mecânica, dos tratamentos térmicos intermediários e a caracterização das propriedades cristalográficas, microestruturais e supercondutoras do fio. A metodologia utilizada para a produção do fio é a Powder-In-Tube (PIT) ex-situ com: moagem do pó realizado em moinho de alta energia, dopagem química com grafite, adição de diboreto de vanádio (VB2), inclusão de magnésio em excesso e uso de ácido esteárico (C18H36O2) como agente controlador do processo. A deformação mecânica foi feita por meio de forjamento rotativo (Rotary Swage - RS). Os resultados finais sugerem que a rota utilizada para o processo de fabricação do fio multifilamentar de MgB2 dopado com grafite e com introdução de VB2, deve ser alterada para utilizar MgB2 produzido em laboratório a partir do magnésio e de boro puros, com certificado de pureza, com o uso da metodologia in-situ, em glove-box com atmosfera controlada e com teor de oxigênio e de umidade monitorados. O processo descrito neste trabalho aperfeiçoa metodologias apresentadas na literatura e garante a integridade do fio durante todo o processo de fabricação. Além disto, sugere-se a utilização de um material de reforço externo, tais como: ferro, Glidcop (Cu-Al 15) ou aço ixox (SUS 316L) para que o fio tenha maior resistência mecânica à tração e menor custo. / The discovery of superconductivity in magnesium diboride (MgB2) in 2001 with critical temperatute (Tc) of 39 K and upper critical magnetic field (Hc2) (H?c 2 (0)) _ 40 (T), caused a frenetic search for lightweight materials with similar crystalline structures and constituded by simple elements, and with potential to replace the already traditional Nb-Ti and Nb3Sn in the manufacturing of superconducting wires and tapes. However, despite the MgB2 has high Tc, the Hc2 values decay rapidly when an external magnetic field is applied, mainly due to the poor pinning of the magnetic flux lines in the material. Furthermore, the plastic deformation process of the set containing the granular powder, constituded of metals used as diffusion barrier termal and electric stabilizer, is a challenge, because the hardening of the metals by cold working and the accommodation of the superconducting powder. The objective of this work is to develop a process for the manufacture of multifilamentary MgB2 wires, doped with carbon in the form of graphite and addition of diborides with crystalline structure similar to MgB2, as well as the optimization of the mechanical deformation processes, of the intermediate heat treatments and the characterization of the crystallographic, microstructural and superconducting properties of the wire. The methodology used for the production of the wire was the Powder-In-Tube (PIT) ex-situ with: milling of the powder in a high energy ball mill, chemical doping with graphite, addition of vanadium diboride (VB2), magnesium in excess and use of stearic acid (C18H36O2) as a process controlling agent. The mechanical deformation was done by means of rotary swaging. The final results suggest that the route used for the fabrication process of the graphite-doped MgB2 multifilamentary wire with introduction of VB2, should be changed to use MgB2 produced in laboratory from pure magnesium and boron, with a certificate of purity, using the in-situ methodology in a glove-box with controlled and monitored atmosphere with respect to the oxygen and humidity contents. The process described in this work improves methodologies shown in literature and guarantees the integrity of the wire during the entire fabrication process. In addition, it is suggested the use of an external reinforcing material, such as: iron, Glidcop (Cu-Al 15) or stainless steel (SUS 316L), so that the wire has a higher mechanical tensile strength and a lower cost.

O mercado siderúrgico vive um momento de grande competição e as empresas produtoras necessitam, cada vez mais, atuar internamente sobre seus custos para garantir lucratividade e rentabilidade. A motivação deste trabalho foi a redução de custos de produção de arames de aço para o setor agropecuário, por meio de estudo de viabilidade técnica do emprego de aço ao carbono produzido via aciaria elétrica, em lugar de aço produzido via aciaria a oxigênio – atualmente utilizado em algumas usinas siderúrgicas. As qualidades de aços estudadas são produzidas através de aciaria elétrica, dando origem aos tarugos que são laminados a quente para obtenção do fio-máquina que segue para os processos posteriores de trefilação e galvanização, em que se obtém os arames de aço. As composições químicas propostas neste trabalho devem garantir que as especificações de propriedades mecânicas permaneçam sendo atendidas. Foram realizados levantamento e análise de histórico de dados, análises de composição química, caracterização microestrutural, ensaios de tração e de enrolamento. Fundamentado nos resultados atingidos, mostra-se que a metodologia proposta para avaliação de propriedades mecânicas é válida. O presente estudo aponta também que é viável tecnicamente o emprego de aço ao carbono semelhante ao SAE1045, obtido via aciaria elétrica, na produção de arames de aço galvanizados para o setor agropecuário, mantendo o atendimento a todas as especificações e com possibilidade de redução de custos de produção. / The steel market is experiencing a period of great competition and manufacturing companies need, increasingly, to act internally on their costs to ensure lucrativeness and profitability. The motivation of this work was to reduce the cost of production of steel wires for the agriculture sector, by studying the technical feasibility use of a carbon steel produced by electric arc furnace, replacing the oxygen furnace steel – currently used in some mills. The studied steels are manufactured in an electric arc furnace, giving rise to the billets that are hot rolled to obtain the wire rod to follow the subsequent process of drawing and galvanizing, where the wires of steel are made. The chemical compositions proposed in this paper must guarantee that the mechanical properties described in the technical standards continue be met. Data, chemical composition, microstructure, tensile strength and winding properties were surveyed and analyzed. Based upon the results achieved, it is shown that the proposed method for assessment of the mechanical properties is valid. This study also indicates that it is technically feasible the use of carbon steel similar to SAE1045, obtained by electric arc furnace, to manufacturing galvanized steel wires for the agriculture sector maintaining compliance to all technical standards and with the possibility of reducing costs.

A indústria eletro-eletrônica vem aumentando a quantidade de sucatas geradas anualmente. Por este motivo necessita-se de reciclagem, para que se evite o desperdício de matérias-primas e de recursos naturais não-renováveis. A maioria dos produtos eletro-eletrônicos não recebe tratamento pós-consumo sendo depositada em aterros sanitários junto com o resíduo doméstico.Os resíduos eletro-eletrônicos são caracterizados pela presença de metais distribuídos em placas de circuito impresso, fios e cabos elétricos e componentes eletrônicos em geral. No caso da reciclagem de fios e cabos ainda persistem práticas incorretas, como a queima do plástico para aproveitamento do metal, que elimina o polímero em vez de aproveitá-lo. A solução para este problema está no reaproveitamento destes metais e polímeros contidos nos resíduos eletro-eletrônicos. Assim, deixarão de ser perdidas quantidades de alumínio, cobre, e polímeros presentes nos cabos, os quais poderão gerar receitas para o processo, já que estes são indispensáveis ao processo de fabricação. O objetivo deste trabalho é estudar a reciclagem dos cabos tipo cordão paralelo e flexível através de operações unitárias de Tratamento de Minérios. O tratamento da sucata iniciou-se com a seguinte seqüência: moagem, separação granulométrica, separação em meio denso, separação eletrostática, atrição, bateamento e elutriação. Ao final destes processos observou-se que as operações unitárias utilizadas na pesquisa obtiveram concentrados de cobre com baixo grau de contaminação, porém com exceção da elutriação, todas precisam de uma outra técnica para complementá-las. Com os resultados obtidos, concluiu-se que a moagem em moinho de facas com grelha de 3mm seguida de elutriação possibilita a separação do material polimérico, assim como, a obtenção de um concentrado de cobre. / The electro-electronics industry follows increasing the amount of scraps annually generated. For this reason it is necessary to recycle, so that it prevents the waste of raw materials and not renovable natural resources. The majority of the electro-electronic products do not receive any treatment after use and is disposed in municipal landfills together with solid wastes (MSW). The electro-electronic wastes are characterized by metal presence distributed in printed circuits, wires and cables and electronic components in general. In the case of the recycling of wires and cables incorrect practices still persist, as the burning of the plastic for recovery of the metal, thus eliminating the polymer instead of using it to advantage. The solution for this problem is in the recovery of the metals and polymers contained in the electro-electronic wastes. Thus, amounts of aluminum, copper, and polymers contained in the cables will not be lost, that way they will be able to generate resources for the process, since these substances are indispensable to the manufacture process. The objective of this work is to study the recycling of the parallel and flexible cables through Mineral Processing unit operations. The treatment of the scrap was initiated with the following sequence: grinding, size classification, density separation, electrostatic separation, attrition, panning and elutrition. To the end of this process concentrate conductor of copper with low degree of contamination were achieved. However, with exception of elutrition, all they need another technique to complement them. With the gotten results, it can be concluded that the milling in knives mill with 3mm grate followed of elutrition makes possible the separation of the polymeric material, as well as, the attainment of a copper concentrate.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-02-23T11:24:55Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gaudyer Castro di Ferreira - 2015.pdf: 12501436 bytes, checksum: 06af9912db4067aacec6a4dec872f91a (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-02-23T11:27:08Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gaudyer Castro di Ferreira - 2015.pdf: 12501436 bytes, checksum: 06af9912db4067aacec6a4dec872f91a (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-23T11:27:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gaudyer Castro di Ferreira - 2015.pdf: 12501436 bytes, checksum: 06af9912db4067aacec6a4dec872f91a (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-03-24 / The objective of the study was to analyze the mechanical properties and analyze the surface of the wires coated polymers. Methods: We used the pre-contoured wires study with dimension of 0.014 "Nickel- Titanium (NiTi) brands: Tecident orthodontic equipment Ltda (São Carlos, São Paulo Brazil), TP Orthodontics (Indiana, USA), Trianeiro ( Rio Claro, São Paulo Brazil) and NiTi wire Morelli (Sorocaba, Sao Paulo Brazil) as a control group. The yarns were randomly divided into 11 groups (n = 6) .There were carried deflection test. The yarns were immersed in artificial saliva for a period of 30 to 60 days to corrode. After the wire corrosion were also submitted for the analysis of Scanning Electron Microscopy (SEM). Results: We used the ANOVA analysis of variance, which were statistically significant differences between the tested wire and the controle.Foram group observed imperfections on the surfaces of all the wire and the wire TP Orthodontics showed the greatest changes. Conclusions: The polymeric coating appears to be responsible for the mechanical surface change and the NiTi wires. / O objetivo do estudo foi analisar as propriedades mecânicas e analisar a superfície, dos fios revestidos por polímeros. Materiais e métodos: Foram utilizados no estudo fios pré-contornados com dimensão de 0.014” de Niquel-Titânio (NiTi) das marcas: Tecident Equipamento Ortodonticos Ltda(São Carlos,São Paulo Brasil), TP Orthodontics (Indiana, EUA) , Trianeiro (Rio Claro, São Paulo Brasil) e fio NiTi Morelli ( Sorocaba, São Paulo Brasil) como grupo controle. Os fios foram divididos aleatoriamente em 11 grupos (n=6).Foram realizado o teste de deflexão. Os fios foram imersos em saliva artificial por um período de 30 e 60 dias,para sofrer corrosão. Após a corrosão os fio também foram submetidos para a análise de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Resultados:Foi utilizado o teste de variância ANOVA, onde foram observadas diferenças estatisticamente significantes entre os fios testados e os do grupo controle.Foram observadas imperfeições nas superfícies de todos os fio sendo que o fio da TP Orthodontics apresentou as maiores alterações. Conclusões: O revestimento polimérico parece ser o responsável pelas alterações mecânicas e da superfície dos fios de NiTi.