Neste trabalho serão apresentados resultados recentes de estudos de magnetorresistência gigante (GMR), na configuração corrente perpendicular ao plano, e de transferência de spin (TS) em multicamadas magnéticas. Para tal foram desenvolvidos sistemas de análise magnetorresistiva, assim como a preparação de amostras. O ponto fundamental para este tipo de estudo está, basicamente, na construção de sistemas que apresentam alta densidade de corrente e com estabilidade. Com o objetivo de contornar estas dificuldades, o problema foi abordado em duas frentes de estudo: i) nanocontatos e nanopilares, e ii) nanoponteiras. Os nanocontatos e as nanopilares são estruturas que apresentam características similares às multicamadas convencionais, mas que apresentam dimensões laterais de ordem nanométrica. Elas podem ser fabricadas por nanolitografia, tornando a confecção das amostras bastante delicada e complexa. Nesta etapa do trabalho dois tipos de materiais foram utilizados como camada para a gravura: PMMA e alumina. No primeiro caso, PMMA, técnicas de litografia por microscopia de força atômica (AFM) e feixe de elétrons foram utilizadas. No caso da alumina utilizou-se litografia por feixe de íons focalizados (FIB). Nos estudos via nanoponteiras destacam-se duas características importantes: a construção das nanoestruturas e a estabilidade do sistema de medidas. Para a fabricação foram utilizados fio de tungstênio, os quais foram preparados por eletrocorrosão. Durante o desenvolvimento das ponteiras foram feitas algumas modificações que resultaram numa otimização da estrutura final. As principais foram: uso de um campo magnético estático durante a corrosão, gerando um melhora significativa da qualidade das ponteiras e o recobrimento da região nanoscópica por uma camada de material magnético. O aparato de medida também sofreu várias transformações durante o desenvolvimento da tese. Um conjunto de melhorias na estabilidade e na aproximação das nanoponteiras acarretaram em melhoras na qualidade e na reprodutibilidade das medidas. Os principais resultados apresentados nesta tese são: i) desenvolvimento de técnicas de fabricação de sistemas nanométricos para análise dos efeitos de magnetorresistência gigante e de transferência de spin; ii) o uso de PMMA e alumina para a gravação nanolitografada; iii) condições ótimas para a obtenção de nanoponteiras; e iv) observação da função de camada polarizadora de spin, quando a nanoponteira é recoberta por material magnético. / In this work, spin transference and current perpendicular to the plane giant magnetoresistance (GMR) studies are presented. Specific measurement system and samples were also prepared. The crucial point concern these type of measurements is the design of devices that allow stable and high current densities. In this way, two approaches were considered: i) nanocontact and nanopillar systems and; ii) nanotip systems. Nanocontacts and nanopillars are structures defined by nanometric lateral dimensions. It can be fabricated through nanolithography techniques which are intrinsically complex. In the current work, two different materials were used as lithography mask: PMMA and alumina. For the first one, PMMA, atomic force microscopy (AFM) and e-beam lithography techniques were performed. For alumina, focus ion beam (FIB) lithography was used. In the nanotips experiments, two important issues were overcome: the fabrication of the nanostructures and the measurement system stability. For the nanotip fabrication, tungsten wires were subjected to electrocorrosion. Some process improvements were developed such as the use of static magnetic field during the corrosion, which leads to better tip quality. Also, processes involving tip coating by magnetic layers were developed. The measurement apparatus was also improved during the current research. The stability of the system and the tip approach to the surface are some crucial points which were improved leading to better measurement quality and reproducibility. The principal results of this thesis can be summarized as: i) development of nanometric structures to spin transference and giant magnetoresistance experiments; ii) the use of PMMA and alumina layers in the fabrication of nanocontacs and nanopillars; iii) the improvement of nanotip fabrication; iv) the observation of exchange in the spin polarizer layer when using magnetic coated nanotips.

272f. / Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2013-04-03T15:02:31Z No. of bitstreams: 1 TESE DE DOUTORADO_ELIZABETH DA ROCHA COUTO.pdf: 5379213 bytes, checksum: abcb42aa71cfdf41403c0028e4fa7652 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca(anahilda@ufba.br) on 2013-04-23T15:33:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE DE DOUTORADO_ELIZABETH DA ROCHA COUTO.pdf: 5379213 bytes, checksum: abcb42aa71cfdf41403c0028e4fa7652 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-23T15:33:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE DE DOUTORADO_ELIZABETH DA ROCHA COUTO.pdf: 5379213 bytes, checksum: abcb42aa71cfdf41403c0028e4fa7652 (MD5) Previous issue date: 2011 / CAPES / O desenvolvimento desse estudo parte da motivação de aplicar esforços técnicos e científicos visando avaliar as transformações do SO2 e NO2 na atmosfera da área de influência do Pólo Industrial de Camaçari. Este estudo teve como principal objetivo caracterizar a atmosfera da área estudada através da deposição úmida e em relação ao SO2, NO2 e suas transformações na fase gasosa e particulada <2 μm. As campanhas de amostragem foram feitas em três estações da Rede de Monitoramento do Ar da Cetrel S.A: Gravatá, em Camaçari; Escola, em Dias D´Àvila e Lamarão, em Lamarão do Passé. As concentrações de espécies inorgânicas foram determinadas na precipitação da região e as contribuições para a formação da precipitação ácida foram identificadas. Foram medidos pH, condutividade e os principais constituintes inorgânicos da chuva (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, NH4+, SO42-, NO3- e Cl-). Esta se caracteriza por pH entre 3,8 e 7,6 e elevado número de eventos ácidos (pH<5,6), com maior frequência de acidez na chuva amostrada na estação Lamarão. Cl-, Na+ e NH4+ são os íons predominantes na deposição apenas úmida das três áreas monitoradas no período 2006-2007. A incorporação do spray marinho na atmosfera da área de influência do Pólo Industrial de Camaçari neutraliza parte da acidez das chuvas, freqüentemente em baixos percentuais, com significância até 25% de neutralização, associada à direção e velocidade dos ventos oriundos do oceano. Os níveis de amônio comparados aos de SO42-nss (non sea salt) encontrados na chuva daquela área, no período de 2006 a 2008, são suficientes para neutralizar também por esse meio uma parcela significativa da acidez da chuva da região. Correlações significativas e comuns a todas as estações foram encontradas para os pares de íons: Na+ x Cl-, Na+ x Mg2+ e Mg2+ x Cl-, indicando uma origem comum para esses íons e associada às massas de ar oceânicas transportadas para a região, principalmente, quando a predominância dos ventos era de Leste e Sudeste. Entre os compostos inorgânicos em fase gasosa medidos na atmosfera da área estudada, predomina amônia, cujos níveis médios em 2008 são comparáveis a outras áreas com influência industrial (150 nmol m-3 na Estação Gravatá;133 nmol m-3 na Estação Escola e 193 nmol m-3 na estação Lamarão). Entre os ácidos fortes determinados na atmosfera, HCl predomina em função de suas emissões locais como poluente primário com faixa de concentração nas três estações com valores superiores àqueles reportados para outras áreas industriais brasileiras. Isso também ocorre de forma semelhante para HNO3 e em menor escala para H2SO4. Em todos os casos, a atmosfera em Lamarão apresenta concentrações mais altas para os ácidos, inclusive para o H2SO4, embora a estação Gravatá seja o local que apresenta concentrações mais altas do precursor (SO2). Isso pode ser explicado pela presença de maior concentração de partículas de ferro naquela atmosfera, favorecendo a formação de H2SO4 por ação catalítica. Em relação à fase particulada <2 μm, amostrada no período de 2008, as massas de ar naquela região são moderadamente enriquecidas por sais de / Salvador

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-10-24T13:23:00Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1525757 bytes, checksum: 4e8ef11e2fee859eac90240b49bfc668 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-24T13:23:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1525757 bytes, checksum: 4e8ef11e2fee859eac90240b49bfc668 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A baixa disponibilidade no solo e a ineficiência no processo de ciclagem de nitrogênio juntamente ao inadequado manejo são indicadas como uns dos principais fatores que causam o declínio da produtividade e a degradação das pastagens. A utilização de pastos consorciados de gramíneas com leguminosas forrageiras é uma alternativa que pode aumentar a disponibilidade de nitrogênio no solo por meio da fixação biológica de nitrogênio atmosférica realizada pela leguminosa. O acúmulo de serrapilheira na superfície do solo, proveniente das plantas em um ecossistema de pastagem, e a disponibilidade de nutrientes desse “pool”, influenciam a composição e persistência da comunidade de plantas. O uso de leguminosa em associação com gramíneas tropicais pode possibilitar deposição de serrapilheira de melhor qualidade e em maior quantidade, o que pode fornecer nitrogênio ao sistema solo-planta-animal de forma mais econômica, tornando atividade mais sustentável. Esse trabalho foi conduzido com objetivo de avaliar a produtividade, a persistência e a dinâmica do carbono e nitrogênio através dos processos de fixação biológica de nitrogênio, acúmulo e decomposição da serrapilheira de pastos consociados com capim-braquiária e amendoim forrageiro em diferentes espaçamentos de plantio e intensidades de pastejo. 1º Capítulo - Foram avaliadas duas alturas pós-pastejo (5 e 15 cm de altura) com três espaçamentos de plantio do amendoim forrageiro (40; 50 e 60 cm entre sulcos de plantio) em esquema fatorial 3 x 2. O delineamento foi em blocos ao acaso com quatro repetições e os dados foram agrupados em ciclos de pastejo. A fixação biológica de nitrogênio e a transferência de nitrogênio do amendoim para o capim-braquiária foram determinadas pela técnica da abundância natural do δ15N. A maior massa de forragem pré-pastejo foi observada no terceiro ciclo de pastejo para ambas as intensidades de pastejo, sendo o mesmo observado para massa de gramínea e leguminosa. No pós-pastejo, de forma geral, a massa de forragem foi maior para o espaçamento de plantio de 40 cm e intensidade de pastejo de 15 cm, já a percentagem de gramínea no pós-pastejo foi maior no espaçamento de 60 com intensidade de 15 cm e para leguminosa foi maior com 40 cm de espaçamento e intensidade de 5 cm de altura. A fixação biológica de nitrogênio foi crescente ao decorrer dos ciclos de pastejo. A maior transferência de nitrogênio para a gramíneo foi observado nas intensidades de pastejo de 15 cm de altura. 2º Capítulo - Foram avaliadas as intensidades de pastejo caracterizadas por duas alturas pós-pastejo (5 e 15 cm de altura) com três espaçamentos de plantio do amendoim forrageiro (40; 50 e 60 cm entre sulcos de plantio) e um tratamento controle (monocultivo de capim-braquiária em degradação) em esquema fatorial 3 x 2 + 1. O delineamento foi em blocos ao acaso com quatro repetições e os dados foram agrupados em ciclos de pastejo. A taxa de deposição de serrapilheira foi calculada usando os métodos descritos por Rezende et al. (1999), com modificações feitas por Dubeux et al. (2006a; 2006b). Tanto a massa de serrapilheira existente como a depositada foram maiores quando o amendoim forrageiro foi plantado com espaçamento de 40 cm e intensidade de desfolhação de 15 cm. Os mesmos padrões de respostas foram observados para massa de serrapilheira proveniente da leguminosa e a quantidade de nitrogênio na serrapilheira existente no pré-pastejo. No entanto, a maior percentagem de amendoim foi obtido quando esse mesmo espaçamento foi associado à maior intensidade de pastejo (5 cm). A taxa de deposição também foi maior quando o tratamento 40/15 foi utilizado. 3º Capítulo - O estudo da decomposição da serrapilheira foi realizado utilizando-se a técnica “litter bags”, por meio do uso de sacos de “nylon” (0; 4; 8; 16; 32; 64 e 128 dias de incubação na superfície do solo). A serrapilheira foi definida como a massa vegetal morta presente na superfície do solo não mais conectada as plantas. Para isso, foram avaliadas duas intensidades de pastejo caracterizadas por duas alturas de resíduo pós-pastejo (5 e 15 cm) com três espaçamentos de plantio do amendoim forrageiro (40; 50 e 60 cm entre sulcos de plantio) e um tratamento controle (monocultivo de capim-braquiária em degradação) constituindo esquema fatorial 3 x 2 + 1. O delineamento foi em blocos ao acaso com quatro repetições e os dados foram agrupados em ciclos de pastejo. As maiores taxas de decomposição foram observadas nas intensidades de pastejo de 15 cm de altura e no espaçamento de plantio do amendoim forrageiro de 40 cm entre sulcos. Em geral, os sistemas consorciados de capim-braquiária e amendoim forrageiro apresentaram como estratégias adequadas e mais eficientes para otimizar o processo de ciclagem de nutrientes via serrapilheira em relação ao sistema monocultivo de capim-braquiária (tratamento controle) / The low soil availability and the inefficiency in the nitrogen cycling process together with the inadequate management are indicated as one of the main factors that cause the productivity decline and the degradation of the pastures. The use of mix grasses with forage legumes is an alternative that can increase the nitrogen availability in the soil through the biological fixation of atmospheric nitrogen by the legume. The accumulation of litter on the soil surface from the plants in a pasture ecosystem and the availability of nutrients from this pool influences the composition and persistence of the plant community. The use of legumes in association with tropical grasses may allow greater quantity and better quality of litter deposition. This way can provide nitrogen to the soil-plant-animal system in a more economical way, making it more sustainable. This work was conducted with the objective of evaluating the productivity, persistence and carbon and nitrogen dynamics through biological nitrogen fixation, accumulation and decomposition of pasture litter consociated with brachiaria grass and forage peanut at different planting spacings and grazing intensities. 1º Chapter - Two post-harvesting heights (5 and 15 cm high) were evaluated with three planting spacings (40, 50 and 60 cm between planting grooves) in a 3 x 2 factorial scheme. The design was in blocks at random with four replicates and the data were grouped in grazing cycles. The biological nitrogen fixation and nitrogen transfer from the legume to the grass were determined by the δ15N natural abundance technique. The highest mass of pre-grazing forage was observed in the third grazing cycle for both grazing intensities, and the same was observed for grass and legume mass. In the post-grazing period, the forage mass was higher for planting spacing of 40 cm and grazing intensity of 15 cm, while the percentage of grass in post-grazing was greater in the spacing of 60 with intensity of 15 cm. For legumes was larger with 40 cm of spacing and intensity of 5 cm in height. Biological nitrogen fixation increased during grazing cycles. The highest nitrogen to grassy transfer was observed at grazing intensities of 15 cm in height. 2º Chapter - The grazing intensities were characterized by two post-grazing heights (5 and 15 cm high) were evaluated with three planting spacings of the forage peanut (40; 50 and 60 cm between planting grooves) and a control treatment (degraded brachiaria-grass pasture) in a 3 x 2 + 1 factorial scheme. The design was in randomized blocks with four replications and the data were grouped in grazing cycles. The litter deposition rate was calculated using the methods described by Rezende et al. (1999), with modifications made by Dubeux et al. (2006a, 2006b). Both the existing and deposited litter mass were higher when the forage peanut was planted with spacing of 40 cm and defoliation intensity of 15 cm. The same patterns of responses were observed for litter mass from the legume and the amount of nitrogen in the pre-grazing litter. However, the highest percentage of peanuts was obtained when the same spacing was associated with the highest grazing intensity (5 cm). The deposition rate was also higher when the 40/15 treatment was used. 3º Chapter - The study of litter decomposition was carried out using litter bags (nylon bags with 0, 4, 8, 16, 32, 64 and 128 days were incubated at soil surface). The litter was defined as the dead plant mass present on the soil surface no longer connected to the plants. For this, two grazing intensities characterized by two heights of post-grazing residue (5 and 15 cm) were evaluated with three planting spacings of the forage peanut (40; 50 and 60 cm between planting grooves) and a control treatment (degraded brachiaria-grass pasture) constituting a 3 x 2 + 1 factorial scheme. The design was in randomized blocks with four replications and the data were grouped in grazing cycles. The highest decomposition rates were observed in grazing intensity of 15 cm in height and planting spacing of forage peanuts of 40 cm between furrows. In general, mix systems of Brachiaria grass and forage peanut presented as adequate and efficient strategies to optimize the process of nutrient cycling through litter in relation to the degraded brachiaria-grass pasture (control treatment)

Neste trabalho são apresentados resultados que concernem ao estudo da magnetorresistência gigante (GMR) em amostras de multicamadas de Co/Cu com larguras de ordem micrométricas. Para isto, filmes com largura macroscópica foram depositados por sputtering e empregou-se técnica de litografia ótica, associada à corrosão úmida, para se proceder com o processo de conformação da estrutura. Foram mantidos constantes o comprimento e a espessura da amostra enquanto que a largura foi variada dentro de uma faixa de 2 a 30 m. Com o objetivo de identificar a ocorrência de possíveis modificações estruturais devidas ao aquecimento da amostra durante o processo de litografia, uma análise prévia da estabilidade térmica da estrutura se fez necessária. Para isso um sistema de tratamento térmico com monitoramento in situ de sua resistência elétrica foi operacionalizado. Foi constatado que é improvável que as temperaturas empregadas durante a conformação da amostra promovam alguma modificação perceptível na amostra. Pudemos observar efeitos sobre a curva de magnetorresistência (MR) decorrente do valor da largura da amostra e isso foi associado a possíveis mudanças no processo de magnetização. Para tanto, relacionamos as medidas MR e de efeito Hall planar (PHE), estabelecendo que, com a diminuição da largura (w), houve uma maior tendência de que as magnetizações das camadas vizinhas realizassem um tipo de “movimento de tesoura” durante suas rotações, o que progressivamente leva a um perfil mais simétrico (em torno do campo coercivo) da curva de magnetorresistência. Interpretamos que isso se deve a uma melhor correlação entre as camadas (ou mesmo domínios) vizinhas, impelidos pela aproximação de um estado de monodomínio induzido pela diminuição de w. Além disso, uma contribuição adicional ao acoplamento antiferromagnético pré-existente pode ter se originado a partir da interação magnetostática entre as bordas de camadas adjacentes. / This thesis presents results that concern the study of giant magnetoresistance (GMR) in Co / Cu multilayers bearing widths (w) of micrometer dimensions. For this, macroscopic width films were deposited by sputtering, and optical lithography associated with wet etching were employed to proceed with the changes to the structures. We kept constant both length and thickness of the sample, while the width was varied in the range 2 to 30 micrometers. In order to identify possible spurious effects from sample heating during the lithography process, a preliminary analysis of the thermal stability of the structure was performed. For this purpose, a heat treatment system with in situ monitoring of the sample’s electrical resistance was used. We found that it is unlikely that the temperatures employed during the lithographic process produce any noticeable change in the samples. We have observed effects on the magnetoresistance curve (MR) due to the sample width value, and this was associated with possible changes in the magnetization process. To do so, we used both the MR and Planar Hall effect (PHE) measurements, establishing that, with decreasing w, there was a greater tendency that the magnetization of neighboring layers perform a kind of “scissors movement” during their rotations, which gradually leads to a symmetric plot (around the coercive field) of the magnetoresistance. We interpret that this is due to a better correlation between the adjacent layers (or even domains), prompted by the approach of a monodomain state induced by the decrease in w. Furthermore, an additional contribution to the pre-existing antiferromagnetic coupling may have originated from the magnetostatic interaction between the edges of adjacent layers.

Em um trabalho anterior verificou-se que a formação de bolhas de He pressurizadas em um substrato Si é capaz de melhorar a qualidade cristalina de uma estrutura GaN/AlN crescida heteroepitaxialmente sobre Si. As bolhas atraem as discordâncias geradas na interface com o substrato Si e as redireciona para o mesmo, reduzindo a densidade de discordâncias na estrutura crescida. Porém, um sistema de bolhas com características similares e que apresente uma maior estabilidade térmica é mais adequado para esta finalidade de crescimento. Neste trabalho investigou-se sistemas contendo bolhas de Ne e He-Ne obtidos a partir de diferentes parâmetros de implantação e temperaturas de recozimento. Ne foi implantado a 350 e 450°C, e nas amostras co-implantadas com Ne e He também foi avaliada a ordem de implantação. Posteriormente, essas amostras foram submetidas a tratamentos térmicos rápidos desde 400 até 1000°C. As amostras foram caracterizadas por medidas de Retroespalhamento de Rutherford e Canalização (RBS/C), Detecção por Recuos Elásticos (ERD) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Foi observado um maior nível de danos residuais devido à implantação de Ne, mesmo tendo sido implantado a 350 ou 450ºC. Um maior nível de danos residuais leva a uma morfologia semelhante entre os sistemas Ne e He-Ne, onde são observadas apenas bolhas esféricas e sem a presença de campos de tensão nas imagens de MET. Quando é implantado apenas He, no mencionado trabalho anterior, as bolhas formadas são tipo placa e circundadas por campos de tensão. Porém, no caso co-implantado quando Ti(Ne) = 450ºC ou quando um recozimento a 1000ºC entre implantações (Ne implantado primeiro) é realizado, a redução dos danos residuais leva a um sistema que se assemelha ao He puro: ocorre a formação de bolhas híbridas mais pressurizadas e com morfologia mista entre elípticas e esféricas. / In a previous work it was observed that the formation of pressurized He bubbles in a Si substrate is able to improve the crystalline quality of a GaN/AlN structure heteroepitaxialy grown over Si. The bubbles attract the misfit dislocations generated at Si substrate and redirect them toward the substrate, reducing the dislocation density in the overgrown GaN layer. However, a bubbles system with similar properties and able to show higher thermal stability is more suitable for this grown purpose. In this work we have investigated systems containing Ne and He-Ne bubbles obtained from different implantation parameters and annealing temperatures. Ne implantation was performed at 350 and 450°C, and we also interchanged the implantation order at the He-Ne co-implanted systems. Subsequently, these samples were subjected to rapid thermal annealing from 400 to 1000°C. The samples were characterized by Rutherford Backscattering Spectrometry/Channeling (RBS/C), Elastic Recoil Detection (ERD) and Transmission Electron Microscopy (TEM). It was observed a higher residual damage level due to Ne implantation, even though it was implanted at 350 or 450°C. A higher damage level brings to a similar morphology between Ne and He-Ne systems, in which are just observed spherical bubbles with no stress field in the TEM images. When just He is implanted, in the mentioned previous work, the formed bubbles are plate like ones with the presence of stress field around them. However, in the co-implanted case when Ti (Ne) = 450ºC or when a 1000ºC is performed between implantations (Ne first implanted), the reduction of the residual damage brings to a system which is more He pure like: it occurs the formation of more pressurized hybrid bubbles and with a combined morphology between elliptical and spherical ones.

Submitted by Cinara Silva (cinarasilva@ufba.br) on 2018-08-27T14:09:39Z No. of bitstreams: 1 Tese final.pdf: 8464968 bytes, checksum: c7808d54e53ed142b3589db96c66a6a0 (MD5) / Rejected by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br), reason: Documento incompleto. Necessidade de apresentar folha de aprovação com assinatura dos membros da banca e elementos informativos como logomarca da instituição UFBA. on 2018-08-27T14:17:59Z (GMT) / Submitted by Cinara Silva (cinarasilva@ufba.br) on 2018-08-29T15:56:22Z No. of bitstreams: 1 Tese Final - CINARA.pdf: 10065670 bytes, checksum: d646a92fe145d1a1b098aa8828c6d6c4 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2018-08-29T16:19:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese Final - CINARA.pdf: 10065670 bytes, checksum: d646a92fe145d1a1b098aa8828c6d6c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-29T16:19:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Final - CINARA.pdf: 10065670 bytes, checksum: d646a92fe145d1a1b098aa8828c6d6c4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / O presente trabalho visou estudar a viabilidade de incorporação de agentes bioativos em curativos poliméricos utilizando dióxido de carbono supercrítico (CO2). Foram utilizados dois curativos comerciais: Foam Dressing (poliuretano) e Promogran® (colágeno e celulose regenerada oxidada). Como bioativos, foram testados o óleo de borage e o extrato de jambu. Foram realizados ensaios de sorção de CO2 supercrítico nessas matrizes poliméricas sob diferentes condições, de modo a potencializar a incorporação de agentes bioativos. Isto pode ser útil para futuros trabalhos na área de impregnação/deposição de agentes bioativos em curativos de espuma, já que é o primeiro estudo com estes tipos de material (curativos e bioativos) nestas condições experimentais. Os resultados mostraram que a melhor condição de sorção para ambos os polímeros foi obtida na temperatura de 308,15 K e densidade do CO2 igual a 850 kg.m-3. O melhor rendimento de impregnação para o óleo de borage em poliuretano (11,8 % m/m) ocorreu nessa mesma densidade do CO2 e na temperatura de 328,15 K. Para o extrato de jambu, o maior rendimento de incorporação na matriz de colágeno e celulose ocorreu nas condições de melhor sorção e com adição de etanol como cossolvente (6,4% m/m). Os resultados obtidos mostraram que a etapa controladora do processo de impregnação/deposição (SSI/SSD) é o equilíbrio de fases e apontam para a possível viabilidade técnica da impregnação de bioativos de origem natural em curativos poliméricos. / ABSTRACT The present work aimed to study the feasibility of incorporation of bioactive agents into polymeric dressings using supercritical carbon dioxide (CO2). Two commercial dressings were investigated: Foam Dressing (polyurethane) and Promogran (collagen and oxidized regenerated cellulose). The bioactives investigated were borage oil and jambu extract. Assays of supercritical CO2 sorption into these polymeric dressings were carried out under different conditions in order to enhance the incorporation of these bioactive agents into the polymer matrices. This can be useful for future works on impregnation/deposition area of bioactive agents in foam dressings, since the study is the first one using these materials (dressings and bioactives) at these experimental conditions. The results showed that the best sorption condition for both polymers was obtained at 308 K and CO2 density equal to 850 kg.m-3. The best impregnation/deposition yield for borage oil and polyurethane (11.8 % w/w) occurred also at this same CO2 density and temperature at 328,15 K. In the case of jambu extract, the highest incorporation yield into the collagen and cellulose matrix occurred under the conditions of highest sorption with the addition of ethanol as a cosolvent (6,4 % w/w). The results showed that SSI/SSD is controlled by phase equilibrium phenomenon and point towards the technical feasibility of this process.

Orientador: Vladimir Prokofievich Poliakov / Co-orientador: Carlos José de Mesquita Siqueira / Dissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 2005 / Inclui bibliografia e anexos / Resumo: Pesquisas em aplicações de materiais avançados em próteses artificiais que apontam em minimizar as complicações biomecânicas de materiais implantados é atualmente de grande interesse. O desgaste provocado por pequenas partículas geradas do polietileno do peso molecular ultra alto (UHMWPE), usado geralmente no material de implante da taça acetabular da articulação coxo-femural foi reduzido ultimamente por um fator 30-600, revestindo as partes metálicas com um filme duro de DLC. A presença das partículas do polietileno são consideradas o principal fator que induz à osteólise. As tentativas precedentes em se revestir o UHMWPE com filmes finos duros resistentes ao desgaste pelo método CVD (Deposição Química de Vapor) e em combinação com métodos diferentes por PVD (Deposição Física de Vapor) não obtiveram sucesso. O trabalho atual inclui resultados de caracterização físico-química, de propriedades mecânicas (nanodureza, módulo elástico) e de testes tribológicos de filmes duros DLC depositados no UHMWPE. A caracterização físico-química dos filmes DLC foram realizadas por Espectroscopia Raman (RS), Análise de Reação Nuclear (NRA) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados da análise de Espectroscopia Raman dos filmes DLC PVD e DLC CVD depositados em UHMWPE são diferentes daqueles para os filmes DLC PVD sem hidrogênio e assemelham-se aos resultados dos filmes DLC CVD com hidrogênio. Todo filme depositado por PVD e CVD em polietileno contêm hidrogênio. O teor de hidrogênio dos filmes DLC PVD são menores (6.0 %) do que os depositados por CVD (23 - 25%) analisados por NRA. A nanodureza e o módulo elástico dos filmes DLC PVD com espessuras de 0,25 ?m e 1?m sobre UHMWPE apresentaram valores da ordem de 10 GPa e 50-100 GPa respectivamente. A nanodureza é sensivelmente maior do que para os filmes de DLC CVD (0,6 GPa). O comportamento tribológico foi estudado por deslizamento recíproco através de um tribômetro linear. Verificou-se que o coeficiente de atrito variou de 0,12 para o UHMWPE não revestido a 0,18 para o DLC PVD e DLC CVD após quarenta mil ciclos. Para ensaios mais longos, há uma tendência de redução o coeficiente de atrito para o DLC PVD, mostrando maior poder de lubrificação. Quanto ao desgaste, mostrou-se que as taxas apresentadas pelo UHMWPE revestido por DLC PVD é equivalente ao do material não revestido, para ensaios até duzentos mil ciclos. Os resultados encontrados até o momento, para as condições de deposição dos filmes utilizados neste trabalho não sugerem que o revestimento do UHMWPE seja uma alternativa promissora para minimizar as complicações biomecânicas associadas à articulação do implante. / Abstract: Research in advanced materials aplications in artificial prosthetics aiming to minimize the biomechanical complications of the implanted materials is presently of great interest .The wear of Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) particulate commonly used in hip joints as material for acetabular cup was lately decreased by a factor 30-600 by coating metallic substrates with a hard DLC film. The wear generated by particulates of polyethylene are considered to be the main origin inducing osteolysis. Previous attempts to cover UHMWPE with hard wear resistant thin films by CVD (Chemical Vapour Deposition) method and also in combination with different PVD (Physical Vapour Deposition) methods had not been succeeded . The present work includes the results of the physical chemical characterization, mechanical properties (nanohardness , elastic modulus ) and tribological tests of hard DLC films deposited on UHMWPE . Physical chemical characterization of DLC films they had been carried through Raman Spectroscopy (RS) , Nuclear Reaction Analysis (NRA) and Scanning Electron Microscopy (SEM) The results of Raman Spectroscopy analysis of DLC PVD and DLC CVD films deposited on UHMWPE are different from those for hydrogen free DLC PVD films without hydrogen and resemble it the results of films DLC CVD with hydrogen. All of that films PVD and CVD deposited on polyethylene substrates contain hydrogen . Content of hydrogen in carbon films DLC PVD are smaller (6,0 %) than that in CVD (23 - 25%) analyzed by NRA . The nanohardness and elastic modulus of DLC PVD with thickness from 0,25 ?m - 1,0?m deposited on UHMWPE obtained values in the order of 10 GPa and 50-100 GPa respectively. The nanohardness is noticeably larger than those for DLC CVD films (0,6 GPa). The tribological behavior was studied by reciprocating sliding through linear tribometer.It was verified that the friction coefficient varied of the 0,12 for the UHMWPE not coated to 0,18 for DLC PVD and DLC CVD after forty thousand cycles. For longer tests, it has a reduction trend of the friction coefficient for DLC PVD, showing greater to be able of lubrication. About the wear, revealed that the rates presented for the UHMWPE coated for DLC PVD are equivalent to the material not coated, for tests up to two hundred thousand cycles. The results found until the moment, for the conditions from deposition of the films used in this work do not suggest that covering of UHMWPE is a promising alternative to minimize the biomechanics complications associates to the joint of the implantation.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5767.pdf: 4062546 bytes, checksum: f44986320490db37c45e198283bbf1b3 (MD5) Previous issue date: 2013-12-11 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this PhD work, the building of a PLD (Pulse Laser Deposition) system was accomplished with resources provided by FAPESP / CEPID / CMDMC, for the purpose of depositing thin films using an 248 nm pulsed excimer laser as external power source. The project presented here demonstrates that this work has the distinction of being a pioneer in Brazil in which says respect to superconducting thin film deposition trough PLD technique. Deposition of YBCO (YBa2Cu3O7-&#948;) thin films was the process chosen by us to calibrate and test the assembled system, as well as to learn the details of superconducting thin films deposition. The context of this work consists in a historical introduction to the laser deposition technique, comparison of techniques for thin film deposition trough physical methods and a brief review of the superconductivity theory and the theory of thin film growth. In the experimental part, we describe the assembly of the PLD system in detail, as well as we describe the analysis of the principal parameters that say respect to the technique and the fabrication of the targets utilized in the deposition. Finally, we describe the results of the characterization techniques applied to the study of thin films deposited by PLD. X ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy (SEM) and DC magnetic susceptibility measurements were used to analyze the superconducting thin films. Due to it pioneer condition, this work enables the Group of Materials and Devices (GMD - DF / UFSCar) as well as the CMDMC to engage in new research, not only in superconducting materials, but also in the fabrication of devices based on thin films, such as sensors, multi-components heterostructures, RAM memories, electrodes, polymers, biocompatible thin films, the GMR effect, graphene, among others, that can be fabricated precisely and controllably by the PLD technique. / Neste trabalho de doutoramento foi realizado o projeto de instrumentação de um sistema de deposição por laser pulsado PLD (Pulse Laser Deposition), através da FAPESP/CEPID/CMDMC, para fabricação de filmes finos utilizando como fonte de energia externa um excimer laser pulsado de 248nm. O projeto de instrumentação apresentado neste trabalho é pioneiro no Brasil, com estas características e finalidade, dedicado à deposição de filmes finos supercondutores de alta temperatura crítica pela técnica de PLD. Filmes finos de YBCO (YBa2Cu3O7-&#948;) foram escolhidos para deposição, calibração e testes do sistema montado bem como na aprendizagem da técnica de deposição de filmes finos supercondutores. O contexto deste trabalho é constituído de uma introdução histórica da técnica de deposição por ablação a laser, comparação de técnicas de deposição de filmes por métodos físicos, uma revisão breve da teoria de supercondutividade e da teoria de crescimento de filmes finos. Na parte experimental estão descritos, em detalhes, toda a montagem do sistema de deposição por PLD, análises de todos os parâmetros que dizem respeito a esta técnica e fabricação dos alvos utilizados nas deposições. Por fim estão descritos os resultados das técnicas de caracterizações utilizadas e aplicadas para estudo dos filmes finos depositados pela técnica de PLD. Para análise dos filmes finos supercondutores foram utilizadas as técnicas de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV EDX) e medidas magnéticas de suscetibilidade DC. Por ser pioneiro, este trabalho possibilita ao Grupo de Materiais e Dispositivos (GMD DF/UFSCar) bem como ao CMDMC a se engajarem em novas pesquisas, não apenas em materiais supercondutores, mas também na fabricação de dispositivos a base de filmes finos como sensores, heteroestruturas de multi componentes, memorias RAM, eletrodos, polímeros, filmes finos biocompativeis, efeito GMR, grafeno, entre outros, que podem ser fabricados de maneira precisa e controlada pela técnica de PLD.

Neste trabalho, foi realizada a síntese de nanopartículas (NPs) coloidais de Ag e Au por deposição física de vapor em líquidos (sputtering e ablação a laser) sem a adição de agentes estabilizantes e/ou redutores. As NPs coloidais obtidas diretamente em líquidos iônicos (LIs) e óleos vegetais (OVs) foram caracterizadas por microscopia eletrônica de transmissão (TEM), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM), espectroscopia ultravioleta visível (UV-Vis), espectroscopia de energia dispersiva de elétrons (EDS) e espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS). Em um primeiro caso, após a deposição de Au por sputtering no LI bis(trifluorometilsulfonil)imida de 1-n-butil-3-metilimidazólio [BMI.N(Tf)2] observou-se a formação de NPs de Au (AuNPs) esféricas, as quais foram estabilizadas no próprio LI. Com o aumento da tensão de descarga durante o processo de deposição, o diâmetro médio das NPs esféricas formadas aumentou linearmente. Por outro lado, o aumento do tempo de deposição não causou efeitos significativos na forma ou no tamanho das NPs. Variando o ânion dos LIs, foi possível mostrar que a composição química e a orientação dos íons na superfície governam os processos de nucleação e crescimento das NPs de Au (AuNPs) e que ambos os processos ocorrem na superfície dos LIs. Funcionalizando o cátion do BMI.N(Tf)2 com um grupo nitrila (C≡N), foi possível a obtenção de AuNPs anisotrópicas pelo método de sputtering. Mais especificamente, foram obtidos nanodiscos de Au (AuNDs) de aproximadamente 7 nm de diâmetro e 3 nm de altura e NPs esféricas da ordem de 3 nm de diâmetro, anteriormente obtidas no LI não funcionalizado. A formação destes NDs foi correlacionada com a coordenação dos grupos nitrila, possivelmente apontando para fora da superfície do LI, nos átomos de Au. Com o aumento da tensão de descarga durante o processo a formação dos NDs foi inibida, sendo as amostras compostas apenas por NPs esféricas. Assim, quando menores tensões foram usadas, ou seja, quando os átomos de Au foram arrancados do alvo com menores energias, estes puderam ser facilmente coordenados pelos grupos nitrila na superfície do LI, os quais propiciaram um crescimento preferencial em duas dimensões (2D), formando os NDs. O sputtering de Ag e Au em OVs revelou a formação de AuNPs e NPs de Ag (AgNPs) com diâmetros no intervalo de 1 – 8 nm. A biocompatibilidade destes óleos aliada à pureza das NPs obtidas por este método de síntese torna estes nanomateriais altamente promissores para diversificadas aplicações nos campos da medicina e biologia. Assim, como no caso dos LIs, o diâmetro médio das NPs estabilizadas nos OVs aumentou com o aumento da tensão de descarga e ficou basicamente constante com o aumento do tempo de deposição, mostrando que este efeito é mais intimamente ligado ao processo de nucleação das NPs do que a uma propriedade específica do líquido. Adicionalmente, o tamanho médio das NPs mostrou-se fortemente dependente do tipo de OV usado para a síntese. Dependendo do óleo, mais especificamente, de sua habilidade de coordenação, uma forte interação entre os átomos ejetados do alvo e a superfície do óleo foi observada. Esta interação levou à formação de filmes finos metálicos ao invés de NPs esféricas quando tensões de descarga relativamente baixas foram aplicadas. Este resultado fortalece o conceito de que as NPs são formadas inicialmente na superfície dos OVs e difundem posteriormente para a fase líquida. A fim de investigar este fenômeno de interação com a superfície dos líquidos aliada com a energia dos átomos ejetados, e também aplicar um novo método físico de síntese de NPs em LIs, foi realizada ablação por laser de uma placa de Au localizada fora e dentro de quatro LIs contendo o mesmo cátion e diferentes ânions. A ablação realizada com a placa dentro dos LIs mostrou resultados similares reportados para outros fluidos tal como a água; ou seja, formação de AuNPs de diferentes formas e distribuição de tamanhos, porém, sem a necessidade de adição de agentes estabilizantes extras, uma vez que os próprios LIs propiciam uma estabilização do tipo estérea-eletrônica nas NPs. A habilidade de coordenação do ânion influenciou fortemente os processos de nucleação e crescimento das NPs na fase líquida dos LIs quando a ablação foi realizada dentro dos LIs. No caso da ablação fora dos LIs, os resultados mostraram que, assim como no caso do sputtering de Au, as NPs inicialmente são formadas na superfície dos líquidos. Porém, nas condições experimentais aqui empregadas, as NPs mostraram tamanhos médios maiores quando comparadas com aquelas obtidas por sputtering. Esta discrepância pode estar relacionada aos diferentes regimes de ejeção de átomos do alvo e, principalmente, às suas diferentes distribuições de energia. Independentemente, os resultados mostram que este método é promissor para a obtenção de AuNPs em grande escala, com controle de forma e geometria sem adição de agentes estabilizantes. / In this study, it was performed the synthesis of Ag and Au colloidal nanoparticles’ (NPs) by means of physical vapor deposition onto liquids (sputtering and laser ablation) without the addition of stabilizers and/or reducing agents. The NPs obtained directly in ionic liquids (LIs) and vegetable oils (OVs) were characterized by transmission electron microscopy (TEM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), ultraviolet visible spectroscopy (UV-Vis), energy dispersive electron spectroscopy (EDS) and small angle X-ray scattering (SAXS). Firstly, sputtering of Au onto the 1-n-butyl-3-methylimidazolium (trifluorometilsulfonil)imide [BMI.N(Tf)2] ionic liquid revealed that the average diameter of the spherical nanoparticles formed increases linearly with increasing discharge voltage during the deposition process. Moreover, the increase in deposition time caused no significant effects either on the shape or size of NPs. Varying the anion of ILs, was possible to show that the chemical composition and ions orientation on the surface govern the processes of nucleation and growth of gold nanoparticles (AuNPs) and that both processes occur on the surface of the LIs. Anisotropic shaped AuNPs were obtained by functionalizing the cation of the LI BMI.N(Tf)2 with a nitrile group (C≡N). More specifically, it was obtained gold nanodisks (AuNDs) of approximately 7 nm in diameter and 3 nm in height, in addition to spherical NPs of about 3 nm previously obtained in non-functionalized LI. The formation of these NDs were correlated with the coordination of the nitrile groups, probably pointing out of the LI surface, on the Au atoms pulled out of the sputtering target. Increasing the discharge voltage during the process, the formation of NDs was inhibited being the samples composed mostly of spherical NPs. Thus, when lower voltages were used, i.e, when the Au atoms were ejected from the target with low energies, they could be easily coordinated by the nitrile groups on the surface of the LI, which has provided a preferential growth in two dimensions (2D), forming the NDs. The sputtering of Ag and Au onto OVs revealed the formation of AuNPs and silver nanoparticles (AgNPs) of diameters fitting in the range 1 – 8 nm. The biocompatibility of these oils combined with the purity of the obtained NPs makes these nanomaterials highly promising for diverse applications in the fields of medicine and biology. As in the LI case, the NPs’ average diameter has increased with increasing discharge voltage and remained basically constant with increasing deposition time, showing that this effect is more closely related to the nucleation process of NPs rather than a specific property of the liquid. Additionally, the average size of NPs was strongly dependent on the type of OV used for the synthesis. Depending of the oils, more specifically, of their coordination ability, a strong interaction between ejected atoms and the oil surface was ascertained by the formation of metal thin films instead of spherical NPs when relatively low discharge voltages were applied. This result reinforces the concept that the NPs are initially formed on the surface of OVs and diffuse later to the liquid phase. To investigate the interaction of the ejected atoms with the surface of the liquids and their energy, and also to implement a new physical method for synthesis of stable NPs in LIs, laser ablation of a gold plate located either inside or outside four LIs containing the same cation and different anions was performed. Ablation inside the LIs has shown similar results reported for other fluids such as water, e.g, the formation of AuNPs of different shapes and size distribution, however, without addition of extra stabilizing agents, since the LIs themselves provide a steric-electronic stabilization to the NPs. The anion coordination ability has strongly influenced the processes of nucleation and growth of NPs in the liquid phase of the LIs when ablation was performed inside the LIs. In the case of ablation outside the LIs, the results have shown that, as in the case of sputtering of Au, the NPs were initially formed on the surface of the LIs. However, in the experimental conditions used here, NPs showed larger average size when compared with those obtained by sputtering. This discrepancy may be related to the different regimes for ejecting atoms from the target and, mainly, to the differences in the energy distributions of them. Regardless, the results show that this method is promising for achieving AuNPs at large scale with controlled shape and geometry without addition of stabilizing agents.

Foram estudadas as propriedades elétricas de estruturas MOS envolvendo materiais com Zr e Hf: Al/HfO2/Si, Al/HfAlO/Si, Al/ZrO2/Si e Al/ZrAlO/Si depositadas por JVD (Jet Vapor Deposition) submetidas a diferentes doses de implantação de nitrogênio e tratamentos térmicos; Au/HfO2/Si e Au/HfxSiyOz/Si preparadas por MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) e Au/HfxSiyOz/SiO2/Si preparadas por sputtering reativo em O2 submetidas a tratamentos térmicos distintos. Para isso, além das medidas de C-V e I-V padrão, foi desenvolvido o método da condutância para estudo da densidade de estados na interface dielétrico/Si, o qual mostrou-se mais viável para as estruturas com dielétricos alternativos. A inclusão de Al na camada de dielétrico, bombardeamento por íons de nitrogênio, e tratamentos térmicos rápidos em atmosferas de O2 e N2 foram responsáveis por mudanças nas propriedades das amostras. Diversos mecanismos físicos que influenciam as propriedades elétricas dessas estruturas foram identificados e discutidos. Foi constatado que as interfaces com menores densidades de estados foram as das amostras preparadas por MOCVD e sputtering reativo.