Os efeitos de covalência na magnitude dos parâmetros hiperfinos do 57Fe têm sido objeto de várias investigações. No caso do ferro divalente, parece haver uma correlação entre o deslocamento isomérico (ô), o desdobramento quadripolar (ΔEQ) e o campo de contato de Fermi (H c) . Tem sido proposto que esta correlação pode ser explicada em termos de um modelo fenomenológico baseado na deslocalização dos orbitais 3d do Fe, a qual nenhuma aproximação de orbitais moleculares parece ser capaz de descrever. Em nosso trabalho, nos concentramos em vários compostos ferrosos quase iÔnicos, para os quais se espera que a transferência de carga seja negligenciável. Supomos um modelo de aglomerado no qual a função de onda de muitos centros é descrita, apenas, em termos de recobrimento. Mais ainda, espera-se também que nesses casos a contribuição 4s do Fe seja negligenciável também. Encontramos uma correlação definitiva entre o recobrimento total 3d de Fe com os orbitais dos ligantes e o o, mas nenhuma correlação de tal tipo para o ΔEQ. O primeiro resultado indica que a blindagem 3d-3s pode ser importante nestes casos, enquanto o segundo resultado nos leva a acreditar que o 6EQ não seja descrito completamente por tal modelo de aglomerado. Como ajuda no esclarecimento desses resultados realizamos medidas de efeito Mõssbauer do 57F e, embebido nos carbonatos (M1 -xF ex )co3 com M=Ca, Cd, Co, Mg, Fe, Mn, Zn; todos os quais são isoestruturais. Uma análise dos dados mostra que, neste caso (como também naquele do Fe embebido nos fluoretos) , as tendências observadas podem ser correlacionadas a um efeito de volume devido a diferentes tamanhos de sitio para o íon Fe 2+ . Mostramos, no caso dos fluoretos, que os e feitos sao idênticos aos efeitos induzidos por pressão se levarmos em con ta distorções locais. / The effects of ion covalency on the magnitude of 57Fe hyperfine parameters has been the subject of various investigations. In the case of divalent Fe, there seems to be a corre lation between isomer shift (ó), quadrupole splitting(óEQ) and Fermi contact field (Hc). It has been proposed that this corre lation can be explained in terms of a phenomenological rnodel based on the delocalization of the Fe 3d orbitals, which no current molecular orbital approach seerns capable to describe. In our work we have concentrated on several nearly ionic ferrous compounds for which one expects charge transfer to be negligible. We have assumed a cluster model in which the multi centered wave function is described in terms of overlap only. Furtherrnore, one expects also in these cases that the Fe 4s contribution is negligible. We have found a definite correlation between the total Fe 3d overlap with the ligand orbitals and ó but no such correlation for óE0 . The forrner result indicates that 3d-3s shielding may be important in these cases while the latter result leads us to believe that óEQ may not be completely described by a cluster rnodel. To help clarify these results, we have rnade 57Fe Môssbauer effect rneasurernents in Fe substituted carbonates (M1 -xF ex )co3 with M = Ca, Cd, Co, Fe, Mn, Zn, Mg; all of which are isostructural. An analysis of the data show that in this case(and that of the Fe substituted fluorides) the trends observed can be correlated to a volume effect due to the different site sizes for the Fe2+ ion. We have shown that in the case of the fluorides, the effects are identical with pressure induced effects if local distortions are taken into account.

A magnetostricção de saturação de ligas policristali nas de Pd-Fe foi medida como função da concentração de ferro, nos estados recozido e de resfriamento rãpido, nas temperaturas de 300 K, 77 K e 4,2 K. A técnica de dilat6metros resistivos foi utilizada acoplados ã uma ponte de c.a. operando em 400 Hz, com detector síncrono. Os dilatõmetros eram feitos de uma liga de Pt-W que apresentaram efeitos magnetoresistivos pequenos ã 4,2 K. Os dados de magnetostricção apresentaram três mudanças de sinal no intervalo de concentração de ferro CFe < 0,2, que também e a região onde a magnetização apresenta um aumento rãpi do como função da concentração de ferro. As medidas de magnetostricção foram complementadas com um bom numero de medidas de outras quantidades físicas importan tes tais como magnetização, densidade de massa, composição e re sistividade, que foram muito importantes para entender o sistema Pd-Fe. A interpretação dos resultados requer a aplicação do modelo das bandas separadas, onde cada componente da liga tem sua prOpria banda "d", distinta na escala de energia. Incluiu- -se as contribuições de ambas as bandas de spin para cima e pa ra baixo. Uma teoria, baseada na aproximação "tight-binding" e no modelo de bandas separadas, foi desenvolvida e usada para ajus tar os dados experimentais da magnetostricção e aos dados existentes na literatura para coeficiente do calor especifico eletranico y. O melhor ajuste aos dados foi obtido com o valor de 2,6 eV para a separação entre os centros das bandas do palãdio e do ferro e com o valor de 1,2 eV para o potencial de deformação dos elétrons "d". / The saturation magnetostriction of polycrystalline Pd-Fe alloys has been measured as a function of concentration, in the annealed and quenched states, at the temperatures of 300 K, 77 K, and 4.2 K. The strain gage technique and an a.c. bridge working at 400 Hz, with synchronous detection, have been used. The strain gages were non-magnetic Pt-W gages, which show very small magneto-resistance effects at 4.2 K. The magnetostriction data show three changes of sign in the range of iron concentration CFe <0.2, which is also the region where the magnetization data show a rapid increase as a function of iron concentration. The magnetostriction measurements were complemented with a good number of measurements on other important physical quantities such as magnetization, resistivity, mass density, and composition, which were very important for the understanding of the Pd-Fe system. The interpretation of the results requires the application of the split-band model, where each alloy component has its own d band, distinct on thCenergy scale. Contribution from electrons of both spin directions have been included. A theory, based on the tight-binding approximation and on the split-band model, has been developed and fitted to our experimental data of magnetostriction, and to available literatura data for the electronic specific heat coefficient y, in the Pd- -Fe system. The best fit to the data was achieved with a value of 2.6 eV for the separation between the centers of the palladium and iron bands, and with 1.2 eV as the deformation potential of d electrons.

Os efeitos de covalência na magnitude dos parâmetros hiperfinos do 57Fe têm sido objeto de várias investigações. No caso do ferro divalente, parece haver uma correlação entre o deslocamento isomérico (ô), o desdobramento quadripolar (ΔEQ) e o campo de contato de Fermi (H c) . Tem sido proposto que esta correlação pode ser explicada em termos de um modelo fenomenológico baseado na deslocalização dos orbitais 3d do Fe, a qual nenhuma aproximação de orbitais moleculares parece ser capaz de descrever. Em nosso trabalho, nos concentramos em vários compostos ferrosos quase iÔnicos, para os quais se espera que a transferência de carga seja negligenciável. Supomos um modelo de aglomerado no qual a função de onda de muitos centros é descrita, apenas, em termos de recobrimento. Mais ainda, espera-se também que nesses casos a contribuição 4s do Fe seja negligenciável também. Encontramos uma correlação definitiva entre o recobrimento total 3d de Fe com os orbitais dos ligantes e o o, mas nenhuma correlação de tal tipo para o ΔEQ. O primeiro resultado indica que a blindagem 3d-3s pode ser importante nestes casos, enquanto o segundo resultado nos leva a acreditar que o 6EQ não seja descrito completamente por tal modelo de aglomerado. Como ajuda no esclarecimento desses resultados realizamos medidas de efeito Mõssbauer do 57F e, embebido nos carbonatos (M1 -xF ex )co3 com M=Ca, Cd, Co, Mg, Fe, Mn, Zn; todos os quais são isoestruturais. Uma análise dos dados mostra que, neste caso (como também naquele do Fe embebido nos fluoretos) , as tendências observadas podem ser correlacionadas a um efeito de volume devido a diferentes tamanhos de sitio para o íon Fe 2+ . Mostramos, no caso dos fluoretos, que os e feitos sao idênticos aos efeitos induzidos por pressão se levarmos em con ta distorções locais. / The effects of ion covalency on the magnitude of 57Fe hyperfine parameters has been the subject of various investigations. In the case of divalent Fe, there seems to be a corre lation between isomer shift (ó), quadrupole splitting(óEQ) and Fermi contact field (Hc). It has been proposed that this corre lation can be explained in terms of a phenomenological rnodel based on the delocalization of the Fe 3d orbitals, which no current molecular orbital approach seerns capable to describe. In our work we have concentrated on several nearly ionic ferrous compounds for which one expects charge transfer to be negligible. We have assumed a cluster model in which the multi centered wave function is described in terms of overlap only. Furtherrnore, one expects also in these cases that the Fe 4s contribution is negligible. We have found a definite correlation between the total Fe 3d overlap with the ligand orbitals and ó but no such correlation for óE0 . The forrner result indicates that 3d-3s shielding may be important in these cases while the latter result leads us to believe that óEQ may not be completely described by a cluster rnodel. To help clarify these results, we have rnade 57Fe Môssbauer effect rneasurernents in Fe substituted carbonates (M1 -xF ex )co3 with M = Ca, Cd, Co, Fe, Mn, Zn, Mg; all of which are isostructural. An analysis of the data show that in this case(and that of the Fe substituted fluorides) the trends observed can be correlated to a volume effect due to the different site sizes for the Fe2+ ion. We have shown that in the case of the fluorides, the effects are identical with pressure induced effects if local distortions are taken into account.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:07:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Lucyene Quimica.pdf: 715050 bytes, checksum: f0341d52acc4a9b488b447ca69a136f7 (MD5) Previous issue date: 2009-08-25 / A systematic study concerning the crystalline phases in the Bi2O3-rich region of the system Bi2O3-Tb4O7 was made. X-ray powder diffraction method, differential thermal analysis (DTA) and differential scanning calorimetry (DSC) were used in the study of the obtained crystalline phases. Sixteen samples with composition in the range of 4.21 to 33.33 mol% of Tb4O7 were synthesized at 800oC by solid state reaction synthesis. Three distinct crystalline phases were initially identified: a tetragonal phase in the composition range of 4.21 to 5.69 mol% of Tb4O7, a cubic phase for compositions between 6.12 and 29.03 mol% of Tb4O7, and a monoclinic one with 33.33 mol% of Tb4O7. The thermal stability of these compositions was rigorously investigated and the results shown that they are metastable phases in almost all studied range. Under thermal annealing at 500oC, tetragonal phase undergoes decomposition into two phases, monoclinic and rhombohedral ones. The cubic phase, under the same thermal annealing, decomposes partially into a rhombohedral one, except for the interval between 25.0 and 29.1 mol% of Tb4O7. In this case, there was not decomposition under thermal annealing at 500oC during 373 hours, suggesting the cubic phase is stable in this composition range. The monoclinic phase was also tested concerning its thermal stability, but no phase transition was verified. The existence of a possible composition range in the system Bi2O3-Tb4O7 with stable cubic &#61540;-Bi2O3 type structure is a new and promise result, because of the high ionic conductivity presented by this phase / Um estudo sistemático das fases cristalinas na região mais rica em óxido de bismuto no sistema Bi2O3-Tb4O7 foi realizado. As técnicas de Difração de Raios X pelo método do pó, Análise Térmica Diferencial (DTA) e Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) foram utilizadas no estudo das fases cristalinas obtidas. Dezesseis amostras com composição entre 4,21 e 33,33 mol% de Tb4O7 foram preparadas através de síntese por reação no estado sólido a 800oC. Três fases cristalinas distintas foram inicialmente identificadas: uma tetragonal, presente nas composições entre 4,21 e 5,69 mol% de Tb4O7, uma cúbica, para as composições entre 6,12 e 29,03 mol% de Tb4O7 e uma monoclínica com composição de 33,33 mol% de Tb4O7. Essas composições foram rigorosamente testadas quanto à sua estabilidade térmicas e os resultados indicaram que elas são metaestáveis em quase todo o intervalo investigado. Sob tratamento térmico a 500oC, a fase tetragonal se decompôs em duas fases, uma romboédrica e outra monoclínica. A fase cúbica, sob o mesmo tratamento térmico, se decompôs parcialmente em uma fase romboédrica, exceto para o intervalo compreendido entre 25,0 e 29,1 mol% de Tb4O7. Neste caso não houve decomposição sob tratamento térmico a 500oC durante 373 horas, indicando que a fase cúbica é estável neste intervalo de composição. A fase monoclínica também foi testada quanto à sua estabilidade, não tendo sido verificada nenhuma transição estrutural. A existência de uma possível faixa de composição no sistema Bi2O3-Tb4O7 com estrutura cúbica do tipo &#61540;-Bi2O3 estável é um resultado inédito e promissor devido ela apresentar elevada condutividade iônica

A radiação laser tem sido amplamente utilizada em diversos dispositivos para aplicações tecnológicas. Uma área particularmente interessante que tem sido explorada para o desenvolvimento destes dispositivos é a medicina. Um campo da medicina que tem se beneficiado desse esforço é a termoterapia a laser. No entanto, algumas desvantagens do uso em larga escala desta tecnologia são devidas à falta de uniformidade da absorção da radiação pelo tecido humano. Uma maneira proposta de resolver esta problemática tem sido a utilização de um método fototérmico indireto para converter a energia da luz do laser em calor; por meio de uso de pontas de fibras ópticas revestidas. Contudo, o uso dessas pontas apresenta a desvantagem da limitada estabilidade química do revestimento. Neste trabalho, apresentamos os resultados do desenvolvimento de pontas cristalinas de Nd2O3 altamente estáveis quimicamente em fibras monocristalinas de safira (Al2O3) obtidas diretamente a partir da fase líquida (fundida), fazendo-se uso da técnica Laser-Heated Pedestal Growth (LHPG). A metodologia desenvolvida permite a produção de pontas de diâmetros variados, o que possibilita definir a dimensão da região de aquecimento dentro dos limites de interação ponta cristalina/meio. Para o crescimento dos cristais no formato de fibras, chamados de fibras monocristalinas, usando-se a técnica LHPG, preparamos pedestais de Al2O3 puros e de composição Nd2O3, utilizando-se a técnica de extrusão a frio. Fibras monocristalinas de safira de 0,67 mm de diâmetro e 200 mm de comprimento, livres de poros ou trincas, com pontas cristalinas aproximadamente cônicas foram fabricadas em atmosfera aberta. Para avaliarmos a eficiência da conversão de luz em calor, as fibras foram bombeadas com luz de um laser de comprimento de onda 810 nm. Uma correspondência linear entre a potência do laser e a temperatura da ponta cristalina foi determinada em nossos sistemas e valores de até 250 oC podem ser alcançados; o que torna a ponta cristalina da fibra promissora para aplicações em termoterapia a laser e para a área de soldagem em micro(nano) eletrônica. Neste trabalho apresentamos também um estudo sistemático sobre o processo de puxamento de fibras do compósito eutético Nd2O3-NdAl11O18, através da técnica LHPG, com velocidades de puxamento variando entre 0,08 - 0,92 mm/min. As fibras eutéticas foram fabricadas com sucesso, livres de poros ou trincas. A microestrutura analisada ao microscópio eletrônico de varredura (MEV) foi denominada como do tipo regular, presente em todas as amostras. A despeito da sua complexidade, a microestrutura desse compósito foi controlada e a relação entre o espaçamento médio entre as fases e a velocidade de puxamento &#9552v = constante = (8,2 ± 0,3) µm3/s foi mantida em todo o intervalo das velocidade de puxamento utilizadas. Devido às propriedades mecânicas e ópticas das fases eutéticas individuais, este compósito apresenta-se como candidato com enorme potencial para aplicações dentro da ciência e engenharia de materiais. Ao nosso conhecimento, este trabalho parece ser o primeiro relato sobre a microestrutura eutética do sistema binário Al2O3-Nd2O3. / The laser radiation has been extensively used as devices for technological application, for which the medicine is a hot topic. In this field, the laser-induced thermotherapy is the primary beneficiary of the main researches and applications. However, the heterogeneity associated to the light aborsorption by the human tissue is major impediment preventing the large using of the thermotherapy. To solve this situation, an indirect photothermal method has been employed in order to convert laser radiation into heat by using coated optical fiber tips. Nevertheless, the limited chemical stability of the coating is a crucial problem associated to the large scale application of these coated tips. In the present work, we prepared crystal tips of Nd2O3, chemically stable, coupled in the Al2O3 (sapphire) crystal fiber, being both obtained by the laser-heated pedestal growth technique (LHPG), providing the production of tips with different diameters. Also, the cold extrusion technique was employed to produce the Al2O3 e Nd2O3 pedestals. Besides, the Al2O3 crystal fibers with 0.67 mm in diameter and 200 mm in length, free of cracks and pores, were successfully produced in an air atmosphere. In order to account the efficiency of the light-to-heat conversion, the fibers were pumped with laser light centered at 810 nm. Finally, linear correspondence between laser power and crystal tip temperature was determined in our systems, making them appropriated to the laser-induced thermotheraphy applications and welding in micro- and nano-electronics. Furthermore, we presented a profound investigation about the pulling process of Nd2O3-NdAl11O18 eutectic fibers obtained by LHPG technique. These eutectics were successfully pulled free of cracks and pores. Using scanning electron microscopy (SEM), we were capable of identificating the regular microstructure of our eutectics. Changes in the microstructure were observed in the eutectic fibers pulled using fiber pulling rates from 0.08 to 0.92 mm/min. Despite the complexity of their microstructures, the relation &#9552v = (8,2 ± 0,3) µm3/s = constant, defined by Jackson and Hunt, applied very well for this system. Owing to the mechanical and optical properties of the eutectic phases, these compounds present huge potential for applications in the materials science and engineering related fields. To our knowledge, this work seems to be the first report on the eutectic microstructure of the Al2O3-Nd2O3 binary system.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-06-10T11:28:09Z No. of bitstreams: 1 robertodecarvalhoferreira.pdf: 4632819 bytes, checksum: e5bd9a607a629a54c4f57e8d4c95a5ed (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-13T13:47:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 robertodecarvalhoferreira.pdf: 4632819 bytes, checksum: e5bd9a607a629a54c4f57e8d4c95a5ed (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-13T13:47:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 robertodecarvalhoferreira.pdf: 4632819 bytes, checksum: e5bd9a607a629a54c4f57e8d4c95a5ed (MD5) Previous issue date: 2012-08-29 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A evolução dos computadores, mais especificamente no que diz respeito ao aumento de sua capacidade de armazenamento e de processamento de dados, possibilitou a construção de ferramentas computacionais destinadas à simulação de fenômenos físicos e químicos. Com isso, a realização de experimentos práticos vem, em alguns casos, sendo substituída pela utilização de experimentos computacionais, que simulam o comportamento de inúmeros elementos que compõem o experimento original. Neste contexto, podemos destacar os modelos utilizados para a simulação de fenômenos em escala atômica. A construção desses simuladores requer, por parte dos desenvolvedores, um amplo estudo e definição de modelos precisos e confiáveis. Tal complexidade se reflete, muitas vezes, em simuladores complexos, destinados a simulação de um grupo restrito de estruturas, expressos de maneira fixa, utilizando algumas formas geométricas padrões. Este trabalho propõe uma ferramenta computacional para a geração de um conjunto de estruturas cristalinas. Este conjunto é caracterizado pela organização espacial regular dos átomos que a compõe. A ferramenta é composta por a) uma linguagem de programação, que rege a criação das estruturas através da definição de um sistema cristalino e a construção de objetos a partir de funções características e operadores CSG (Construtive Solid Geometry), e b) um compilador/interpretador que analisa um código fonte escrito na linguagem, e gera a partir deste o objeto correspondente. A ferramenta oferece aos desenvolvedores um mecanismo simples que possibilita a geração de um número irrestrito de estruturas. Sua aplicabilidade é demonstrada através da incorporação de uma estrutura, gerada a partir de um código fonte, ao simulador Monte Carlo Spins Engine, criado pelo Grupo de Computação Gráfica da Universidade Federal de Juiz de Fora. / The evolution of computers, more specifically regarding the increased storage and data processing capacity, allowed the construction of computational tools for the simulation of physical and chemical phenomena. Thus, practical experiments are being replaced, in some cases, by computational experiments that simulate the behavior of many elements that compose the original one. In this context, we can highlight the models used to simulate phenomena at the atomic scale. The construction of these simulators requires, by developers, the study and definition of accurate and reliable models. This complexity is often reflected in the construction of complex simulators, which simulate a limited group of structures. Such structures are sometimes expressed in a fixed manner using a limited set of geometric shapes. This work proposes a computational tool that aims to generate a set crystal structures. Crystal structures are characterized by a set of atoms arranged in a regular way. The proposed tool consists of a) a programming language, which is used to describe the structures using for this purpose characteristic functions and CSG (Construtive Solid Geometry) operators, and b) a compiler/interpreter that examines the source code written in the proposed language, and generates the objects accordingly. This tool enables the generation of an unrestricted number of structures. Its applicability is demonstrated through the incorporation of a structure, generated from the source code, to the Monte Carlo Spins Engine, a spin simulator developed by the Group of Computer Graphics of the Federal University of Juiz de Fora.

Este trabalho documenta o processo de desenvolvimento de um software didático-interativo para síntese e visualização de estruturas cristalinas intitulado CrystalWalk (CW). Sua criação foi justificada inicialmente pela percepção, colhida junto a atores sociais, de deficiências nas ferramentas de ensino-aprendizagem relacionadas ao estudo de estruturas cristalinas de materiais. Posteriormente, um levantamento do estado da arte dos softwares cristalográficos existentes revelou oportunidades para o desenvolvimento de um novo software com preocupação eminentemente didática. Na especificação e elaboração do CW, foram preconizados os princípios do software livre, da acessibilidade e da democratização do conhecimento. Adotou-se o estado da arte de tecnologias e serviços para desenvolvimento de aplicações web interativas, tais como plataforma HTML5/WebGL, arquiteturas orientadas a serviços (SOA) e sistemas distribuídos responsivos, resilientes e elásticos. Para facilitar o entendimento e a síntese de estruturas cristalinas, foi proposto um inédito processo passo a passo baseado no conceito \"rede + motivo = estrutura cristalina\", que exige a participação ativa e consciente do usuário. Inseriu-se também uma ferramenta denominada \"narrativa didática\", por meio por meio da qual o usuário registra sequências de visualização acompanhadas de anotações e que podem ser compartilhadas múltiplas narrativas permitem atender a diferentes perfis de aprendizagem. Também foram incorporadas com sucesso funcionalidades didáticas eficazes para garantir plena acessibilidade aos recursos do CW e para aumentar seu alcance social, tais como o suporte à interação avançada e às tecnologias de interface de realidade virtual, o suporte à impressão 3D e a oferta de uma plataforma de publicação online. Na avaliação dos produtos gerados, o principal critério foi o atendimento às demandas dos atores sociais, que foram empoderados ao final do processo. O CW é a primeira plataforma a superar a maioria dos problemas apontados e das limitações encontradas nos instrumentos didáticos existentes sobre a temática deste trabalho, impactando positivamente o acesso e a democratização do conhecimento, por meio da construção coletiva, do estímulo à colaboração e da autonomia e independência tecnológicas. / This work documents the process of development of an educational interactive software for synthesis and visualization of crystal structures (crystallographic software) named CrystalWalk (CW). The development of CW was justified by educational problems that were the identified and defined from direct stakeholders inquiry process about the lack of proper didatic tools for teaching crystal structure topic in materials science and engineering disciplines. Further, an evaluation of the existing crystallographic softwares has shown opportunities for the development of a new software, focused on the educational approach. The process of development and implementation of CrystalWalk was guided by principles of free software, accessibility and democratization of knowledge, adopting state of art technologies for the development of interactive web applications, such as HTML5/WebGL, service oriented architecture (SOA) and responsive, resilient and elastic distributed systems. CW proposes an unprecedented step-by-step crystal structure creation approach, imparting the concept of lattice and motif through active and conscious user interaction. Additionally, a comprehensive set of didactic functionalities was also successfully implemented, as an online content publication platform for sharing interactive crystal structures, a \"didactic narratives\" tool that enables users to generate interactive classes based on predefined animated sequences as well the support for advanced interaction and virtual reality technologies as Oculus Rift, Google Cardboard, LEAP Motion, multi-touch devices and 3D printing technologies. Project deliverables were evaluated under action-research premises based on identified problems resolution and overall stake-holders acquired knowledge or empowerment . CW has successfully resolved most of the identified problems identified, empowering students, professors and researchers through positive impact in the democratization of knowledge and technological autonomy and independence.

Desde a descoberta das ligas amorfas em 1960, os motivos pelos quais algumas ligas podem ser facilmente amorfizadas enquanto outras não podem, não é claramente conhecido, assim não há teoria universal para predizer a habilidade de formação vítrea em sistemas metálicos. No presente trabalho, um critério de seleção foi aplicado ao sistema Ni-Nb-Zr com o objetivo de predizer as melhores estequiometrias com as mais altas tendências de formação vítrea. As habilidades de formação vítrea das ligas foram avaliadas pelo parâmetro térmico &#947;m e os resultados mostraram uma pobre correlação com as predições. Este critério preditivo correlaciona as taxas de resfriamento para a formação vítrea com a instabilidade topológica de estruturas cristalinas, as diferenças médias de função trabalho e densidade eletrônica entre os elementos constituintes da liga. O parâmetro térmico depende de temperaturas características de transformações de fases que podem ser facilmente determinadas a partir de curvas de calorimetria exploratória diferencial dos vidros metálicos. As hipóteses iniciais para explicar a pobre correlação entre os resultados e as predições foram atribuídas às influências de fatores não considerados nos cálculos como os compostos intermetálicos desconhecidos e contaminação por oxigênio. Assim, algumas ligas solidificadas rapidamente foram investigadas com mais rigor com o objetivo de entender a formação das fases cristalinas que competem contra a formação vítrea. As fases cristalinas foram caracterizadas e comparadas com estruturas cristalinas encontradas na literatura como também alguns diagramas de fases. Os diagramas de fases foram utilizados como guias para o melhor entendimento do comportamento de cristalização. Em adição, o critério de seleção também foi utilizado para predizer o melhoramento da tendência de formação vítrea de uma liga do sistema Ni-Nb-Zr com pequenas adições dos elementos terras-raras Y ou Er. É bem conhecido que uma pequena adição de um elemento terra-rara apropriado pode aumentar significativamente a habilidade de formação vítrea de algumas ligas. As tendências de formação vítrea da liga base e das ligas dopadas com terras-raras também foram avaliadas pelo parâmetro térmico &#947m e os resultados concordaram muito bem com a tendência predita pelo cálculo. As amostras amorfas volumosas foram produzidas por injeção em molde de cobre. A natureza amorfa foi analisada por difração de raios-X e calorimetria exploratória diferencial. As fases cristalinas foram analisadas por microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios-X por dispersão em energia e difração de raios-X. A contaminação por oxigênio foi quantificada pelo método de fusão em gás inerte. / Since the discovering of amorphous alloys in 1960, the actual causes of why some alloys can be easily formed into glasses while others cannot, are not clearly known, thus there is no universal theory to predict the glass forming ability in metallic systems. In the present work, a selection criterion was applied in the Ni-Nb-Zr system in order to predict the best stoichiometries with high glass forming ability. The actual glass forming ability of alloys were evaluated by the thermal parameter &#947;m and the results have shown a poor correlation with the predictions. This criterion correlates critical cooling rate for glass formation with topological instability of stable crystalline structures; average work function difference and average electron density difference among the constituent elements of the alloy. The thermal parameter depends on the characteristic temperatures of phase transformations which can be easily measured from differential scanning calorimetry curves of metallic glasses. The initial hypotheses to explain the poor correlation between the experimental results and the predictions concerned with the influence of factors not considered in the calculation, such as unknown intermetallic compounds and oxygen contamination. Thus some rapidly quenched alloys were investigated with more accuracy in order to understand the formation of crystalline phases which compete against the glass formation. We characterized the crystalline phases and compared them to crystalline structures found in literature as well as some phase diagrams. The phase diagrams were used as guides in order to understand the crystallization behavior. In addition, the selection criterion also was used to predict the glass forming ability improvement of a Ni-Nb-Zr alloy with minor additions of rare-earth elements Y or Er. It is well known that the minor amount addition of proper rare-earth elements can greatly enhance the glass forming ability of some glass-forming alloys. The actual glass forming ability of the base alloy and rare-earth doped alloys also were evaluated by the thermal parameter &#947m and the results agree very well with the tendency predicted by the calculation. Bulk amorphous specimens were produced by injection casting. The amorphous nature was analyzed by X-ray diffraction and differential scanning calorimetry. The crystalline phases were analyzed by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and x-ray diffraction. Oxygen contamination was quantified by the inert gas fusion method.

Neste trabalho, foram estudados os processos de crescimento e caracterização de fibras monocristalinas de LiF e de LiYF4 (YLF) puras e dopadas com érbio (Er) ou neodímio (Nd) para aplicações ópticas. O crescimento destas fibras foi efetuado pelo método de micro-pulling-down (µ-PD) e o uso desta técnica é inédito para a obtenção de fibras monocristalinas destes fluoretos. Para tal finalidade, foi inicialmente construído no IPEN, um protótipo do sistema de µ-PD no modo resistivo para a compreensão dos parâmetros experimentais. Posteriormente, um equipamento comercial foi instalado e especialmente adaptado para o puxamento de fibras de fluoretos. Foram obtidas fibras monocristalinas de LiF, com boa qualidade óptica e estrutural e dimensões uniformes: diâmetros entre 0,5 e 1 mm e comprimentos de até 15 cm. A avaliação para o uso destas fibras como meio laser ativo indicou que suas propriedades ópticas são semelhantes às observadas em cristais volumétricos. Foi investigada a influência da geometria do capilar e cadinho, da atmosfera de crescimento e da composição de partida na estabilidade do processo de crescimento de fibras de YLF pelo método de µ-PD. Este material é muito sensível às contaminações procedentes da atmosfera de crescimento e a formação da fase estequiométrica, durante o crescimento da fibra, depende fortemente da atmosfera, da velocidade de puxamento e da composição de partida. Foram obtidas, de forma reprodutível, fibras puras com diâmetro uniforme (0,5 à 0,8 mm) e longo comprimento da fase estequiométrica (até 60 mm). Fibras de YLF com dopagens nominais de 10 mol% e 40 mol% de Er e com 1,7 mol% de Nd foram também obtidas com sucesso. As fibras de YLF:Er são homogêneas e livres de trincas, com distribuição regular de dopante e concentração próxima ao valor nominal. O perfil de distribuição de Nd na fibra de YLF:Nd é diferenciado. O valor do coeficiente de distribuição efetivo k foi estimado em 0,58; valor este superior aos valores encontrados para cristais volumétricos de YLF:Nd. A investigação das propriedades ópticas de absorção e emissão evidenciou características semelhantes às observadas em cristais volumétricos dopados com Nd, permitindo considerar as fibras de YLF:Nd com potencial para uso como meio laser ativo em dispositivos ópticos compactos com bombeamento por diodo. / In this work we present the growth and characterization of LiF and pure and rare-earth doped (Er and Nd) yttrium-lithium tetra-fluoride (LiYF4 or YLF) by the micro-pulling-down technique (µ-PD). The use of this technique is original for the present purpose. A m-PD prototype in the resistive mode was firstly built to understand the most important operational parameters. A commercial equipment was later installed and specifically modified to grow fluoride fibres. Regular and transparent single-crystalline fibres of LiF (diameter of 0.6 mm and length up to 150 mm) were obtained. LiF crystalline fibres as a potential laser media presented the same spectroscopic properties of bulk crystals. The influence of capillary and crucible shapes, growth atmosphere and start composition stoichiometry on the growth process of YLF fibers were also investigated. In general, the fluorides are very sensitive to moisture contamination. The growth atmosphere plays an important role on the stoichiometry deviation. Since this fluoride melts incongruently, any compositional changes inflences the solidification behavior of the material. Additionally, a limited pulling rate is required to the YLF phase formation and to the compositional homogeneity along the fiber. Homogeneous and regular section YLF fibres, with diametres between 0.5 to 0.8 mm and up to 60 mm in length, were obtained in a suitable and reproducible growth process. Er-doped (with nominal concentration of 10 and 40 mol%) and Nd-doped (with nominal concentration of 1.7 mol%) fibres were also successfully grown. Er-doped fibres were crack-free and the dopant concentration was practically uniform along the YLF phase. However, Nd–doped fibres presented a short initial transient in its concentration. The Nd distribution coefficient was evaluated as 0.58 for the YLF fibre. This value is greater than those estimated for YLF bulk crystals grown by normal freezing processes. The optical properties of the YLF:Nd fibres were similar to those observed in bulk crystals, which drive us to consider the YLF:Nd fibres as an important material to build compact all-solid-state lasers directly pumped by diodes.

O objetivo do presente trabalho foi determinar as estruturas cristalinas e moleculares de cocristais de 2,4,6-trinitrofenol, ou ácido pícrico, com diversas bases orgânicas, bem como estudar as interações intermoleculares existentes nesses cocristais para tentar estabelecer um padrão de comportamento na formação de ligações de hidrogênio e de preferências estruturais, com a finalidade de contribuir para o entendimento do empacotamento cristalino. Foram sintetizados os seguintes compostos: 1:1 picrato/8-hidroxiquinolina, 1:1 picrato/isonicotinamida, 1:1 picrato/2-azaciclononanona, 1:2 picrato/2-azaciclotridecanona, 1:1 picrato/morfolina, 1:1 picrato/1,3 dimetiluréia, 1:1 picrato/4-metil-morfolina-N-óxido, 1:2 picrato/3-picolina-N-óxido, 1:2 picrato/glicina e 1:1 picrato/prolina. Esses compostos foram caracterizados por análise elementar CHN, para a confirmação da estequiometria, pelos pontos de fusão, e para o cocristal de picrato/prolina foram registrados espectros de emissão na região entre 430 e 650 nm e o espectro de excitação na região entre 360 e 500 nm, onde foi observado que o composto é transparente na região acima de 500 nm, sendo portanto favorável aos experimentos de duplicação de radiação laser Nd/YAG (&#955; = 1.064 nm), uma vez que não absorve na região da radiação duplicada (&#955; =532 nm). A coleta de dados, a obtenção das intensidades dos feixes difratados pelos monocristais, para a determinação das estruturas cristalinas foi realizada em um difratômetro Enraf-Nonius CAD4 Mach 3. As intensidades observadas medidas foram convertidas em fatores de estrutura observados através da correção pelos fatores de Lp e de absorção. As estruturas foram determinadas utilizando os chamados Métodos Diretos e refinadas por cálculos sucessivos de Fourier-Diferença e mínimos quadrados. Ao final da determinação das estruturas dos dez cocristais pôde-se analisar um total de 50 ligações de hidrogênio do tipo O-H...O, N-H...O e C-H...O. Essas ligações de hidrogênio foram analisadas geometricamente em relação às distâncias e ângulos de ligações, e também foram nomeadas e classificadas pelo método Graph-set. Através destas análises pode-se chegar a uma comparação entre as estruturas e a padrões comuns em relação às ligações intermoleculares existentes. Observa-se que as ligações de hidrogênio do tipo O-H...O mais fortes são aquelas formadas entre o grupo doador e os oxigênios fenólicos receptores do picrato. As distâncias d(H...O) das ligações de hidrogênio correspondentes a O-H...O (oxigênio fenólico) estão concentrados na região entre 1,51 e 1,82 &#197;, e os ângulos &#60;OHO concentram-se na região entre 161 e 171&#186;. As distâncias d(O...O) estão compreendidas entre 2,48 e 3,1 &#197;. Para as ligações O-H...O (oxigênio do grupo nitro) as distâncias d(H...O) estão entre 2,41 e 2,54 &#197; e ângulos &#60;OHO na região entre 100 e 121&#186;. Também é observado que as distâncias d(O...O) estão compreendidas entre 2,78 e 3,04 &#197;, mas predominantemente estão na faixa entre 2,4 e 2,55 &#197;. Para as interações do tipo N-H...O, observa-se que as distâncias d(H...O) estão em um intervalo entre 1,85 e 2,52 &#197;; e em relação aos ângulos &#60;NHO, estão distribuídos no intervalo entre 121 e 171&#186;. Um intervalo bastante largo é observado em relação as distâncias d(N...O), que estão compreendidas entre 2,6 e 3,2&#197;. Para as interações do tipo C-H...O, observa-se que as distâncias d(H...O) tem uma leve tendência crescente em função do aumento do ângulo &#60;CHO, e encontram-se no intervalo entre 2,96 e 3,61 &#197;. / The objective of the present work is to determine the crystalline and molecular structures of 2,4,6 trinitrophenol (picric acid ) cocrystals, with several organic bases, as well as to study the intermoleculares interactions existent in those cocristals in order to establish a pattern of behaviour in the formation of hydrogen bonds and structural preferences, with the purpose of contributing for the understanding of crystalline packing. Was synthesized the following compounds: 1:1 picrate/8-hidroxiquinoline, 1:1 picrate/isonicotinamide, 1:1 picrate/2-azacyclononanone, 1:1 picrate/morfoline, 1:1 picrate/1,3 dimethylurea, 1:1 picrate/ 4-methyl-morfoline-N-oxide, 1:2 picrate/3-picoline-N-oxide, 1:2 picrate/glycine, 1:1 picrate/proline. Those compositions were characterized by elemental analysis (CHN) for the stoichiometry confirmation, melting points and, for the picrate/proline cocrystal, the emission and excitation spectra were recorded. It was observed that this compound is transparent above 500 nm, being therefore suitable to experiments of Nd/YAG laser radiation duplication (&#955; = 1.064 nm), since it does not absorb at the wavelength of the duplicated radiation (&#955; = 532 nm). Data collection for crystalline structure determination\'s was accomplished in an Enraf-Nonius CAD4 Mach 3 diffractometer. The observed intensities were transformed into structure factors observed through Lp and absorption corrections. The structures were determined using the direct method and refined by successive Fourier-difference calculations and least-square analysis. At the end of this determination some hydrogen bonds, O-H ...O, N-H ...O and C-H ...O could be analyzed. Those hydrogen bonds were geometrically analysed with relation to bond distances and angle, and they were also nominated and classified by the Graph-set method. Through these analyses it was possible a comparison among the structures and to common patterns in relation to intermolecular bonds. It was observed that the stronger hydrogen bonds are those formed between the donor group and the phenolic picrate oxygen. The O-H ...O (phenolic oxygen) distances d(H ...O) are concentrated in range 1.51 and 1.82 &#197;, and angles &#60;OHO are concentrated between 161 and 171&#197;. The distances d(O...O) are between 2.48 and 3.1 &#197;. The distances of hydrogen bonds O-H ...O (nitro group oxygen), d(H ...0), are in the range 2.41 and 2.54 &#197; and angles &#60;OHO between 100 and 121&#186;. It is also observed that distances d(O ...O) lie between 2.78 and 3.04 &#197;. but predominantly they are in the interval between 2.4 and 2.55 &#197;. For interactions of the type N-H ...O. it is observed that distances d(H ...O) are between 1.85 and 2.52 &#197;, and angles &#60;NHO, are between 121 and 171&#186;. A quite wide area is observed with relation to the distance d(N ...O), that lie between 2.6 and 3.2 &#197;. For interactions of the type C-H ...O. it is observed that distances d(H ...O) increase in function of the angle &#60;CHO; they lie between 2.96 and 3.61 &#197;.