Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6338.pdf: 4271187 bytes, checksum: 2fab2f3efbbab6dc48faa563208e3ee0 (MD5) Previous issue date: 2014-08-26 / Financiadora de Estudos e Projetos / This work was studied the magnetic and electrical properties of particulate multiferroic composite Pb (Zr0,52Ti0,48) O4 / CoFe2O4 (PZT / CFO) (0-3 type) prepared by the polymeric method of Pechini and sintered by ultra-rapid method in microwave and conventional oven, with two molar concentration (80/20 and 50/50). These samples were characterized by ferroelectricity measurements as a function of applied electric field. And magnetization, magnetostriction and magnetoelectric effect as a function of magnetic applied. The main goal of our study was to analyze and characterization of the magnetic and magnetoeletric dependence of particulate composites PZT / CFO, where these samples exhibits two different grains size distribution of cobalt ferrite when compared of grain size average of PZT matrix, with two methods of sintering. We observed these samples present a dependence of the magnetic properties with the methods of sintering and the average grain size of ferrimagnetic phase. This effect was observed in the electric polarization of the ferroelectric PZT. In addition, differences were observed in the magnetic properties 5K and 300K, especially in the coercive field, for samples of cobalt ferrite and composite PZT / CFO 50/50, associated to differences of apparent densities. / Nesta dissertação foram estudadas as propriedades magnéticas e elétricas do compósito multiferróico particulado de Pb(Zr0,52Ti0,48)O4/CoFe2O4(PZT/CFO) tipo 0-3 preparado pelo método polimérico de Pechini e sinterizado pelo método ultra-rápido em forno microondas e em forno convencional, nas relações molares 80/20 e 50/50. Foram realizadas medidas de ferroeletricidade em função do campo elétrico, magnetização em função do campo magnético, medidas de magnetoestricção e do efeito magnetoelétrico. O foco principal do nosso estudo foi análise e caracterização da resposta magnética e magnetoelétrica dos compósitos particulados PZT/CFO, levando-se em conta a contribuição da distribuição de dois tamanhos de grãos médios bem definidos da ferrita de cobalto, em relação ao tamanho do grão médio da matriz de PZT, comparando os métodos de sinterização. Observamos que, tanto nas amostras de ferrita de cobalto quanto nas amostras de compósitos, existe uma dependência das propriedades magnéticas com os métodos de sinterização e o tamanho do grão médio da fase ferrimagnética. Este efeito também foi observado na resposta da polarização elétrica, da fase ferroelétrica de PZT. Além disso, foram observadas as diferenças nas propriedades magnéticas a 5K e 300 K, principalmente, no campo coercivo, para as amostras de ferrita de cobalto e os compósitos de PZT/CFO 50/50, atribuídas às diferenças das densidades aparentes.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseSRL.pdf: 5597545 bytes, checksum: ba3b12c266e4cbad41c1220532fc8273 (MD5) Previous issue date: 2006-09-15 / In this project about STUDY OF THE STRUCTURE ELECTRONIC OF THE PbTiO3 MATERIAL is presented results, discussions and conclusions to respect of the use of theoretical-computational chemistry in the modeling of structures type Perovskites at applications in the eletro-electronic area. It was used ab initio methodology and the Density of Funcional Theory (DFT) to calculate the structure electronic of the PbTiO3 (PT) e Pb1-xMxTiO3 (M = Ca, Sr e Ba) materials. It was idealized this propose due to need of better understanding the influence of the surface, the substitution of atoms and defects in the lattice ceramic type Perovskites and anticipate tendencies through modeling of these materials. The density of states (DOS), bands structure, Mulliken charges, polarization and chemical potential were used to analysis of these systems. / A presente tese sobre o Estudo da estrutura eletrônica do material PbTiO3 apresenta resultados, discussões e conclusões a respeito do uso de química teórica computacional para modelar estruturas tipo Perovskita com aplicações na área de eletro-eletrônico. Essa área mais especificamente é voltada para memórias ferroelétricas (FRAM). Como em qualquer estudo químico a estrutura molecular em questão é de fundamental importância para o desenvolvimento do projeto. Para a propriedade de ferroeletricidade a influência da superfície da partícula e da transformação da fase do sólido, por meio de adições de átomos causa modificações na simetria local. Essa simetria local se encontra no átomo de Ti sendo denominado formador da rede para os titanatos. Os átomos de Pb, Ca, Sr e Ba são especificados como modificadores da rede. Idealizou-se essa proposta devido à necessidade do melhor entendimento da influência dos fatores: superfície, substituição de átomos e defeitos na estrutura eletrônica das cerâmicas do tipo Perovskitas para prever tendências por meio de modelos para esses materiais. Está implícito nesse trabalho o uso do efeito Jahn- Teller para entender o conceito de ordem-desordem local, responsável por propriedades como a fotoluminescência a temperatura ambiente em sólidos amorfos; aqui chamados sólidos desordenados. Esses matérias têm grande possibilidade de aplicação em dispositivos tipo LED´s (Light Emission Devices). Utilizou-se método ab initio e a Teoria do Funcional de Densidade (DFT) com o potencial B3LYP para o cálculo da estrutura eletrônica dos materiais PbTiO3 (PT) e Pb1-xMxTiO3 (M = Ca, Sr e Ba). Para isso utilizaram-se resultados como a densidade de estados (DOS) que é a estatística das contribuições dos orbitais atômicos (autovetores) em cada orbital cristalino (autovalor). A análise da estrutura de bandas é a distribuição dos níveis de energia do sólido entre suas regiões simétricas (Zonas de Brilloun). Cargas de Mulliken é uma forma de se estimar a carga dos átomos do material. O dado de polarização entre átomos está restrito ente dois átomos; e o potencial químico foi estimado pela energia de Fermi do sistema a temperatura de zero Kelvin que, no presente nível de cálculo, coincide com a energia da última banda de valência do sistema em investigação.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2515.pdf: 4557613 bytes, checksum: c3916031d7dc44fe74b7e17358d4d80d (MD5) Previous issue date: 2008-01-25 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work the compounds LaNiO3 (LNO) and La0,5Sr0,5CoO3-δ (LSCO) were synthesized for application as oxide electrodes in thin films and the compound Pb1-xCaxTiO3 (PCT10) was synthesized as a material with a ferroelectric property. These compounds were synthesized by the Polymeric Precursor Method. This method makes the synthesis in aqueous medium possible, in the open air, using easily available reagents. The thin films were deposited for spin coating on substrates of Pt/Ti/SiO2/Si. The thermic treatment temperature for the crystallization was of 700°C for 2 h, using Air and Oxygen atmospheres, separately. The structural and morphological characterization of the films presents a transition from tetragonal phase to pseudocubic in accordance with the base electrode used. Electrical measurements for the PCT10 film crystallized in Air, showed dielectric constant of 166 for PCT10 deposited on Pt, 189 for PCT10 deposited on LNO and 112 for PCT10 deposited on LSCO. And the values of dielectric loss, measured at 100 kHz frequency, were 0,018, 0,023 and 0,189, respectively. For films annealed in Oxygen atmosphere these values were 627 for PCT10 on PT, 503 on LNO and 534 on LSCO. And the values of dielectric loss were 0,031, 0,089 and 0,122, respectively. Values of remaining polarization (2Pr) for films annealed in Air were of 11,38 μC/cm2 for PCT10 on Pt, 7,69 for PCT10 on LNO and 11,35 for PCT10 on LSCO and coercive field (Ec) 257,18, 187,11 and 217,18 kV/cm, respectively. The fatigue measurements presented a high degradation for films annealed in Air after 108 cycles and a very good performance for films annealed in O2 with emphasis on film of PCT10 deposited on LNO wich did not show fatigue after 108 cycles of polarization. These results suggest the viability of the oxide electrodes for ferroelectric films. / Neste trabalho foram sintetizados os compostos LaNiO3 (LNO) e La0,5Sr0,5CoO3-δ (LSCO) para aplicação como eletrodos óxidos em filmes finos, e o composto Pb1-xCaxTiO3 (PCT10) um material com propriedade ferroelétrica. Esses compostos foram sintetizados utilizando-se o Método dos Precursores Poliméricos. Esse método permite a síntese em meio aquoso, ao ambiente, com a utilização de reagentes facilmente disponíveis. Os filmes finos foram depositados por spin coating sobre substratos de Pt/Ti/SiO2/Si. A temperatura de tratamento térmico para a cristalização foi de 700°C por 2 h utilizando-se atmosferas de Ar e Oxigênio separadamente. A caracterização estrutural e morfológica dos filmes apresenta uma transição de fase de tetragonal para pseudocúbica de acordo com o eletrodo de base utilizado. Os resultados de medidas elétricas para os filmes de PCT10 cristalizados em ar apresentaram valores de constante dielétrica de 166 para o PCT10 depositado sobre Pt, 189 para o PCT10 depositado sobre LNO e 112 para o PCT10 depositado sobre LSCO e os valores de perda dielétrica são 0,018, 0,023 e 0,189 respectivamente medidos à freqüência de 100 kHz. Para os filmes tratados em atmosfera de Oxigênio esses valores são 627 para PCT10 sobre Pt, 503 sobre LNO e 534 sobre LSCO e os valores de perda dielétrica são 0,031, 0,089 e 0,122 respectivamente. Os valores de polarização remanescente (2Pr) para os filmes tratados em Ar foram de 11,38 μC/cm2 para PCT10 sobre Pt, 7,69 para PCT10 sobre LNO e 11,35 para PCT10 sobre LSCO e campo coercitivo (Ec) 257,18, 187,11 e 217,18 kV/cm, respectivamente. Para os filmes tratados em O2 Os valores de polarização remanescente (2Pr) Foram 11,23, 9,90 e 7,56 e os campos coercitivos foram 187,38, 143,90 e 89,00 respectivamente. As medidas de fadiga por polarização apresentaram uma degradação alta para os filmes tratados em ar após 108 ciclos e um desempenho muito bom para os filmes tratados em O2 destacando-se o filme de PCT10 depositado sobre LNO que não apresentou fadiga após 108 ciclos de polarização. Esses resultados sugerem a viabilidade dos eletrodos óxidos como eletrodos de base para filmes ferroelétricos

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3352.pdf: 8330962 bytes, checksum: aad7e74a3e681e9dd73aaf69dcf75e28 (MD5) Previous issue date: 2006-11-13 / Universidade Federal de Minas Gerais / Ferroelectric materials have a vast application in modern industry as data storage devices. Some of this materials, as the ferroelectric oxides class ABO3, have phase transitions with the alteration of of the lattice modifiers concentration ("A"). The aim of this work was to study the tetragonal to cubic phase transition in (Pb,Ca)TiO3 ferroelectric solid solution with a experimental and theoretical view point. The powders and thin films were achieved by the polymeric precursor method and characterized by X ray diffraction, Raman spectroscopy, capacitance vs voltage and capacitance vs frequency electrical measurements on thin films. The theoretical results were obtained by periodic quantum-mechanical calculations of (Pb,Ca)TiO3 structure in discrete compositions, applying the density functional theory (DFT) for the calculations in CRYSTAL98r code. The comparison of theoretical and experimental results pointed that the solid solution starts from a ferroelectric tetragonal structure to a paraelectric cubic structure with the increase of calcium relative content and, albeit cubic in calcium concentrations above 40%, the perovskite structure conserve a local disorder of titanium atom in the perpendicular direction relative to the unit cell z axis. This local disorder was confirmed by the appearing of characteristics vibrational modes in Raman spectrum of the oxide powders of the higher symmetry. The theoretical results suggest that Ti-O bonds in the oxides posses a great influence in the unit cell electronic densities distribution. The X-ray diffraction profiles of (Pb,Ca)TiO3 reveal that the relative intensities of (hkl) plans of tetragonal structure obeys a first order exponential decay function with the increase of calcium concentration on the PbTiO3 structure. The ferroelectric experiments in thin films show a decrease of relative dielectric permittivity with calcium incorporation due the structural modifications imposed by alkaline cation increase. The thin films displayed formation of space charges, perceived in the degradation of capacitance vs voltage profile in low application frequencies of the reversal electric field. / Os materiais ferroelétricos possuem uma vasta aplicação na indústria moderna como dispositivos de armazenamento de informação. Muitos destes materiais, como os óxidos ferroelétricos da classe ABO3, possuem transições de fase estrutural com a variação da concentração dos cátions modificadores de rede ("A"). O objetivo deste trabalho foi estudar a transição de fase composicional tetragonal-cúbica da solução sólida ferroelétrica (Pb,Ca)TiO3 sob o ponto de vista experimental e teórico. Os pós e filmes finos foram obtidos a partir do método dos precursores poliméricos e caracterizados pelas técnicas de difração de raios X, espectroscopia Raman, medidas elétricas de capacitância vs voltagem e capacitância vs freqüência dos filmes finos. Os resultados teóricos foram obtidos por cálculos mecânico-quânticos periódicos da estrutura (Pb,Ca)TiO3 em diferentes composições, utilizando a teoria do funcional de densidade (DFT) para o cálculo no programa CRYSTAL98r. A comparação de dados teóricos e experimentais sugerem que a solução sólida parte de uma estrutura tetragonal ferroelétrica para uma estrutura cúbica paraelétrica com o aumento da concentração relativa de cálcio na solução sólida e que, embora cúbica em concentrações relativas de cálcio acima de 40%, a estrutura perovisquita mantém uma desordem local do átomo de titânio central na direção perpendicular ao eixo z, que pode ser confirmada pela manutenção de picos característicos no espectro Raman dos pós na estrutura de maior simetria. Os resultados teóricos indicam que a ligação Ti-O possui uma grande influência na distribuição de densidade eletrônica. Os resultados de difração de raios X dos óxidos (Pb,Ca)TiO3 indicam que a intensidade relativa de difração dos planos que definem uma estrutura tetragonal diminuem com aumento da concentração relativa de cálcio na estrutura (aumento de simetria) obedecendo uma equação de decaimento exponencial de primeira ordem. As medidas ferroelétricas nos filmes finos apontam uma diminuição no valor da permissividade dielétrica relativa com o aumento de cálcio na rede do PbTiO3 devido a mudança estrutural provocada pela incorporação do cátion alcalino. Os filmes finos apresentaram a formação de cargas espaciais, observadas na degradação das medidas de capacitância vs voltagem em baixa freqüência de aplicação do campo elétrico.

A evolução do potencial de superfície de amostras dielétricas é calculada através da resolução de modelos teóricos pelo método numérico de diferenças finitas. São considerados os fenômenos de polarização elétrica, condutividade intrínseca, injeção de carga espacial, dissociação iônica no volume da amostra e difusão de moléculas, através da superfície da amostra, as quais podem se dissociar no volume. A subida do potencial de superfície é calculada para cada caso e também são discutidas as situações nas quais se consideram a ocorrência de dois fenômenos. Procura-se, com a ajuda dos modelos desenvolvidos, interpretar o comportamento geral da subida do potencial em função do tempo para amostras ferroelétricas (polímero PVDF-beta e copolímero P(VDF-TrFE)) e amostras não ferroelétricas (polímero PVDF-alfa). / The finite-difference method has been employed for the determination of the surface potencial buildup of dielectric samples. In the models several processes have been considered such as the electric polarization, intrinsic conductivity, space charge injection, ionic dissociation and diffusion of molecules which dissociates in the sample bulk. The surface potential has been determined for each case considering two different phenomena. The models developed throughout the work are used for interpreting surface potential buildup curves of ferroelectric materials (PVDF-beta and P(VDF-TrFE) copolymers) and also of non-ferroelectric PVDF-alfa samples.

A técnica do triodo de corona com corrente constante foi utilizada para carregar amostras de PVDF na fase &#945, acompanhando a evolução do potencial de superfície durante o carregamento. Com essa técnica foi possível não só obter a fase &#945p a partir da fase &#945 como também analisar o comportamento elétrico de ambas as fases. Os resultados obtidos em ambiente úmido mostram que a forma geral das curvas de potencial nas amostras carregadas com corona positiva e negativa são similares, ou seja, no início do carregamento tem-se um salto inicial, continua crescendo numa taxa mais lenta até alcançar um valor máximo de potencial e a partir deste valor decai para um regime estacionário. Os valores de potenciais alcançados na superfície da amostra não foram suficientes para gerar campos elétricos da ordem 1.5MV/cm, requeridos para induzir uma transição para a fase &#945p. Apesar de ocorrerem mudanças no comportamento elétrico durante os carregamentos, nenhuma mudança na estrutura das amostras foi detectada, usando a técnica de difratometria de raios-X. Em ambiente seco foi verificado que, durante o carregamento, o potencial na superfície da amostra alcançava valores altos quando comparado aos obtidos em ambiente úmido. Verificou-se também, que as amostras apresentavam enrugamento, característicos de materiais poliméricos. As mudanças ocorridas devido ao carregamento foram detectadas pela técnica de raios-X, confirmando a mudança de estrutura para &#945p. O comportamento ferroelétrico das amostras na fase &#945p, foi identificado pela curva de evolução do potencial de superfície, onde se avalia a quantidade de polarização ferroelétrica adquirida. As mudanças de estrutura e das propriedades elétricas em ambiente seco foram irreversíveis. / The constant current corona triode was used for charging &#945-PVDF samples and monitoring their surface potential buildup during poling. It is shown that the method allows one to obtain the polar &#945p form of PVDF from the non-polar &#945-form and also to analuse electrical characteristics of both forms. The experimental results obtained with samples under humid conditions show a similar behavior for positive and negative corona. There is na initial steep increase in the surface potential which then increases passing through a maximum value, and decreases until a steady state is reached. The maximum values attained are not sufficiently high to attain electric fields of around 1.5MV/cm required for causing a phase change from &#945 to &#945p. Furthermore, no change in the structure of the samples is noted in X-ray diffractograms. For measurments carried out under dry conditions, on the other hand, the sample surface potential attain much higher values. The samples become wrinkled after being submitted to these high electric fields (&#62 1.5MV/cm), and this is characteristic of ferroelectric materials. The change to &#945p from samples is confirmed by the structural changes exhibited in X-ray diffractograms. The ferroelectric behavior of the &#945p samples is further identified by the surface potential buildup, from which the remanent polarization can be inferred. The structural as well as the electric changes caused by the corona charging are found to be irreversible.

Desenvolveu-se um sistema para medir a constante dielétrica complexa de amostras dielétricas, de construção simples, versátil e de baixo custo. A medida é feita aplicando-se uma tensão senoidal e fazendo-se a aquisição do sinal aplicado e do sinal da resposta elétrica (carga elétrica). Emprega-se uma placa A/D para a aquisição de dados com taxa de amostragem de 100 Ksamples/seg e através da transformada de Fourier discreta destes sinais determina-se a impedância complexa da amostra, a partir da qual calcula-se a constante dielétrica complexa. A placa utilizada e o circuito de medida da carga elétrica introduzem defasagens indesejáveis nos sinais, cujas correções são feitas através de programa no computador usado para aquisição dos sinais. O sistema mostra um desempenho similar àqueles dos equipamentos comerciais para freqüências no intervalo de 0,1H.z a 1KHz, sendo testado com componentes resistivos e capacitivos e posteriormente em amostras de Teflon FEP, poli(fluoreto de vinilideno) e seus copolímeros com trifluoretileno. O sistema também foi utilizado para medir o deslocamento elétrico nos polímeros ferroelétricos sob a aplicação de campos elevados. Neste caso determinaram-se as curvas de histerese dielétrica e os deslocamentos de primeira, segunda e terceira ordem. / A low cost and a simple experimental system for measuring the complex dielectric constant of dielectric samples were developed. Measurements were performed measuring the electric charge response resulting from the application of a sinusoidal voltage. The system was based on an A/D acquisition board with sampling rate of 100 Ksamples/sec. The complex impedance was calculated using the discrete Fourier transform from which the complex dielectric constant was found. The phase differences introduced by the A/D board and the amplifiers circuits were connected by software. The setup showed that the results are comparable to that ones obtained with commercial impedance analyzers in the range of frequencies between 0.1 Hz and 1 KHz. Such measurements were obtained using resistors and/or capacitors and also using samples of Teflon FEP, PVDF and its copolymers with trifluorethylene. The setup was also capable to measure the electric displacement in ferroelectric polymers submitted to high fields. Hysteresis loops and the nonlinear electric displacement of first, second and third order were measured.

O comportamento da condutividade induzida por radiação-X (RIC) em copolímeros P(VDF/TrFE) de razões molares 60/40 e 70/30 em suas fases ferroelétrica (temperatura ambiente) e paraelétrica (acima de 110°C), foi estudado para diferentes condições ambientais. Foi observado que a RIC depende fortemente sobre a conformação molecular do polímero. Variaram-se parâmetros experimentais como campo elétrico aplicado, taxa de dose, atmosfera ambiente e, principalmente a temperatura. Medidas auxiliares como correntes termoestimuladas, calorimetria diferencial, espectroscopias infravermelho, ressonância eletrônica paramagnética, difração de raios-X, etc..., deram contribuições no sentido de entender modificações estruturais e morfológicas do material devido à radiação. Para análise dos resultados da condutividade induzida (RIC), foi usado o modelo de transporte em meios dispersivos desenvolvido por Arkhipov e colaboradores. Por meio de ajustes teórico-experimentais obtivemos parâmetros importantes do material como, a mobilidade dos portadores gerados, o coeficiente de recombinação, o parâmetro dispersivo, bem como a energia de geração de pares. / The behavior of the radiation induced conductivity (RIC) by X-rays in P(VDF/TrFE) copolymers of 70:30 and 60:40 molar ratios, in their ferro and paraelectric phases, were studied in different environments. It was observed that the RIC depends strongly on the molecular conformation of the polymer. For the experiments several parameters were varied as the external applied field, the dose rate, the atmosphere and mainly the temperature. Auxiliar measurements as thermal stimulated currents, differential scanning calorimetry, EPR and IR spectroscopy, X-ray diffraction, etc..., were used in the sense to supply additional information about morphological and structural variations of the material due to the irradiation. For a complete analysis of the radiation induced conductivity results a dispersive transport model developed by Arkhipov et al was used. From the theoretical experimental fitting we obtained important parameters of the material: carrier mobility, recombination coefficient, dispersive parameter Q, as well as the pair-generation energy.

Os objetivos deste trabalho foram a implantação e a otimização da técnica de sinterização a laser de corpos cerâmicos, o estudo da cinética do processo e a avaliação de propriedades físicas dos compostos Bi4Ti3O12 e Bi4Ge3O12 sinterizadas a laser, em comparação com as cerâmicas processadas em forno convencional. A escolha dos materiais baseou-se em seu potencial de aplicação: o Bi4Ge3O12 como dispositivo cintilador e o Bi4Ti3O12 como cerâmica eletrônica. A sinterização a laser mostrou-se eficiente para estes materiais, produzindo cerâmicas com densidade superior a 98 % e pequeno tamanho de grão. A combinação de pré-aquecimento e subida gradual da potência do laser evitou gradientes de temperatura e taxas de aquecimento excessivos, e reduziu consideravelmente a incidência de trincas e a porosidade nas cerâmicas. No estudo cinético da sinterização a laser, registraram-se energias de ativação inferiores às observadas no processamento convencional, exceto para o BIT no estágio final de sinterização, e os resultados sugerem um adiantamento no processo de sinterização, provocado por efeito da irradiação a laser. A caracterização física do BIT foi feita por espectroscopia de impedância e medidas de histerese ferroelétrica. Comparado à cerâmica convencional, o corpo cerâmico sinterizado a laser apresentou condutividade elétrica 3 vezes menor na região de bulk, maior permissividade dielétrica acima de 300 °C, com igual perda dielétrica, mesmo campo coercitivo e polarização remanescente 35 % superior. A caracterização física do BGO foi feita por medidas de absorção óptica, radioluminescência e termoluminescência. Os resultados mostraram que a cerâmica de BGO sinterizada a laser possui grau de transparência 50 % maior, densidade de defeitos estruturais 2 vezes menor, eficiência levemente superior e mesmo dano por radiação, se comparada à cerâmica sinterizada em forno elétrico. Os resultados obtidos foram interpretados com base na escala de tempo característica da sinterização a laser, que afeta a formação e distribuição dos defeitos durante o processo, e resulta em cerâmicas com microestrutura diferenciada. / The goals of this work were the implantation and optimization of the laser sintering technique for ceramic bodies, the kinetic study of the process and the evaluation of the physical properties of the laser sintered compounds Bi4Ti3O12 and Bi4Ge3O12, compared to ceramics sintered in conventional furnace. The choice of the materials was based on their potential applications: Bi4Ge3O12 as scintillator device and Bi4Ti3O12 as an electronic ceramic. Laser sintering showed to be efficient for these materials, producing ceramics with density higher than 98 % and small grain sizes. The combination of pre-heating with a gradual rising of the laser power prevented excessive temperature gradient and heating rate, and reduced considerably the incidence of cracks and pores in the ceramics. The kinetic study of the laser sintering revealed lower activation energies than that observed in the conventional processing, except for BIT ceramics during the final stage of sintering. The results suggest that the laser irradiation anticipates the stages of the sintering process. The physical characterization of BIT was done through impedance spectroscopy and ferroelectric hysteresis measurements. Compared to the conventional sample, this material presented bulk electrical conductivity 3 times smaller, higher dielectric permittivity above 300 °C, comparable dielectric loss, the same coercive field and 35 % higher remanent polarization. The physical characterization of BGO was done through optical absorption, radioluminescence and thermoluminescence measurements. The results showed that the transparency of the laser sintered BGO ceramic was 50 % higher than the transparency of the conventional BGO ceramic, the density of structural defects is 2 times lower, the radiation damage levels are comparable and the overall scintillating efficiency is slightly higher. The obtained results were interpreted on the basis of the time scale of the laser sintering, which affects the formation and distribution of defects during the process, and results in a particular microstructure.

Orientador: Paulo Roberto Bueno / Coorientador: Marcio de Sousa Goes / Banca: Assis Vicente Beneditti / Banca: Antonio Aparecido Pupim Ferreira / Banca: Marcelo Mulato / Banca: Lupis Fernando Quintino Pereira Marchesi / Resumo: Dentro da eletroquímica, o estudo de reações de transferência de elétrons (TE) pode ser explorado por meio de eletrodos de ouro modificados com monocamadas auto-organizadas (SAMs), visto que elas são capazes de modificar as propriedades físico-químicas superficiais e controlar a cinética de TE. Este trabalho investigou as reações de TE em eletrodos de ouro modificados com SAMs eletroativas. Especificamente, foi estudado a cinética de TE em SAMs de 11-ferrocenil-undecanotiol sobre superfícies de ouro, por meio de análise de voltametria cíclica e espectroscopia de impedância/capacitância eletroquímica (EIE/ECE). Por meio dessas técnicas foi possível estimar variáveis como a densidade de estados redox (aproximadamente 3,4×〖10〗^14 estados cm-2 próximos aos valores reportados na literatura), de capacitância eletroquímica ou redox (137(±9) μF 〖cm〗^(-2)), a constante cinética de transferência de elétrons em 1,05×〖10〗^4 s^(-1) similares às reportadas por Creager, além da estimativa da energia de reorganização de Marcus (λ) em torno de 1,0 eV, valores similares a outros já previamente estimados para funcionalizações de SAMs eletroativas. Expandiram-se essas análises por meio da imobilização de complexos eletroativos de Bis(2,2′-bipiridina)-(5-Aminofenantrolina)rutênio bis(hexafluorofosfato) sobre superfícies de Au, por síntese orgânica com tióis ancoradores de diferentes cadeias (cisteína e 3-ácido carboxílico-6-mercaptopiridina), utilizando reação de ativação com DIC/HOBt em acetonit... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In electrochemistry, the study of electron transfer reactions (TE) can be explored using Au electrodes modified with self-assembled monolayers (SAMs), since they are able to modify the physicochemical properties of electrodes surface and control the TE kinetics. This work investigated TE reactions on Au electrodes modified with SAMs. Specifically, TE kinetics were studied using 11-ferrocenyl-undecanethiol SAMs on Au surfaces by means of cyclic voltammetry and electrochemical impedance/capacitance spectroscopy (EIS/ECS) analysis. By means of these techniques, it was possible to estimate variables such as the density of redox states (approximately 3.4 × 1014 states per cm-2, near the reported(...) / Doutor