Neste trabalho é apresentada a construção da montagem de um sistema experimental para resfriar átomos de estrôncio. A construção do sistema está focada no estudo do espalhamento coletivo em nuvens atômicas frias e ultrafrias por meio da teoria de Mie. O estrôncio é um elemento que conta com dois estágios de resfriamento, o primeiro utilizando a transição forte entre estados singletos ¹S₀-¹P ₁ de Γ = (2 π)32 MHz, e o segundo com uma transição fraca entre estados singleto e tripleto ¹S₀-³P₁ de Γ = (2 π)7,5 MHz. O objetivo deste trabalho é a construção do sistema para resfriar átomos de estrôncio utilizando a primeira transição. A construção do sistema se apresenta em várias partes, primeiro a construção do um forno como fonte de vapor de estrôncio, onde o estrôncio metálico é aquecido até uma temperatura T = 600°C. O forno conta com um sistema de microtubos encarregados de colimar o feixe atômico, estes microtubos tem um diâmetro interno D ≈ 180µm e um comprimento de 8mm. Depois da implementação do forno e do sistema de microtubos foi medido o perfil de velocidades transversais e a divergência do feixe atômico que sai do forno. A largura tem um valor wr = (2π)108 MHze a divergência do feixe de α ≈4,12. A segunda parte do sistema conta com a construção do desacelerador Zeeman, responsável por desacelerar os átomos do feixe atômico utilizando um feixe laser contrapropagante de λ=461 nm, circularmente polarizado e com uma dessintonização utilizada, após a caracterização do sistema, de Δ=(-2π)580MHz. Os átomos sentiram os efeitos da força de pressão radiativa dentro de um tubo de comprimento de 0,28m. Para compensar o efeito Doppler causado pelo movimento dos átomos foi utilizado um arranjo de bobinas em configuração spin flip para gerar o campo. A terceira e principal parte do sistema foi a construção da armadilha magnetoóptica (AMO). Onde os átomos que saem do desacelerador Zeeman são confinados e resfriados pela combinação de seis feixes contrapropagantes, dos quais três são retrorefletidos utilizando a transição Γ=(2π)32MHz. A dessintonia dos feixes após da caracterização do sistema foi de Δ=(-2π)39MHz. Depois da construção do sistema foi feita a primeira caracterição da armadilha magneto-óptica de átomos de estrôncio 88 em nosso grupo, onde obtivemos a temperatura dos átomos na armadilha para o eixo vertical da expansão foi de Tv=4.7mK e para o eixo horizontal de TH=4mK. Também foi medido o tempo de carga dos átomos na armadilha tcarga=0.15s como bombeamento óptico de estado ³P₂-³D₂. O tempo de vida foi de 0.3s e 0.03s com e sem bombeamento óptico, respectivamente. / This work presents the construction of the assembly of an experimental system for cooling strontium atoms. The construction of the system is focused on the collective scattering in atomic cold cloud and ultra cold using the Mie theory. The strontium is an element that permits two stage of cooling, the first using the strong transition between singlet states ¹S₀-¹P₁ of Γ=(2π) 32 MHz, and a second stages is the weak transition between singlet and triplet states ¹S₀-³P₁ de Γ=(2π) 7.5MHz. The objective of this work is building the system for cooling strontium atoms using the first transition. The construction of the system is presented in several parts. First is described the construction of oven as vapor source strontium, where the strontium metal is heated to Temperature Range T = 600°C. The oven has a microtubule system responsible for collimating the atomic beam, these microtubules has an internal diameter of D ≈ 180µm and a length of 8mm. After implementation of the oven system and the microtubes were measured transverse velocity profile and the divergence of the atomic beam that leaves the oven, the width value was f wr=(2π)108MHzand beam divergence value was α ≈ 4,12. The second part of the system relies on the construction of the Zeeman slower responsible for decelerating the atoms of the atomic beam using a laser beam antipropagating of λ = 461 nm nm with a circularly polarized , the detuning used after of the characterization of the system was Δ = (2π)580 MHz. Atoms felt the effects of pressure force radiative within a tube length of 0.28m to compensate the Doppler shift due to motion a of atoms used an arrangement of coils in configuration \"spin flip\" to generate the magnetic field to compensate this effect. The third and main part of the system was the construction of magneto-optical trap (MOT), the atoms coming out of the Zeeman decelerator are confined and cooled by a combination of six counterpropagating beams, three of which are retro reflected using the transition Γ = (2π)32MHz, the detuning of the beam after the characterization of the system was Δ = (-2π) 39 MHz and the opposite polarization for each pair of beam in the same direction. After the construction of the system was made the first magneto-optical trap of strontium atoms 88, the temperature of the trap was atoms to the vertical he expansion was Tv = 4.7mK and the horizontal axis TH = 4 mK 4, also was measured loading time of the atoms in the trap tcharge = 0.15s as optical pumping state ³P₂- ³D₂. The lifetime with and without optical pumping was tlife = 0.3s and tlife = 0.03s respectively.

O titanato de estrôncio (SrTiO3) possui estrutura cristalina do tipo perovsquita. Materiais com este tipo de estrutura são utilizados para diversas aplicações, tais como, sensores, atuadores, em células a combustível de óxido sólido, entre outros. Devido as suas interessantes propriedades físicas, o SrTiO3 vem sendo intensamente estudado, em especial com a introdução de dopantes. Portanto, neste trabalho foi investigada a influência de diferentes teores de Ca (1; 2,5 e 5% mol) e Pr (0,025; 0,050; 0,075 e 1% mol) na microestrutura e propriedades elétricas e dielétricas do SrTiO3, assim como o material sem aditivos (puro). Os resultados mostram que após a sinterização do SrTiO3 puro, a microestrutura consiste de grãos poligonais com tamanho médio micrométrico, além de texturas lisas e rugosas. A condutividade elétrica das amostras sintetizadas sinterizadas a 1450 e 1500ºC é máxima para 2 horas de patamar. Apenas as amostras de SrTiO3 contendo 1% em mol de Ca apresentam fase única. O tamanho médio de grãos das amostras contendo 1% em mol de Ca é 10,65 ± 0,28 µm e para teores acima deste valor ocorre crescimento significativo dos grãos. As medidas de condutividade elétrica mostraram que as amostras contendo a adição de 1% em mol de Ca possuem maior condutividade dos grãos em relação ao material puro. Para as amostras contendo teores de até 0,075% mol de Pr, pode-se observar alguns grãos lisos e outros rugosos e não há variação considerável do tamanho médio de grãos. As amostras contendo menor teor de Pr (0,025% mol) apresentam maior condutividade dos grãos e contornos de grãos. As amostras de SrTiO3 sintetizado sinterizadas a 1450ºC/10 h apresentaram permissividade elétrica colossal em temperatura ambiente em altas frequências. / Strontium titanate (SrTiO3) exhibits cubic perovskite type crystalline structure at room temperature. Polycrystalline ceramics with this structure are potential candidates for a number of applications including sensors, actuators and in solid oxide fuel cells. Several properties of SrTiO3 are strongly dependent on addition of both donors and acceptors additives. Then, there is a growing interest for studying its properties as a function of type and concentration of additives. In this study, the effects of Ca (1, 2.5 and 5 mol%) and Pr (0.025 to 1 mol%) additions on microstructure and electric and dielectric properties of SrTiO3 were investigated. The microstructure of pure SrTiO3 consists of polygonal grains with average grain size in the micrometer range, and the electric conductivity is maximized after sintering for 2 h at 1450 and 1500ºC. Specimens containing 1 mol% Ca are single phase and the average grain size is 10.65 ± 0.28 µm, but for higher additive contents grain growth is observed. The electric conductivity of SrTiO3 with 1 mol% Ca is higher than that of the pure ceramic. Specimens containing Pr do not show significant grain growth, and the higher conductivity of grains and grain boundaries was achieved with 0.025 mol% Pr. Pure SrTiO3 sintered at 1450ºC for 10 h shows colossal dielectric permittivity (> 1.000) at room temperature, in contrast to specimens prepared with commercial powder (dielectric permittivity = 300), at high frequencies.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-08-10T15:19:49Z No. of bitstreams: 1 SergioAzevedo.pdf: 3063334 bytes, checksum: ac4355642257682013f550aad3b1a89a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T15:19:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SergioAzevedo.pdf: 3063334 bytes, checksum: ac4355642257682013f550aad3b1a89a (MD5) Previous issue date: 2015-07-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Strontium titanate, SrTiO3 (ST) is a mixed oxide from the group of perovskites, has a cubic structure and a band gap of 3.2 eV. In this study systems SrTiO3(ST), SrTi0,90Fe0,10O3(STF), Sr0,90Ag0,10TiO3(SAT) and Sr0,95Ag0,05Ti0,90Fe0,10O3(SATF) were synthesized by the Pechini method in which the same, favor the production of nanostructured materials with a high stoichiometric accordingly. The precursors used were titanium isopropoxide, citric acid, strontium nitrate, ferric nitrate, silver nitrate and ethylene glycol. For the formation of the precursor powder, the resin is calcined at 300 °C for 1 hour with a ramp of 10 °C min-1. The precursor powder was characterized by TG/DTA. For the formation of calcined systems we used different temperatures of 400 °C / 500 °C/ 600 °C/ 700 °C/ 2h with a ramp of 10 °C min-1. The sample composition was calcined in ST 550 °C/ 2h to examine the formation of the phase. The samples were characterized by X-Ray Diffraction (XRD) spectroscopy, FTIR, UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy and B.E.T. the sample STF showed a peak shift DTA higher intensity to lower temperature, resulting in a more rapid decomposition. The x-ray diffractograms show the formation of perovskite phase at low temperature of 600 °C with secondary phase SrCO3 and TiO2, the SAT and SATF samples occurred and formation of metal pranta as a secondary phase. Infrared spectra show that the material exhibits short-range organization and having SrCO3 as a secondary phase. Raman spectra show first order band which is characteristic of tetragonal structure ST. The samples are mesoporous, the substitution Ti / Fe and Sr / Ag promoted the reduction of the surface area of the samples. The addition of iron as a substituent ST caused a reduction of the optical band gap 3.21(2) to 2.31(2) in PBS and 2.16(1) composition in SATF composition. It can be concluded that the method is efficient in the synthesis of structural organization samples with short and long range, using calcination temperatures above 600 °C, and that the substitution by Ti/Fe promotes the reduction of the band gap and the surface area of the ST. / O Titanato de estrôncio, SrTiO3 (ST) é um óxido misto do grupo das perovskitas, apresenta estrutura cúbica e um “band gap” de 3,2 eV. Neste estudo, os sistemas SrTiO3(ST), SrTi0,90Fe0,10O3(STF), Sr0,90Ag0,10TiO3(SAT) e Sr0,95Ag0,05Ti0,90Fe0,10O3(SATF) foram sintetizados pelo método Pechini, o mesmo favorece a obtenção de materiais com alta conformidade estequiométrica. Os precursores utilizados foram: isopropóxido de titânio, ácido cítrico, nitrato de estrôncio, nitrato férrico, nitrato de prata e etileno glicol. Para a formação do pó precursor, calcinou-se a resina a 300ºC por 1 hora com rampa de 10 ºC.min-1. O pó precursor foi caracterizado por TG/DTA. Para a formação dos sistemas calcinados utilizou-se diferentes temperaturas de 400 ºC/500 ºC/600 ºC/700 ºC/2h com rampa de 10 ºC.min-1. A amostra com composição ST foi calcinada em 550 ºC/2h para analisar a formação da fase. As amostras foram caracterizadas por Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia FTIR, Espectroscopia UV-VIS, Espectroscopia Raman e B.E.T. A amostra STF apresentou um deslocamento do pico DTA de maior intensidade, para temperatura menor, resultando em uma decomposição mais rápida. Os difratogramas de Raios-x comprovam a formação da fase perovskita a partir da temperatura de 600ºC, com fase secundaria de SrCO3 e TiO2, nas amostras SAT e SATF ocorreu e formação de pranta metálica como fase secundaria. Os espectros infravermelhos mostram que o material apresenta organização a curto alcance e que apresenta SrCO3 como fase secundária. Os espectros Raman apresentam banda de primeira ordem que é característico da fase tetragonal da estrutura ST. As amostras são mesoporosas, as substituições Ti/Fe e Sr/Ag promoveram a redução da área superficial das amostras. A adição de ferro como substituinte promoveu a redução do band gap óptico do ST de 3,21(2) para 2,31(2) na composição STF e 2,16(1) na composição SATF. Pode se concluir que o método é eficiente na síntese das amostras com organização estrutural a curto e longo alcance, utilizando temperaturas de calcinação acima de 600 ºC, e que a substituição Ti por Fe promove a redução do “band gap” e da área superficial do ST.

Ao longo dos últimos anos, Sr2+ tem sido aplicado em estudos in vitro e in vivo como um importante agente para o estímulo de osteogênese. Dessa forma, a criação de matrizes bioativas contendo Sr2+ é uma tendência na área de modificações de superfícies metálicas para aplicações em implantes de substituição óssea. Nesta dissertação, desenvolvemos sistemas bioinspirados que possam atuar como carreadores de Sr2+ em biomateriais. Na primeira parte, superfícies de Ti foram modificadas com filmes híbridos contendo SrCO3 e ou CaCO3. A formação dos filmes híbridos foi mediada pela deposição de filmes Langmuir-Blodgett sobre superfícies de Ti. Essas matrizes altamente organizadas atuaram como molde para a deposição de filmes híbridos contínuos e homogêneos sobre as superfícies. A resposta biológica desses materiais foi avaliada por cultura de osteoblastos in vitro, indicando que os materiais não são tóxicos e, em especial, que a associação entre SrCO3 e CaCO3 dá origem a recobrimentos com composição e propriedades superficiais otimizadas que induzem melhores respostas osteogênicas. Na segunda parte, foi sintetizado um novo complexo entre morina e Sr2+. A estrutura desse complexo foi inspirada no fármaco ranelato de estrôncio, um dos compostos mais utilizados para o tratamento da osteoporose. Dessa forma, aliamos a propriedade antioxidante da morina, um flavonóide natural, e a atividade osteogênica do Sr2+ para desenvolver um novo composto bioativo. A estrutura do complexo morina-Sr2+ foi caracterizada por diferentes técnicas espectroscópicas, onde determinamos que a complexação ocorre com a estequiometria 1:1. Visando o desenvolvimento de recobrimentos bioativos para superfícies metálicas, estudamos também a complexação entre morina e Sr2+ em monocamadas de Langmuir. Através da caracterização físico-química das monocamadas contendo morina na presença de Sr2+, observamos que é possível formar multicamadas auto-organizadas contendo o complexo morina-Sr2+ sobre superfícies sólidas. Essas matrizes mostram-se promissoras para uso em modificações de superfícies com propriedades osteogênicas. Por fim, o último sistema apresentado nessa dissertação é a criação de matrizes auto-organizadas de colágeno tipo I, mimetizando a organização hierárquica dessa proteína no tecido ósseo. Para isso, a auto-organização das fibrilas de colágeno sobre superfícies sólidas foi mediada por um processo onde o substrato é lentamente emerso de uma solução contendo moléculas de colágeno. Essa emersão faz com que forças competitivas (fricção e tensão superficial) atuem na interface sólido-líquido-ar e promovam o alinhamento das fibrilas de colágeno auto-organizadas no menisco da solução/substrato. A estrutura dos filmes finos assim formados foi caracterizada e mostrou-se ser dependente da concentração, pH e força iônica da solução de colágeno. Filmes de colágeno altamente orientados formados por essa metodologia poderão ser utilizados como sistemas carregadores de Sr2+ através da biomineralização de hidroxiapatita. Por fim, nessa dissertação foram apresentados três sistemas distintos com um ponto comum: a atuação como matrizes carreadoras de Sr2+. Por meio da densa caracterização da composição e das propriedades superficiais, mostramos que esses sistemas são promissores para o uso como recobrimentos bioativos sobre superfícies de Ti / In the past few years, Sr2+ has been described to play a fundamental role on the bone osteogenesis, as demonstrated by in vitro and in vivo studies. Therefore, the design of bioactive coatings containing Sr2+ is an interesting approach to modify metallic implants for bone regeneration. Herein, we described the development of bio-inspired systems to act as carriers of Sr2+ in biomaterials. In the first section, Ti surfaces were modified by hybrid films containing SrCO3 and or CaCO3. The formation of hybrid films was mediated by the deposition of Langmuir-Blodgett films on the Ti surfaces. Those matrices act as a template for the organized nucleation and growth of biominerals. By this methodology, continuous and homogeneous thin films were formed on the Ti surfaces. The biological response was accessed by in vitro osteoblasts culture. The hybrid films were nontoxic to the osteoblasts and we observed that the association of SrCO3 and CaCO3 resulted in a coating displaying a synergic composition and surface properties that induced better metabolic responses on the cultured osteoblasts. In the second section, we described the synthesis of a new Sr2+-morin complex. The structure of the complex was inspired by the strontium ranelate, one of the most used drugs for osteoporosis treatment. This way, we aimed to ally the antioxidant properties of morin, a natural flavonoid compound, and the osteogenic behavior of Sr2+ to design a new bioactive compound. The chemical structure of the complex was determined by spectroscopic techniques and we observed that the complexation happens at the stoichiometry 1:1. To design bioactive coatings on Ti surfaces, we also performed the complexation between the strontium and morin directly on Langmuir monolayers. By physicochemical characterization, we identified that multilayers containing the Sr2+-morin complex can be built on solid supports. These results show that Sr2+-morin can be a promising approach to design biofunctional coatings on metallic surfaces. In the last section, we described the creation of hierarchical collagen thin films, mimetizing the structure found on bone tissue. To this, solid supports were pulled out from collagen solution at a controlled rate. In this approach, the self-templating is mediated by competing forces (i.e. surface tension and friction) that act in the meniscus placed between the solution and the support. This process allows the deposition of self-aligned collagen fibers on surfaces. The film\'s structure was characterized and is dependent on pH, pulling rate, ionic and collagen concentration of the solution. In the future, these films will be applied to create mineralized functional coatings containing Sr2+. In conclusion, the materials developed herein has an important point in common: they are different matrices to carry Sr2+ ions. By the composition and surface characterization performed herein, we believe that these materials can be applied in the design of biofunctional coatings for metallic implant surfaces

Esta tese foi desenvolvida com o objetivo de propor metodologias para análises isotópicas de Sr com quantidades reduzidas de amostras e ácidos, com aplicações em foraminíferos, carbonatos e conchas continentais. Uma abordagem metodológica às análises isotópicas de Sr envolvendo microfósseis em estudos geológicos de bacias sedimentares distintas, com uma nova proposta de metodologia em comparação às usuais já em rotina, é discutida, bem como os resultados encontrados. Um valor de consenso para o NBS-987 é proposto. A quimioestratigrafia isotópica de Sr, C e O é aplicada ao estudo de carbonatos de uma bacia sedimentar petrolífera da Venezuela. A ênfase é dada à discussão dos isótopos radiogênicos de Sr aplicados à estratigrafia isotópica, e aos isótopos estáveis C e O, aplicados a variações climáticas e definição do ambiente de deposição da seção em estudo. Foi possível caracterizar um aumento da razão de Sr87/Sr86 por carreamento de Sr continental em um mar restrito, onde se instalou a Bacia do Maracaibo. Os dados δO18 e δC13 apontam para dois grupos (clusters) e variam de -3,76 a -11, e de -1,75 a -13,87, respectivamente. Um dos clusters (de δC13 = -2,5 ± 1,0 e de δ18O = -10,0 ± 1,5) ilustra a deposição marinha homogênea em condições tropicais, enquanto o segundo cluster reflete a ciclicidade provocada pela circulação do oceano Atlântico com água de mais fria ou clima com tendência de resfriamento. Os valores δC13 entre -2,5 ± 1,0 não se encaixam com a excursão significativa do isótopo de carbono como esperado para o evento anóxico oceânico (OAE). Na última parte deste trabalho, as razões isotópicas de Sr87/Sr86, C13/C12 e O18/O16 são aplicadas à Arqueologia. Um estudo envolvendo os resultados destes isótopos em conchas carbonáticas de três sítios arqueológicos distintos da Província Arqueológica de Lagoa Santa, em Minas Gerais, é apresentado e discutido. A aplicação da técnica de isótopos de estrôncio para estudos de migração em humanos e animais de sítios arqueológicos é revisada. / This thesis has been developed in order to propose methods for isotopic analysis of Sr with small amounts of samples and acids applied to forams, carbonate rocks and continental shells. A methodological approach to the Sr isotopic analyzes involving microfossils in geological studies of distinct sedimentary basins, with a proposed new methodology as compared to the usual routine is discussed, as well as the results. A consensus value for the NBS-987 is proposed. The chemostratigraphy isotopic Sr, C and O is applied to the study of carbonates from the hydrocarbon producing Maracibo Basin, Venezuela. Radiogenic Sr isotopes applied to high resolution stratigraphy and C and O stable isotope applied to climate variation and definition of depositional environment are herein discussed for the studied section. Higher 87Sr/86Sr ratios are present as result of influxo of continental Sr in a restricted sea, where formed the Maracaibo Basin. δ18O e δ13C data are divided in two groups (clusters) ranging from -3,76 to -11 and from -1,75 to -13,87, respectively. The main cluster (δ13C = -2,5 ± 1,0 and δ18O = -10,0 ± 1,5) suggests a homogeneous marine depositon under tropical conditions, whereas the second one reflects a cyclicity associted with Atlantic ocean circulation with cololer water or clima with cooling trend. δ13C values between -2,5 ± 1,0 do not support the so-called global Ocean Anoxic Event OAE3. The emphasis is on discussion and review of stable isotopes of C and O and the possible events that would be related to the last event of the anoxic Cretaceous period known as abbreviated OAE3. In the last part of this work, the isotopic ratios of 87Sr/86Sr, 18O/16O and 13C/12C are applied to archeology. A study of the results of these isotopes in carbonate shells of three distincts archaeological Provincial Archaeological Lagoa Santa, in Minas Gerais, is presented and discussed. The application of the technique of strontium isotopes for migration studies in humans and animals from archaeological sites is reviewed.

Neste trabalho estudou-se a influência da adição do SrO no comportamento varistor do TiO2. As concentrações utilizadas de SrO foram: 0,50, 1,00, 1,50 e 2,00 mol %. O processamento empregado foi o método convencional de mistura de óxidos, onde os reagentes foram submetidos ao moinho de bolas para homogeneização, utilizando PVA como agente plastificante. A sinterização, em forno convencional ocorreu nas temperaturas de 1200, 1300 e 1400oC durante 1 h com taxa de aquecimento e resfriamento de 5oC=min. Pelas imagens de MEV foi possível observar a evolução microestrutural das amostras com o aumento da temperatura de sinterização. Relacionando análises de MEV, densidade e dilatometria, foi possível se chegar a uma temperatura de sinterização considerada ideal para aplicação em sistemas varistores de 1400oC. Nas micrografias das amostras sinterizadas a 1400oC foi possível observar uma microestrutura com características morfológicas adequadas para varistores. Juntamente com a análise de EDS, acoplada ao MEV e mapeamento de raios X, identificou-se a presença de Sr na região do contorno de grão das amostras contendo 0,50 e 1,00 mol %, sendo que com a concentração de 1,00 mol % o Sr mostrou-se distribuído de maneira mais uniforme na região do contorno de grão. Para concentrações superiores a 1,00 mol %, ocorre a precipitação do Sr além do contorno de grão, a análise de EDS e mapeamento de raios X aponta além do Sr o O, indicando a formação de SrTiO3. As medidas elétricas em corrente contínua realizadas em temperatura ambiente apontam um melhor coeficiente não linear de 5,50 para composição contendo 1,00 mol % de SrO. Para o modelamento da barreira de potencial tipo Schottky foram realizadas medidas em CC (25 - 200oC), onde encontrou-se uma melhor relação altura/largura de barreira para a composição contendo 1,00 mol % de SrO, sendo proposto um modelo de barreira de potencial. Com as medidas em corrente alternada, foi possível identificar e mensurar a contribuição do grão e do contorno de grão. Também foi realizado tratamento em atmosfera oxidante, onde foi possível obter uma considerável melhora nas propriedades varistoras, a = 8,54, com a adsorção de O2 no contorno de grão. / In this work the influence of SrO in Varistor behavior of TiO2 is assessed. The used concentrations were SrO: 0.50, 1.00, 1.50 and 2.00 mol %. The applied process used conventional method of mixing oxides, where the reactants were subjected to a ball mill for homogenization using PVA as a plasticizer. The sintering was performed in conventional oven temperatures at the temperatures of 1200, 1300 and 1400oC for 1 h with heating and cooling rate of 5oC=min. From the SEM images, it is possible to identify the microstructural evolution of samples while the sintering temperature increases. Using SEM analysis, density and dilatometry, it is possible to obtain the optimal sintering temperature applied for varistors of 1400oC. In micrographs of the sintered samples at 1400oC it is identified a microstructure with suitable morphological characteristics for varistors. By the EDS analysis coupled to SEM X-ray mapping, is identified the presence of Sr in the grain boundary region samples containing 0.50 and 1.00 mol %, and the concentration of 1.00 mol % Sr appears to be more evenly distributed in the grain boundary region For concentrations higher than 1.00 mol %, the precipitation of Sr occurs beyond the grain boundaries, and the analysis of EDS X-ray mapping show points beyond Sr and O, indicating the formation of SrTiO3. The electrical measurements in DC held at room temperature showed an optical non linear coefficient of 5.50 for the composition containing 1.00 mol % of SrO. For the potential barrier modeling type Schottky, measures were carried out in DC (25 - 200oC) where a better height/width barrier was found with the composition containing 1.00 mol % of SrO, being proposed a potential barrier model. In alternating current measurements, it was possible to identify and evaluate the grain and grain boundary contribution. It was also performed treatment in an oxidizing atmosphere, where it was possible to obtain a considerable improvement in the varistor properties, a = 8.54, with adsorption of O2 in the grain boundary.

Orientador: Prof. Dr. Flavio Leandro de Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2017. / Titanato de estrôncio é um material semicondutor interessante para aplicação em células fotoeletroquímicas. Uma via simples e de baixo custo para a preparação de fotoeletrodos de titanato de estrôncio é o método sol-gel. O método complexo polimerizado permite um controle ótimo da estequiometria e da incorporação de dopantes durante o processo. Neste trabalho, fotoanodos de titanato de estrôncio puro e dopado foram preparados usando o método sol-gel. Em primeiro lugar, fotoanodos de titanato de estrôncio puro foram produzidos e tratados termicamente a 800 °C. Em seguida, incorporaram-se os dopantes de ítrio (Y2+) e níquel (Ni2+), sendo realizado uma otimização de deposição para alcançar o melhor desempenho fotoeletroquímico. Além disso, avaliou-se a influência de um tratamento térmico em diferentes condições atmosféricas (nitrogênio e oxigênio) nas propriedades fotoeletroquímicas. Todos os fotoanodos foram analisados estruturalmente, morfologicamente e eletro/fotoeletroquimicamente. As deposições de 6 camadas e 4 tratamentos térmicos de puros e dopados, exibiram a melhor performance analisada por voltametria de varredura linear. Destacou-se os fotoanodos dopados com ítrio, apresentando a maior fotocorrente, comparado com o puro e o dopado com níquel. Adicionalmente, foram analisadas as contribuições na atividade catalítica favorecida pelo tratamento térmica adicional de 15 minutos em atmosfera rica e deficiente em oxigênio. Observou-se que o desempenho aumentou para o material puro submetido a um tratamento térmico adicional em atmosfera de oxigênio e para material dopado com ítrio e submetido a tratamento em atmosfera de nitrogênio. No entanto, fotoanodos de titanato de estrônico, nas diferentes condições de síntese e atmosfera de tratamento térmico, apresentam o desempenho fotoeletroquímico baixo. Em primeiro lugar, o intervalo de banda de titanato de estrôncio puro é muito elevado, 3,2 eV, que permite absorver uma pequena faixa do espectro da radiação solar. Por fim, sugere-se que a maior parte dos dopantes podem estar segregando nos contornos, podendo atuar como centros de recombinação, que reduz a eficiência das reações de superfície. Finalmente, os fotoanodos foram analisados eletroquimicamente através de espectroscopia impedância eletroquímica (EIS) para analisar os possíveis limitantes na performance do material. / Strontium titanate is an interesting semiconductor to be applied in photoelectrochemical cells. A simple and cost effective route to prepare strontium titanate photoelectrode is the sol-gel method. The polymerized complex method allows an optimal control of stoichiometry and the incorporation of impurities during the process. In this work, pure and doped strontium titanate photoanodes were prepared by using sol-gel method. Firstly, pure strontium titanate films were produced and heat treated at 800¿aC. Then, yttrium (Y2+) and nickel (Ni2+) dopants were incorporated. It was made a deposition optimization in order to achieve the best photoelectrochemical performance. Additionally, it was evaluated the influence of an extra heat treatment at different atmosphere (nitrogen and oxygen) on photoanodes properties. All the photoanodes were analyzed structurally, morphologically and electro/photoelectrochemically. Pure and doped strontium titanate photoanodes with 6 layer depositions and 4 time heat treatments exhibited best photocurrent than other conditions provided by linear sweep voltammetry. Yttrium-doped exhibited best photocurrent than pure and nickel-doped strontium titanate. Finally, catalytic activity of pure strontium titanate with extra heat treatment for 15 minutes in oxygen atmosphere and yttrium-doped strontium titanate with extra heat treatment for 15 minutes in nitrogen atmosphere was increased. Nevertheless, photocurrent performances of pure and modified strontium titanate films under air, nitrogen, oxygen atmosphere was very poor which can be explained by plausible hypothesis. Firstly, the band gap of pure strontium titanate is very high ¡V 3.2 eV. So, It only absorbs UV light which is only 4% of sun light. Secondly, most of the dopants may be segregated which may act as recombination centers that reduced the charge separation efficiency. Finally, polaron size of pure and doped strontium titanate under extra oxygen atmosphere decreases. Thus, resistance to charge transfer increases. Under extra nitrogen atmosphere, recombination may have increased as these films exhibited higher conductivity than films prepared under oxygen atmosphere.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseSHBSL.pdf: 7939777 bytes, checksum: 976f56d7228539a29f4b5cc193acd2c1 (MD5) Previous issue date: 2006-07-03 / Universidade Federal de Minas Gerais / xvii ABSTRACT In this work it is approached the preparation of ceramic powders and thin films of strontium-doped lead titanate with concentration of strontium varing from 0 to 100% mol, using a chemical method of synthesis, polymeric precursor method (Pechini). This method allows the sythesis in aqueous medium, in ambient atmosphere, using reactants easily available. In this way, the synthesis condicions were optimized in order to elimanate the formation of secondary phases. The powders ceramic treated in different temperatures under ambient atmosphere was studied by differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR), micro-Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), that allowed the identification of the crystalline phases, lattice parameters and crystallite size. A phase transition from tetragonal to cubic was observed in this system as the stontium concentration increases in the (Pb1-xSrx)TiO3. A pseudo-cubic phase was observed for x=0.5, indicanting the complete solid solubility of the system. Thin films were obtained by using spin coating of the polymeric solution on Pt/Ti/SiO2/Si substrates using a rotation speed of 7600 rpm for 30 s and calcining at 600°C for 4 h. The effect of the substituint ion in the microstructure and morphology of those films was discussed through a systematic and detailed study using XRD, FTIR, micro-Raman spectroscopy, optical microscopy and atomic force microscopy (AFM); where it was verified that addition of strontium in the PT lattice resulted in decrease of avarage grain size of those films. / xvi Neste trabalho é abordada a preparação de pós cerâmicos e filmes finos de titanato de chumbo e estrôncio com concentração de estrôncio variando de 0 a 100% em mol, utilizando-se um método de síntese química, o método dos precursores poliméricos (método Pechini). Esse método permite a síntese em meio aquoso, ao ambiente, com a utilização de reagentes facilmente disponíveis. Para isto, otimizou-se as condições de síntese de modo a eliminar a presença de fases sencundárias. Os pós cerâmicos tratados termicamente em diferentes temperaturas sob atmosfera ambiente foram estudados por calorimetria diferencial exploratória (DSC), difração de raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho (FTIR), espectroscopia micro-Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET), que permitiram a identificação das fases cristalinas, parâmetros de rede e tamanho de cristalitos. A transição de fase tetragonal para cúbica foi observada nesse sistema com o aumento da concentração de estrôncio no (Pb1-xSrx)TiO3. A fase pseudo-cúbica foi observada para x=0,5, indicando completa a solubilidade no sistema. Filmes finos foram obtidos por spin coating por deposição da solução polimérica em substratos de Pt/Ti/SiO2/Si rotacionados a 7600 rpm por 30 s e calcinação a 600°C por 4 h. Foi discutido o efeito do íon substituinte na microestrutura e morfologia desses filmes através de um estudo sistemático e detalhado utilizando-se DRX, espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), microscopia óptica e microscopia de força atômica (AFM); onde verificou-se que a introdução de estrôncio na matriz de PT resulta em uma diminuição do tamanho médio de grãos desses filmes.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3746.pdf: 9059609 bytes, checksum: c95f0706f98556133e528134646683ad (MD5) Previous issue date: 2011-02-08 / Universidade Federal de Sao Carlos / In the last years, the luminescent emissions of SrMoO4 have been investigated for technological applications in solid-state lasers, light emission diodes, cell phone displays and lamps. In terms of synthesis routes, the hydrothermal systems have received special attention of the scientific community because of the versatility in the formation and crystallization processes of ceramic oxides at low temperature conditions (from 100 °C to 250 °C). Besides the reduced costs and environmentally friendlies, these methods are able to allow a control on the morphologies and particle sizes. Hence, in this research, SrMoO4 powders were synthesized by the co-precipitation reaction and processed in conventional and microwave-hydrothermal systems at 140 °C for 2 h. Thus, it was analyzed the influence of the hydrothermal conditions and the different strontium precursors on the optical and morphological properties of these powders. As experimental results, the X-ray diffraction patterns and the Raman-active vibration modes proved that all powders have a scheelite-type tetragonal structure. Diffraction peaks associated to the secondary phases were only identified in the samples prepared with strontium carbonate. The Rietveld refinements suggested the existence of distortions on both [SrO8] and [MoO4] clusters. The typical bending symmetric and stretching anti-symmetric modes between the O-Mo-O bonds were detected by the infrared spectroscopy. The field-emission gun scanning electron microscopy images revealed that the distinct strontium precursors as well as the hydrothermal conditions were able to change the microcrystal shapes. The adsorption/desorption isotherms showed profiles of type IV with hysteresis curves similar to the H3, suggesting the predominance of slit-like vacant spaces between the particles. The ultravioletvisible absorption spectra indicated the presence of intermediary energy levels within the band gap, which are arising from structural defects in the materials. xvi When excited with 350 nm wavelengths, all samples exhibited broad band photoluminescence emissions. Moreover, the profiles of these spectra were influenced by the precursors and/or hydrothermal treatments. / Nos últimos anos, as emissões luminescentes do SrMoO4 têm sido investigadas para aplicações tecnológicas em lasers de estado sólido, diodos emissores de luz, displays de telefones celulares e lâmpadas. Em termos de rotas de síntese, os sistemas hidrotérmicos têm recebido especial atenção da comunidade científica por causa da versatilidade nos processos de formação e cristalização de óxidos cerâmicos em baixas temperaturas (de 100 °C a 250 °C). Além dos custos reduzidos e ambientalmente corretos, esses métodos são capazes de permitir um controle sobre as morfologias e os tamanhos de partícula. Por isso, nesta pesquisa, pós de SrMoO4 foram sintetizados pela reação de co-precipitação e processados no sistema hidrotérmico convencional e de microondas em 140 °C por 2 h. Deste modo, foram analisados as influências das condições hidrotérmicas e dos diferentes precursores de estrôncio nas propriedades ópticas e morfológicas destes pós. Como resultados experimentais, os padrões de difração de raios X e os modos vibracionais Raman ativos provaram que todos os pós têm uma estrutura tetragonal do tipo scheelita. Picos de difração associados a fases secundárias foram somente identificados nas amostras preparadas com carbonato de estrôncio. Os refinamentos de Rietveld sugeriram a existência de distorções sobre ambos os clusters de [SrO8] e [MoO4]. Os modos típicos de flexão simétricos e de estiramento anti-simétricos entre as ligações O-Mo-O foram detectados pela espectroscopia de absorção na região do infravermelho. As imagens de microscopia eletrônica de varredura com canhão de elétrons por emissão de campo revelaram que os distintos precursores de estrôncio, bem como as condições hidrotérmicas, foram capazes de modificar a forma dos microcristais. As isotermas de adsorção/dessorção mostraram perfis do tipo IV com curvas de histerese similares a H3, sugerindo a predominância de espaços vazios como fendas entre as partículas. Os xiv espectros de absorção nas regiões do ultravioleta e visível indicaram a presença de níveis de energia intermediários dentro do band gap, os quais são provenientes de defeitos estruturais nos materiais. Quando excitadas com comprimentos de onda de 350 nm, todas as amostras exibiram emissões fotoluminescentes de banda larga. Além disso, os perfis destes espectros foram influenciados tanto pelos precursores quanto pelos tratamentos hidrotérmicos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4880.pdf: 8231818 bytes, checksum: 71e05c6685d449e6e38076d19bad8c21 (MD5) Previous issue date: 2012-10-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work it was investigated the influence of the temperature, time of heat treatment, and the variation of the Eu3+ concentration into the SrWO4 framework related to their structural, morphological and photoluminescent properties. Thus, strontium tungstates, SrWO4, have attracted considerable attention, mainly in the development of researches aiming their utilization as new electro-optic displays, due to their photoluminescent properties. The study of the crystalline scheelite structures promotes the comprehension of their photoluminescent properties. The SrWO4:Eu3+ powders were characterized using the techniques of Thermal Analysis (TG/DTA/DSC), powder X-ray Diffraction (DRX), Rietveld Refinement, Micro-Raman analysis (MR), morphology and determination of the elements by EDSX, absorption in the ranges of ultraviolet-visible (UV-vis.) and infrared (IR), as well as photoluminescence (PL) and lifetime of the Eu3+ ion, X-Ray Photoelectrons Spectroscopy (XPS), and X-Ray absorption (XANES). The TG/DSC analysis showed that the SrWO4:Eu3+ powders were obtained at about 800 oC, being confirmed by XRD, assigned as the scheelite phase of the tetragonal type. The MR and IR spectra indicated only one tetrahedron [WO4] type, and ordering at short distance. The EDSX and XPS analysis indicated the SrWO4:Eu3+ materials are essentially formed by the Sr, W, O and Eu elements presenting, respectively, 2+, 6+, 2- e 3+ as oxidation number. These results were also confirmed by XANES, showing the Eu ion presents 3+ as main oxidation number. The study of the photoluminescent properties showed the electric-dipole 5D0→7F2 transition in the emission spectra is dominant, indicating the Eu3+ ion is positioned in a site without inversion center. The ratios of the 5D0→7F2/5D0→7F1 bands showed the Eu3+ ions are located in a low symmetry environment. The results of emission quantum efficiencies (η) and lifetime (τ) showed a kind of dependence of the temperature effect, time of heat treatment, and variation of the Eu3+ in the SrWO4 framework, indicating the processing conditions at 800 oC and 8 hours are the ideal ones to the obtention of these materials. The sample presenting 2% of Eu3+ showed the higher relative intensity having as well as higher lifetime and emission quantum efficiencies related to the other samples. / Neste projeto foram investigadas influências da temperatura, do tempo de tratamento térmico e da variação da concentração do íon Eu3+ na rede de SrWO4, em relação às propriedades estruturais, morfológicas e luminescentes. Assim, tungstato de estrôncio, SrWO4, têm atraído considerável atenção, particularmente no desenvolvimento de pesquisas para sua utilização em novos dispositivos eletroópticos, devido às suas propriedades fotoluminescentes. Os estudos das estruturas cristalográficas das scheelitas contribuem para o entendimento de suas propriedades fotoluminescentes. Os pós de SrWO4:Eu3+ foram caracterizados utilizando-se as técnicas de análises térmicas (TG/DTA/DSC), difração de raios X (DRX), cálculos de refinamento de Rietveld, análise de Micro-Raman (MR), morfologia e mapeamento de elementos por EDSX, espectroscopia de absorção nas regiões do ultravioleta-visível (UV-Vis), infravermelho (IV), fotoluminescência (FL) e tempo de vida do íon Eu3+, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) e absorção de raios X (XANES). As análises de TG/DSC mostraram que os pós de SrWO4:Eu3+ foram formados em aproximadamente 800 oC, sendo confirmado pelo DRX e atribuídos à fase scheelita do tipo tetragonal. Os espectros de MR e IV indicaram apenas um tipo de tetraedro [WO4], e ordenamento a curta distância. As análises de mapeamento por EDSX e XPS indicaram que os materiais SrWO4:Eu3+ são formados essencialmente pelos elementos Sr, W, O e Eu, com número de oxidação 2+, 6+, 2- e 3+, respectivamente. Também sendo confirmado através da análise XANES que comprovou que o número de oxidação do íon Eu é predominantemente igual a 3+. Os estudos das propriedades fotoluminescentes mostraram que a transição de dipolo elétrica 5D0→7F2 foi dominante indicando que o íon Eu3+ ocupa um ambiente sem centro de inversão. Os cálculos das relações das áreas relativas das transições 5D0→7F2/5D0→7F1, comprovaram que o íon Eu3+ está localizado em ambiente de baixa simetria. Os cálculos de eficiência quântica (η) e tempo de vida (τ) mostraram certa dependência do efeito da temperatura, do tempo de tratamento térmico e da variação da concentração do íon Eu3+ na rede do SrWO4, indicando que a temperatura de 800 oC e o tempo de 8 h de tratamento foram as condições ideais para a obtenção deste material. A amostra contendo 2% de Eu3+ apresentou uma maior intensidade relativa, com valores de tempo de vida e eficiência quântica superiores em relação às demais amostras.