O Grafeno tem sido estudado há 60 anos, mas só foi desde sua primeira obtenção mediante esfoliação de grafite em 2004 por Novoselov, que obteve grande interesse por parte de pesquisadores, pois tem uma série de notáveis propriedades físicas e químicas que dificilmente são encontradas num mesmo material, o que o torna uma ferramenta de primeira ordem em muitas aplicações de diversos campos. Além disso, sua produção se limita a pequenas folhas, com defeitos e empilhadas formando multicamadas, o qual não permite seu uso em nível industrial. Isso demanda não só que o grafeno seja produzido em grande escala, mas também conservando suas propriedades. O presente trabalho reporta o estudo e estabelecimento de condições para o crescimento de folhas de grafeno, utilizando técnicas de deposição química na fase de vapor a pressão ambiente (APCVD) catalítica, e deposição química na fase vapor assistida por plasma (PECVD), também catalítica, com filmes finos de Níquel e Cobre como metais catalisadores, visto que são as técnicas e metais que tem reportado melhores resultados. Desta forma, esta pesquisa foi encaminhada a um ajuste das variáveis que intervém nas duas técnicas, tais como os gases, seus fluxos e relação entre eles, a temperatura, o tempo de deposição e as espessuras do catalisador. No caso do PECVD, a potência de RF para a geração do plasma e a pressão. Os filmes foram caracterizados por microscopia Raman, que permite ter uma avaliação aproximada do número de camadas e os defeitos presentes no material, e por microscopia eletrônica de varredura (MEV), que permite observar a morfologia das amostras e a possível presença de grafeno, e assim ter certeza da qualidade do grafeno enquanto a continuidade e tamanho das folhas. Além disso, mediante Espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), instrumento associado ao MEV, é possível identificar os elementos presentes na amostra em pontos específicos e sua porcentagem. Estes análises revelaram que o grafeno obtido foi de grande área (1 cm2) com alta cristalinidade e poucos defeitos pontuais. / Graphene has been studied for 60 years, but was only since its first achievement by graphite exfoliation in 2004 by Novoselov that got great interest by researches, because it has remarkable physical and chemical properties which are hardly found in a single material, which makes it a first-order tool for many applications in several fields. Besides that, its production is limited to small sheets with defects and stacked in multilayers, which does not allow its use at industrial level, that requires not only a large scale production of graphene but also conservation of its properties. This work reports the study and find suitable conditions for the growth of graphene sheets, using catalytic atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) and plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) techniques and thin nickel and copper films as catalysts. This choice is based on the fact that both, these techniques and the metals had lead to better reported results. Thus, this research is focused on the adjustment of the parameters that intervene in the two techniques, such as precursor gases, their flows and the relationship among them, temperature, deposition time and the catalyst thickness. In the case of the PECVD, the RF power to generate the plasma and the deposition pressure. The films were characterized by Raman spectroscopy, which allows an approximate evaluation of the number of layers and the defects in the material, and by Scanning Electron Microscopy (SEM), which allows to observe the morphology of the deposited layers, and thus to ensure the quality of the graphene as far as the continuity and size of the sheets are concerned. In addition, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) associated to the SEM instrument was utilized to identify the elements present in particular locations of the sample as well as their percentage. These group of analyses revealed that the obtained graphene achieved areas about 1 cm2 with high crystallinity and low punctual defects.

Dephasing vibracional de dissulfeto de carbono líquido em diferentes pressões foi estudado por dinâmica molecular. Teoria de pertubação permite estudar relaxação vibracional com o método bem estabelecido de dinâmica molecular de equilíbrio de moléculas rígidas. Além do potencial intermolecular efetivo do tipo Lennard-Jones usado para a simulação de CS2 , é também assumido um potencial efetivo de acoplamento entre os graus de liberdade vibracional, translacional e rotacional. É discutido em detalhes a importância dos termos repulsivo e atrativo neste potencial, assim como a anisotropia das interações. As simulações reproduzem satisfatoriamente a dependência com a densidade observada experimentalmente para a função de correlação vibracional e para o desvio de frequência vibracional entre as fases líquida e gasosa. As simulações indicam pequena correlação entre relaxação vibracional e reorientacional, a qual pode ser mostrada como resultante do acoplamento desses graus de liberdade com movimento translacional. Um modelo estocástico entre as é desenvolvido para investigar a correlação funções de correlação vibracional e reorientacional, e resultados similares são obtidos por simulação e teoria. As simulações por dinâmica molecular também mostraram que a função de correlação de flutuação de frequência vibracional de CS2 não é uma simples exponencial. Então, a conhecida fórmula de Kubo para a função de correlação vibracional não é válida, e é sugerido um modelo duplo-exponencial para a função memória vibracional. / Vibrational dephasing of liquid carbon disulfide at different pressures is investigated by molecular dynamics simulation. Pertubation theory allows one to use the well-stablished method of equilibrium molecular dynamics of rigid molecules in studying vibrational dephasing. Besides the effective three-centre Lennard-Jones intermolecular potential for the simulation of CS2 , an effective coupling potential between vibrational, translational and rotational degrees of freedom is also assumed. The role of repulsive and attractive terms in this potential, as well as anisotropy, is discussed. The experimental trends of the average vibrational frequency shift between gas and liquid phase and vibrational correlation function with density are well reproduced by molecular dynamics. The simulations indicate a small correlation between vibrational and reorientational relaxations, which can be shown as the result of the coupling of these degrees of freedom with translational motion. A stochastic model is developed to investigate the correlation between vibrational and reorientational correlation functions. Very similar correlation is obtained from both theory and computer simulation. The simulations also showed that correlation functions of vibrational frequency fluctuations of CS2 are not a single exponential. Thus, the well known Kubo\'s formula for the vibrational correlation function is not valid for CS2 , and a double exponential model for the memory function is introduced.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-10T19:22:40Z No. of bitstreams: 1 harlemvieiracastro.pdf: 2199666 bytes, checksum: fb550ad5b7b780fe43724f66c4b2ded4 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-11T13:28:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 harlemvieiracastro.pdf: 2199666 bytes, checksum: fb550ad5b7b780fe43724f66c4b2ded4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-11T13:28:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 harlemvieiracastro.pdf: 2199666 bytes, checksum: fb550ad5b7b780fe43724f66c4b2ded4 (MD5) Previous issue date: 2010-06-07 / Estudos por espectroscopia Raman de uma variedade de carotenóides de ocorrência natural (aproximadamente cinquenta espécies) e um conjunto de seis padrões foram realizados. As principais bandas características de estiramento C=C e C-C bem como a deformação C-CH3 foram devidamente atribuídas. Uma comparação dos dados espectroscópicos com a atribuição química dos carotenóides revelaram que existe um problema na interpretação dos dados espectroscópicos que pode ser atribuído a um significativo deslocamento de número de onda, particularmente no modo de estiramento ν(C=C), referente às interações moleculares entre os carotenóides e sua matriz hospedeira. A simples identificação de carotenóides em tecidos biológicos através da comparação com o espectro padrão do material extraido deve ser feita com cautela. O progressivo deslocamento no número de onda referente, principalmente a banda de estiramento C=C na cadeia poliênica conjugada, com o número do grupos C=C, e portanto a identificação de carotenóides, não pode ser interpretado de forma inequívoca para a variedade de materiais estudados aqui. Para demonstrar como o ambiente químico pode influenciar nos dados espectroscópicos dos carotenóides, um trabalho complementar, utilizando a β ciclodextrina como matriz, foi elaborado. As ciclodextrinas são capazes de formar complexos hóspede/hospedeiro com moléculas hidrofóbicas, dada a natureza singular que apresenta sua estrutura. A estabilização dos carotenóides, licopeno, β-caroteno, astaxantina, capsantina e norbixina, através do um processo de inclusão com a β-ciclodextrina (β-CD), foi devidamente caracterizado por espectroscopia Ramam. As análises espectroscópicas das bandas de estriamento C=C e C-C dos carotenóides encapsulados, demonstraram claramente que há um deslocamento significativo no número de onda quando comparado com os carotenódies em sua forma livre, evidenciando que a matriz é um fator muito importante a ser considerado na análise de bandas Raman de carotenóides. / Raman spectroscopic studies of a range of naturally occurring carotenoids in over 50 specimens of plant tissue and a range of standard extracts have been undertaken, and the characteristic bands of C=C and C–C stretching as well as C–CH3 bending have been recorded. Comparison of the spectroscopic data with the chemical assignment of the carotenoids obtained from chemical extraction of the plant tissues reveals that there is a problem in the interpretation of the spectroscopic data which can be attributed to significant wavenumber shifts, particularly in the C=C stretching band wavenumber, for carotenoids in the organic tissues arising from molecular interactions between the carotenoid and its host matrix. The simple identification of carotenoids in biological tissues on the basis of comparison with the standard spectra of extracted material must be made with caution; the progressive shift in wavenumber of the C=C stretching band in the conjugated polyene chain of carotenoids with the number of C=C groups, and hence the identification of the carotenoid, cannot be unambiguously interpreted for the range of materials studied here. To demonstrate as the chemical environment may influence in the spectroscopic data of the carotenoids, another work using the β-cyclodextrin (β-CD) as a matrix, was done. Cyclodextrins are known to be able to form host-guest complexes with hydrophobic molecules given the unique nature imparted by their structure. The stabilization of lycopene, β-carotene, astaxanthin, capsanthin, norbixin by encapsulation using β-cyclodextrin (β-CD) was determined by using Raman spectroscopy. The spectroscopic analysis of the C=C and C–C stretching bands from the encapsulated carotenoids clearly demonstrates that there is a significant shift in wavenumber when compared to the pure carotenoids, demonstrating the matrix is a very important factor to be considered in the analysis of the Raman bands of carotenoids.

Orientadores: Ronei Jesus Poppi, Cesar Alexandre de Mello / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T13:51:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_DiorginisBuenoMontrazi_D.pdf: 1788617 bytes, checksum: f8b9685d4131466922bc03a5fa000661 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Nesta tese metodologias analíticas foram desenvolvidas empregando espectroscopia Raman de baixa resolução amplificada por superfície (SERS) e calibração multivariada baseada no método dos mínimos quadrados parciais (PLS) para determinação dos pesticidas endosulfan e metamidofos (e misturas deles) em água, e do hormônio tireoestimulante (TSH) em plasma. Para a construção dos modelos de calibração dos pesticidas, um total de 70 e 30 amostras compuseram os conjuntos de calibração e validação, respectivamente, sendo a divisão realizada pelo algoritmo de Kennard-Stone. Já na construção dos modelos de calibração para a determinação quantitativa dos pesticidas nas misturas, um total de 38 e 11 amostras foram utilizadas na calibração e validação respectivamente. Para construção dos modelos de calibração para quantificação de TSH, um total de 39 mostras foram utilizadas na calibração e 14 amostras de plasma foram utilizadas na validação. As amostras também foram divididas pelo algoritmo de Kennard-Stone. Os modelos foram desenvolvidos utilizando diferentes tipos de pré-processamentos de sinais e comparados através dos erros de previsão (RMSEP). Foram utilizados como pré-processamento, o filtro de transformada de Fourier, a correção de espalhamento multiplicativa, a transformação padrão normal de variação, a ortogonalização de espectros pelo metodo de Gram-Schmidt, a centralização e autoescalamento dos dados. Os melhores modelos foram validados através da determinação de figuras de merito. Foram avaliados a exatidão, sensibilidade, sensibilidade analítica, seletividade, ajuste, razão sinal/ruído, limites de detecção e quantificação. A metodologia proposta mostrou-se rápida, de baixo custo e apresentou erros abaixo de 10mg/L para os pesticidas e abaixo de 0,8 mUI/mL para TSH, podendo facilmente ser adaptada para o monitoramento de pesticidas em águas e também em análises laboratoriais de rotina para determinação de TSH. / Abstract: In this thesis analytical methodologies were developed employing low resolution surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) and multivariate calibration based on partial least squares method (PLS) for determination of the pesticides endosulfan and methamidophos (and mixtures of them) in water and the thyroid stimulating hormone (TSH) in plasma. For the pesticides calibration model development, a total of 70 and 30 samples composed the calibration and validation sets, respectively, using the Kennard-Stone algorithm for samples separation. In the model development for the mixture of pesticides, a total of 38 and 11 samples were used in the calibration and validation sets, respectively. For the model development in the TSH determination, 39 samples were used in the calibration set and 14 in the validation set. Also the Kennard-Stone algorithm was used to split the samples into the two data sets. The models were developed using different preprocessing methods and compared by using the prediction errors (RMSEP). The following pre-processing were tested: Fourier transform filter, multiplicative scatter correction, standard normal variate, spectra orthogonalization by Gram-Schmidt method, mean center and autoscaling. The best models were validated by figures of merit determination. It was assessed the accuracy, sensibility, analytical sensibility, selectivity, fit, signal/noise ratio, detection and quantification limits. The proposed methodology is fast, has low cost and presented prediction errors below to 10 mg/L for the pesticides and below to 0.8mìUI/mL for TSH. It may easily be adapted for the pesticides monitoring in waters and also for routine laboratory analysis in TSH determination. / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências

Orientador: Ram Sharan Katiyar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-17T22:09:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MendesFilho_Josue_D.pdf: 3527035 bytes, checksum: e7c7d1c8d186c7ae100659b06ff41359 (MD5) Previous issue date: 1984 / Resumo: Experiências de espalhamento Raman dependente da temperatura e da pressão foram realizados para estudar o comportamento dos fonons no b-LiIO3. Descobriu-se um novo método para crescer monocristais de b-LiIO3 em nosso laboratório. Os cristais crescidos em uma solução a 75 C são estáveis para temperaturas abaixo do ponto de fusão e não se transformam nas fases a ou g . A classificação dos fonons nas simetrias permitidas foi feita a partir de espectros Raman polarizados a temperatura de 10 K, como também da variação da freqüência dos fonons óticos com a temperatura. Identificamos todos os 15 modos da simetria Bg, 14 da simetria Eg e 13 da simetria Ag, em um total de 15 modos preditos para cada simetria pela teoria de grupo. A dependência dos fonons ativos no Raman não mostrou qualquer comportamento anômalo da freqüência com a temperatura no intervalo de 10 K a 650 K. Entretanto a largura de linha de dois fonons da simetria Bg com freqüências de 344 cm-1 e 460 cm-1 e um fonon da simetria Ag com freqüência de 249 cm-1, mostraram um comportamento anômalo de suas larguras de linha com a temperatura. O espalhamento Raman em função da pressão no b-LiIO3 foi feito a temperatura ambiente usando uma câmara de pressão com janela de safira capaz de operar até 95 Kbar. A análise dos espectros Raman polarizados dependentes da pressão mostrou uma mudança descontinua e reversível no espectro para todas as simetrias a uma pressão de 50 Kbar. Interpretamos esta mudança abrupta nos espectros como uma nova transição de fase no LiIO3 na pressão de 50 Kbar que denominamos fase d. Os espectros Raman desta nova fase são bem diferentes das outras três fase existentes no LiIO3 e revelaram uma redução de simetria na mudança da fase b para d. Experiências de raio-X com pressão confirmaram uma transição de fase estrutural, tendo a nova fase estrutura monoclinica pertencente ao grupo de simetria espacial P2/n. O comportamento complexo dos parâmetros a e c da fase tetragonal com a pressão são análogos ao de alguns compostos do tipo peroskivita, nos quais existe um acoplamento forte entre os parâmetros da rede. Utilizou-se os resultados dos espectros Raman dependentes da pressão e temperatura do b-LiIO3 para analisar as contribuições explícitas e implícitas das variações das freqüências dos fonons com temperatura a pressão constante. Os resultados desta análise mostraram que pelo menos dois fonons, um da simetria Ag e o outro da simetria Bg, com freqüências de 249 cm-1 e 460 cm-1 respectivamente, se tornam anarmônicos com o aumento de temperatura. Calculou-se os parâmetros de Gruneissen g para cada modo de freqüência wj, e todos podem ser escritos na forma gj a wj-n onde n = 1,3. Este comportamento dos parâmetros de Gruneissen no b-LiIO3 foram analisados e comparados com os valores de n obtidos nos casos de materiais covalentes, iônicos e moleculares. Concluímos que o valor de n = 1,3 em lugar de n = 2,0 representa a forte mistura entre modos externos e internos no material iônico molecular, que também aparecem no estudo das contribuições explicitas e implícitas das variações das freqüências dos fonons com a temperatura. Realizamos cálculo de dinâmica de rede no b-LiIO3 usando o modelo do, íon rígido de Born. A soma das contribuições Coulombianas de longo alcance foram calculadas usando a identidade de Ewald e fizemos a suposição de que as interações de curto alcance eram axialmente simétricas. As dezessete condições de equilíbrio dos parâmetros estruturais foram usadas para determinar os valores dos parâmetros de constante de força tangencial. Para reduzir o número de parâmetros do modelo fizemos a suposição que as constantes de força radial seguem o potencial de Born-Meyer. Os quinze parâmetros restantes foram determinados através de um ajuste de mínimos quadrados não linear das freqüências observadas no espectro Raman. Os resultados desta análise nos ajudou no cálculo das freqüências e autovetores de cada modo, inclusive dos modos não observados pelo espectro Raman. O cálculo das freqüências dos modos dipolares, ativos somente no infravermelho, mostraram uma pequena e desprezível separação em freqüência entre os modos TO e LO. Os cálculos de dinâmica de rede revelaram que os modos de freqüência de 460 cm-1 da simetria Bg e o de 249 cm-1 da simetria Ag, representam os movimentos dos íons de lítio contra os oxigênio e os íons IO3 respectivamente. Os valores dos parâmetros de constante de força radial entre o iodo e os três oxigênios mais próximos são uma ordem de grandeza maior que quaisquer outros parâmetros de constantes de força. Os parâmetros de interação entre o lítio e os oxigênios confirmam a existência do tetraedro LiO4. A carga efetiva obtida para o íon de iodo é praticamente zero4. Isto mostra que a ligação do iodo com os três primeiros oxigênios é do tipo covalente. Achamos o valor n = 7 para o expoente do potencial de Pauling nas interações entre os oxigênios, que é idêntico ao dado por Pauling / Abstract: The temperature and pressure dependent Raman scattering experiments have been carried out inorder to study phonon behaviour in b-LiIO3. A new method was discovered to grow single crystals of b-LiIO3 in our laboratory. The crystals grown from the solution at 75ºC were quite stable at all temperatures below melting point and they did not transform to a or g-phases. The polarized Raman spectra taken at 10K and their temperature dependence were used to classify phonon peaks of various symmetry. Accordingly we identified all 15 peaks of Bg symmetry, 14 peaks of Eg symmetry and 13 peaks belonging to Ag symmetry as against 15 modes of each symmetry predicted by group theory. The temperature dependence of Raman active phonons did not show any anomalous behaviour in their frequencies in the temperature range 10K to 650K. However, the line widths of at least two Bg phonons with frequencies 344cm-1 and 460cm-1 and are Ag phonon with frequency 249cm-1, showed anomalous increase in their line widths with temperature. The pressure Raman scattering experiments in b-LiIO3 were carried out at room temperature using saphire anvil cell for. hydrostatic pressures up to 95 Kbars. The analysis of the spectra show a discontinuous reversible change in the spectra for all orientations at about 50 Kbars. We have interpreted this as a new pressure phase transition in LiIO3 at 50 Kbar. The Raman spectra of this new d-phase are quite different than the three other existing phases of LiIO3 and reveal a lowering of symmetry on passing from b to d phase. Our high pressure X-ray measurements on b-LiIO3 confirm such a structural phase transition with monoclinic symmetry P2/n for the new phase. The complex behaviour at high pressure appears to be analogous to that of some perovskite compounds, in which there exists a coupling between a and c of tetragonal phase. The pressure and temperature dependence of Raman spectra of b-LiIO3 were combined to analyse the explicit and implicit contributions to the isobaric temperature variation of phonons. The results show that at least two modes, namely Bg phonon at 460cm-1 and Ag phonon at 249cm-1 are higly anharmonic na increasing temperature. From pressure Raman data the mode Gruneissen parameter, gj, for each mode, wj, was calculated and its variations with the mode frequency can be written for all modes as gj a wj-n. Where n = 1.3. This behaviour of mode Gruneissen parameter in b-LiIO3 has been analyzed and compared with the values of n obtained in the case of covalent, ionic and molecular materials. It is concluded that the deviation of n from 2 represents the strength of mixing of internal and external modes in ionic-molecular materials, such a mixing of internal and external mode characters is also apparent from the study of fractional implicit and explicit contributions to the frequency variation of phonons with temperature. We have also carried out the lattice dynamical calculations in b-LiIO3 applying rigid ion model due to Born. The long range Coulomb sums were computed using Ewald's identity and the short range interactions were assumed to be axially symmetric. The seventeen equilibrium conditions against the structural parameters were used to determine the values of tangential force constant parameters. In order to reduce the number of variables furthure, the radial force constants parameters were assumed to follow Born-Meyer potential. The remaining fifteen parameters were determined from a non-linear least squares fit of the observed Raman frequencies. The results of the analysis helped in computing the frequency and the eigenvectors of each mode including modes not observed in Raman spectra. The computed dipolar (infrared active) modes show negligibly small splitting between their TO and LO values. The lattice dynamical calculations revealed that in both Bg mode at 460cm-1 and Ag mode at 249cm-1 , the lithium ions predominantly move against oxygen¿s and IO3 groups respectively. The radial force constant parameters connecting iodine with its first three oxygen¿s are one order of magnitude larger than any other interaction constant. The interaction parameters between lithium and oxygen¿s confirm the existence of LiO4 tetrahedra. The effective charge obtained for iodine ion is practically zero. This shows that the bonding between iodine and first three oxygen¿s is of covalent type. The value of exponent n for Pauling's potential for interactions among oxygen¿s is found to be 7, which is same as given by Pauling / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Italo Odone Mazali / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T22:22:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_IsaiasdeCastro_M.pdf: 4959698 bytes, checksum: 34689bf94c26337d3043ec67881ba30e (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Dado que o óxido de cério(IV) é um composto não-estequiométrico e que apresenta uma banda Raman sensível a mudanças na rede cristalina, utilizou-se a estratégia de oxidação e redução in situ empregando gases como agentes redutores e oxidantes para investigar as mudanças ocorridas no perfil da banda Raman do óxido de cério(IV), sintetizado em várias morfologias nanométricas com exposição específica de faces, em condições de controle da concentração de vacâncias de oxigênio não-estequiométricas. Foi observado um deslocamento para menores números de onda da freqüência do máximo da banda Raman quando a amostra se encontrava sob atmosfera redutora, e esse comportamento se mostrou reversível, de modo que a freqüência do máximo da banda deslocou-se para maiores números de onda quando em atmosfera oxidante. Esse deslocamento foi mais pronunciado na morfologia de nanobastões cominuídos, na qual predominam faces de índice {110}, que são favoráveis à formação de vacâncias de oxigênio não-estequiométricas. Ao correlacionar os resultados da espectroscopia Raman com outras técnicas sensíveis ao grau de não-estequiometria do composto, se observou aumento no parâmetro de rede na difratometria de raios X e perda de massa na determinação da capacidade de estoque de oxigênio, medida por termogravimetria, sob atmosfera redutora. As observações mostram que as responsáveis pelo deslocamento da frequência da banda Raman do óxido de cério(IV) são as vacâncias de oxigênio não-estequiométricas. Como certos espectros Raman apresentaram bandas assimétricas, a razão para tal poderia ser a ressonância de Fano, o que foi investigado variando-se a energia da radiação incidente. A razão para a assimetria não foi atribuída à ressonância de Fano, mas sim há outra banda relacionada a modos vibracionais de superfície. Por fim se comparou as atividades catalíticas dos cristais de diferentes morfologias de óxido de cério(IV) frente à oxidação de monóxido de carbono, sendo que a morfologia de nanobastões cominuídos apresentou melhor desempenho. Como o mecanismo de oxidação depende das vacâncias de oxigênio não-estequiométricas, a formação dessas é facilitada na morfologia de nanobastões cominuídos, e por isso o deslocamento da banda Raman é mais pronunciado nessa morfologia / Abstract: One remarking property of cerium(IV) oxide (CeO2) is its oxygen storage capacity (OSC). This property is related to the presence of oxygen vacancies, as CeO2 is a non-stoichiometric oxide. Once CeO2 presents only one Raman active mode, which is sensitive to changes in CeO2 lattice like the oxygen vacancies, it has been investigated the influence of oxygen vacancies over CeO2 Raman band. The crystals were synthesized in different nanometric morphologies, with exposure of specific facets. The samples were characterized by X-ray powder diffraction, transmission electron microscopy, OSC measurements by thermogravimetric equipment and Raman spectroscopy. Besides the microscopy, all other characterizations were performed with in situ control of temperature and atmosphere. The morphology with dominant {110} facets, favorable for oxygen vacancies generation, presents lattice parameter expansion, loss of mass and Raman band maximum red-shift after reduction with hydrogen-containing atmosphere, and sequent lattice parameter contraction, gain of mass and Raman band maximum blue-shift after oxidation with oxygen-containing atmosphere. These observations present reversible behavior as the atmospheres are alternated, consequence of generation or extinction of oxygen vacancies. Thereby, the correct morphology choice for a CeO2 crystal favors oxygen vacancies generation, and once generated they result in CeO2 Raman band maximum red-shift / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química

Orientador: Olivia Maria Berengue / Banca: Eduardo Gonçalves Ciapina / Banca: Erica Freire Antunes / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidas rotas de crescimento de micro- e nanoestruturas de Sb2O3 e Sb2O4 através de métodos de deposição de fase vapor. Para análise das amostras obtidas foram utilizadas técnicas de difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia Raman. A análise dos resultados obtidos permitiu identificar corretamente as algumas das características estruturais e morfológicas das amostras bem como definir uma rota de crescimento de qualidade e reprodutibilidade. Após a produção e caracterização das amostras dos óxidos de antimônio foi feita a funcionalização e decoração superficial das nanoestruturas de Sb2O3 com nanopartículas de paládio. As nanoestruturas funcionalizadas foram devidamente caracterizadas pelas mesmas técnicas aplicadas as amostras puras dos óxidos, com isso foi possível verificar a eficácia do processo de decoração superficial bem como obter informações sobre a estrutura do produto final desse processo. A síntese de Sb2O3 gerou amostras com 3 tipos de morfologias diferentes, a primeira possui fase cristalina ortorrômbica e consiste de micro e nanofitas ramificadas, as outras duas morfologias são constituídas por seguimentos de micro octaedros empilhados e aglomerados de micrestruturas octaédricas e microesferas, ambas apresentam fase cristalina cúbica. O processo de decoração superficial das amostras de Sb2O3 com nanopartículas de paládio se mostrou eficaz, porém levou a uma grande alteração na morfologia das amostra... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, Sb2O3 and Sb2O4 micro- and nanostructures were synthesized by a vapor phase deposition method. Aiming to provide data on the structure of these samples, Xray diffraction, scanning electron microscopy and Raman spectroscopy techniques were used. The data analysis allowed to correctly identify the characteristics of the samples as well as to define a good and reproductible growth process. The as-grown Sb2O3 was submitted to palladium nanoparticles functionalization and superficial decoration process. The functionalized nanostructures were duly characterized by the same techniques applied to the pure oxide samples, with the purpose of verifying the effectiveness of the surface decoration process as well as obtaining information on the structure. The Sb2O3 synthesis provide 3 types of different morphologies, the first one has an orthorhombic crystalline phase and consists of branched micro and nanobelts, the other two morphologies are followed by stacked micro octahedron and agglomerate of octahedrons and sphere microstructures, both morphologies have orthorhombic crystalline phase. The palladium nanoparticles functionalization and superficial decoration process proved to be effective, but led to a great morphology change of the Sb2O3 samples. The as-grown Sb2O4 are mainly composed by micro- and nanowires mixed with branched micro-belts structures, both morphologies have orthorhombic crystalline phase / Mestre

Orientador: Ronei Jesus Poppi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T16:15:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_MarianaRamosde_D.pdf: 6686279 bytes, checksum: 1e1d5d53538fb99a153ff4425595e0ce (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A motivação para o desenvolvimento dessa tese foi a busca por métodos de análise não destrutivos, com nenhum ou mínimo preparo de amostra e que permitam a obtenção do máximo de informação com a realização de uma única análise na área de forense e paleontologia. Em forense, a espectroscopia Raman e o método de classificação supervisionado PLS-DA (Análise Discriminante por Mínimos Quadrados Parciais) foram empregados para construir modelos de classificação. O primeiro modelo foi construído para discriminar cédulas autênticas de cédulas falsas. A análise foi baseada na caracterização das tintas usadas na confecção das cédulas. O segundo modelo de classificação foi construído para diferenciar o óleo essencial extraído de diferentes partes (caule, folhas e galhos) da árvore amazônica Aniba Rosaeodora. A confiabilidade dos modelos foi avaliada pelo cálculo do intervalo de confiança, que foram calculados usando a técnica de reamostragem bootstrap. Os resultados obtidos mostraram que os modelos de classificação podem ser usados como método complementar à inspeção forense clássica e método de triagem. O desempenho dos modelos de classificação foi avaliado pelo cálculo de sensibilidade, especificidade, eficiência e coeficiente de Mathew. A espectroscopia Raman de imagem e o método de análise de componentes independentes (ICA) foram empregados para a identificação de explosivos em superfícies de cédulas. O método ICA foi avaliado como método de resolução de curvas para extrair os perfis espectrais e as imagens Raman dos constituintes presentes nas superfícies analisadas. Os resultados obtidos mostraram que o método ICA é adequado para resolução de curvas, uma vez que alcançou desempenho equivalente ao método clássico MCR-ALS (Resolução Multivariada de Curvas com Mínimos Quadrados Alternados). O limite de detecção da metodologia apresentada foi de 50 µg.cm-2 para o explosivo TNT. Por fim, a espectroscopia Raman de imagem foi empregada no estudo da composição química de fósseis de peixes, com o objetivo de obter informações sobre características biológicas. Os resultados mostraram informações sobre a composição química do fóssil estudado / Abstract: The motivation for the development of this thesis was to search for non-destructive testing methods, with none or minimal sample preparation and allowing them to obtain maximum information with the completion of a single analysis for forensic and paleontology. In the forensics, the Raman spectroscopy and the PLS-DA (discriminant analysis by Partial Least Squares) classification method were explored to build classification models. The first model was built to discriminate authentic and counterfeit banknotes. The analysis was based on the characterization of inks used in the confection of the banknotes. The second classification model was built to differentiate the essential oil extracted from different parts (wood, leaves and branches) of the Brazilian tree Aniba rosaeodora. The reliability of the models was evaluated by calculating the confidence interval, which was calculated using the bootstrap resampling technique. The results show that the classification models can be used as a complementary method to classical forensic inspection and a screening method. The performance of classification models was evaluated by calculating sensitivity, specificity, efficiency and Matthew coefficient. In a third application, Raman hyperspectral imaging and the independent component analysis (ICA) method were used for identification of explosives on the surfaces of banknotes. The ICA method was evaluated as curve resolution method to extract the Raman spectral profiles and the images of the constituents present in the analyzed surfaces. The results showed that the ICA method is appropriate for curves resolution, once achieved equivalent performance to the classical MCR-ALS (Multivariate Curve Resolution with Alternating Least Squares) method. The methodology presented limit of detection of 50 µg.cm-2 for the explosive TNT. Finally, the Raman hyperspectral imaging was applied in paleontology to study the chemical composition of fish fossil with the aim of obtaining information on biological characteristics. The results showed information about the chemical composition of fossil studied / Doutorado / Quimica Analitica / Doutora em Ciências

[pt] Neste trabalho estudamos a síntese e caracterização de nanotubos de carbono de paredes simples com incorporação de fósforo. Os nanotubos foram produzidos em duas diferentes temperaturas (800 e 850 Graus Celsius), usando um precursor em pó (fase sólida) sem diluição em nenhum liquido. O sistema utilizado na síntese foi o CVD em alto vácuo. Para a caracterização comparamos as amostras incorporadas com SWNTs crescidos com etanol. Usamos a espectroscopia Raman, espectroscopia de fotoelétrons induzida por raios x (XPS) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM) para caracterizar as amostras. A espectroscopia Raman e a microscopia eletrônica de transmissão foram usadas para confirmar a presença de SWNTs na amostra. Encontramos evidencia de que o fósforo foi incorporado nas amostras ao compararmos os espectros Raman dos SWNTs com amostra de referência. A partir dos resultados de XPS, observamos a presença de fósforo ligado a átomos de carbono que nós faz concluir que houve incorporação de fósforo nos nanotubos. / [en] In this work was studied the synthesis and characterization of single wall carbon nanotubes (SWCN) with phosphorus incorporation. The nanotubes were produced in two different temperatures (800 and 850 Degrees Celsius), using a powder precursor (solid phase) without liquid dilution. The system used for the synthesis was High Vacuum Chemical Vapor Deposition (HVCVD). The samples were characterized comparing the samples with phosphorus with SWNT synthetized with ethanol. Raman spectroscopy, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) on transmission electron microscopy (TEM) were employed to characterize the samples. The Raman spectroscopy and TEM were employed to confirm the presence of SWNT in the samples. We found evidences that phosphorus were incorporated comparing the Raman spectra with the reference sample. The XPS results showed the presence of phosphorus atoms bonded to carbon atoms which make us conclude that the phosphorus were incorporated to the nanotubes.

Nesta tese foram utilizadas as espectroscopias de espalhamento Raman intensificado pela superficie(Surface-EnhancedRaman Scattering- SERS) e Raman ressonante para monitorar a adsorção e o comportamento faradáico do ácido esquárico e seus derivados, além de um sal de transferência de carga de esquarato e tetratiofulvaleno e dois copolímeros de esquarato e pirróis. Outro tema desenvolvido neste estudo foi a construção de substratos SERS-ativos de elevado desempenho. A técnica SERS tem sido campo de grande interesse desde a detecção do espectro aman de uma única molécula, em 1997.O desenvolvimento de substratos SERS-ativos de elevado desempenho depende da apropriada manipulação de superficies metálicas nanoestruturadas, o que nos levou a adquirir conhecimento na síntese destes substratos. Colóides e filmes de Ag e Au foram preparados e seu desempenho SERS comparado com a superficie de eletrodos ativados por ciclos de oxidação-redução. A intensificação obtida para esses filmes foi comparávelà observada em eletrodos. O ânion esquarato, produto da dupla desprotonação do ácido esquárico, apresenta substancial delocalização de carga, sendo amplamente usado na síntese de materiais orgânicos condutores. Foram realizadas as caracterizações vibracionais do ácido esquárico, hidrogeno-esquarato e esquarato, além de seu radical, através da técnica SERS. Baseado nos resultados experimentais, um mecanismo de adsorção destas espécies sobre eletrodos de Au e filmes de ilhas de Ag ou Au foi proposto. Os resultados SERS também mostram que o ácido esquárico adsorvido sobre Au é decomposto em um processo catalisado pela superficie metálica, emboraestas espécies sejam muito estáveis em solução. Baseado nos resultados SERS do tetratiofulvaleno e de suas espécies oxidadas, foi eletroquimicamente, e formado pelo radical-cátion tetratiofulvaleno e o radical-ânion esquarato. Os elevados fatores de intensificação de Raman ressonante e SERS do tetratiofulvaleno impediram a detecção do esquarato no sal de transferência de carga. Duas poliesquaraínas polí(1-metilpirrol-co-ácido esquárico) e poli(1-dodecilpirrol-coácido esquárico) foram sintetizadas e caracterizadas pelas espectroscopias Raman ressonante, SERS e ressonância paramagnética de spin (EPR). Estes resultados nos levaram a propor uma estrutura polimérica diferente da apresentada pela literatura. Nossos resultados mostraram a presença de um radical orgânico delocalizado, do ânion esquarato protonadoe de dicátions similares aos presentes no polipirrol. / In this Thesis Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS) and resonance Raman spectroscopy were used for monitoring the adsorption and faradaic behavior of squaric acid and its derived species. In addition, the charge transfer salt of squarate and tetrathiofulvalene and the copolymers of squarate and pyrroles were also studied. Another theme developed in this study was the manufacturing of. high performance SERS-active substrates. SERS technique has been a field of great interest since the detection of a single molecule Raman spectrum in 1997. The development of high perforrnance SERS-active substrates depends on the proper manipulation of nanostructured metal surfaces, and order to acquire know-how in the synthesis of such substrates. Ag and Au island films as well as colloid substrates were prepared and compared with electrode surfaces SERS activated by oxidation-reduction cycles. The enhancement factor obtained for such films is comparable to those observed in electrodes. The squarate anion, product of the double deprotonation of squaric acid, shows substantial charge delocalization, being largely used in the synthesis of conducting organic materiaIs. The vibrational characterization of squaric acid, hydrogen-squarate, squarate as well as its radical was carried out from the SERS data. Based on the experimental data an adsorption mechanism of such species on Au electrodes and Au or Ag islands was proposed. SERS results also show that squaric acid adsorbed on Au is decomposed in a process catalyzed by the metal surface, although in solution it proves to be a very stable specles. The vibrational characterization of an electrochemically forrned charge transfer salt between tetrathiofulvalene radical-cation and squarate radical-anion was done based on the SERS data of tetrathiofulvalene and its oxidation species. The large resonance Raman and SERS enhancement factors of tetrathiofulvalene preclude the detection of the squarate species in the charge transfer salt. Two polysquaraines: poly(1-methylpyrrole-co-squaric acid) and poly(1-dodecylpyrrole-co-squaric acid) were synthesized and characterized by resonance Raman, SERS and Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy (EPR) techniques. The results lead us to propose a polymeric structure different from that present in the literature. Our data showed a delocalized organic radical in the polymeric matrices together with dications similar to those present in polypirrole and protonated squarate anion.