Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2018. / Submitted by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-08-31T19:12:18Z No. of bitstreams: 1 2018_WagnerdeOliveiraPequeno.pdf: 4718015 bytes, checksum: fd850fe4b89867de19fc8a232f1442c1 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-09-10T19:46:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_WagnerdeOliveiraPequeno.pdf: 4718015 bytes, checksum: fd850fe4b89867de19fc8a232f1442c1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-10T19:46:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_WagnerdeOliveiraPequeno.pdf: 4718015 bytes, checksum: fd850fe4b89867de19fc8a232f1442c1 (MD5) Previous issue date: 2018-08-31 / Neste trabalho apresentamos os resultados termodinâmicos e de energia das estruturas de conformação de menor energia do nitrofulereno com a adsorção de um e dois grupos NO2. Beneficiado pela alta simetria do fulereno, a inclusão do primeiro grupo foi facilitada pela característica de adsorção nas faces do pentágono. Para o C60[NO2]1 tem sua conformação de menor energia em 785,804 kcal/mol, calculada na dinâmica clássica, e -2470,415 Hartree, calculada em dinâmica quântica. Já para o segundo grupo, foi necessário realizar uma busca de em qual carbono a adsorção acontece com a menor energia. Encontrada esta posição, C60[NO2]2 tem sua conformação de menor energia em 784,707 kcal/mol e -2674,140 Hartree nas dinâmicas clássica e quântica, respectivamente. Em análise termodinâmica, a adsorção provoca um crescimento linear na entalpia, com maior eficiência a 1000 Kelvin, para a entropia a 250 Kelvin, o maior aumento percentual, em relação ao fulereno, na capacidade de aquecimento acontece a 75 kelvin e a 50 Kelvin marca o melhor resultado para a energia livre de Gibbs. / In this work we present the thermodynamic and energy results of the lower energy conformation structures of nitrofulerene with the adsorption of one and two NO2 groups. Benefited by the high symmetry of the fullerene, the inclusion of the first group was facilitated by the adsorption characteristic on the faces of the pentagon. For C60[NO2]1 has its lowest energy conformation at 785,804 kcal / mol, calculated in the classical dynamics, and -2470,415 Hartree, calculated in quantum dynamics. Already for the second group, it was necessary to carry out a search in which carbon the adsorption happens with the lowest energy. Found at this position, C60[NO2]2 has its lower energy conformation at 784,707 kcal / mol and -2674,140 Hartree in the classical and quantum dynamics, respectively. In thermodynamic analysis, the adsorption causes a linear growth in the enthalpy, with greater efficiency at 1000 Kelvin, for entropy at 250 Kelvin, the highest percentage increase, in relation to fullerene, in the heating capacity happens at 75 kelvin and at 50 Kelvin mark the best result for the Gibbs free energy.

AGUIAR, Acrísio Lins de. Estudo da interação da Benzonitrila com Nanoestruturas de Carbono (Nanotubos, Grafeno e Fulereno). 2008. 135 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-29T19:16:59Z No. of bitstreams: 1 2008_dis_alaguiar.pdf: 6438622 bytes, checksum: 91506d6f271c3401e1e9063cd09af8fb (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-29T19:29:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_dis_alaguiar.pdf: 6438622 bytes, checksum: 91506d6f271c3401e1e9063cd09af8fb (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-29T19:29:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_dis_alaguiar.pdf: 6438622 bytes, checksum: 91506d6f271c3401e1e9063cd09af8fb (MD5) Previous issue date: 2008 / Neste trabalho realizamos cálculos de primeiros princípios da interação da benzonitrila (uma típica base de Lewis) com várias nanoestruturas de carbono: Nanotubos de Carbono de Parede Simples, Grafeno e Fulerenos. Utilizamos de algumas modificações químicas tais como dopagens e modificações estruturais tais como a introdução de defeitos visando analisar possíveis modificações em nível eletrônico nestas estruturas de carbono. Os cálculos ab initio são baseados na teoria do funcional da densidade dentro das aproximações da densidade local (LDA) e do gradiente da densidade para o termo de troca e correlação. Os cálculos de energia total, com ou sem polarização de spin, foram realizados utilizando o código SIESTA, o qual têm se mostrado bastante eficiente nos cálculos de primeiros princípios. Os cálculos mostraram que a benzonitrila interage fracamente com nanotubos de carbono puros. A interação é relativamente mais forte via interação entre os anéis aromáticos ($pi-pi$) do que via o grupo nitrila ($pi$-CN). Este comportamento é praticamente o mesmo quando modificamos os nanotubos de carbono através de um defeito (retirada de um átomo de carbono) significando que os defeitos não promovem a interação com a benzonitrila. Os cálculos com grafeno mostraram uma interação relativamente mais forte via interação $pi-pi$ do que em nanotubos de carbono. Cálculos com o fulereno C60 puro também mostraram que a interação da benzonitrila é fraca com essas moléculas. A interação torna-se mais intensa no que diz respeito à transferência de carga e grandes modificações na estrutura eletrônica quando introduzimos um átomo de Ferro nas paredes dos Nanotubos de Carbono e dos Fulerenos. As previsões teóricas são suportadas por experimentos espectroscópios realizados em amostram de nanotubos de carbono colocadas em contato com a benzonitrila comfirmando que a benzonitrila não altera significativamente as propriedades dos nanotubos de carbono. Imagens de microscopia eletrônica revelam que a benzonitrila interage mais fortemente com partículas catalíticas e com nanopartículas de carbono do que propriamente com Nanotubos de Carbono. Experimentos óticos (Infravermelho, Raman, Absorção e Emissão) também revelam que a benzonitrila pouco interage com Nanotubos de Carbono purificados.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Herein we report the synthesis of a new class of AZT-functionalized fullerenes. The synthetic strategic furnished the desired products in few reactional steps, in a convergent manner, in yields ranging from 22 to 43 %. Studies of reaction conditions were also performed. Time, temperature, catalyst adding and solvents, involved in the main step of the synthesis were optimized. The target molecules were evaluated as photosensitizers for use in photodynamic therapy. The generation of singlet oxigen were confirmed using the singlet oxigen scavenger DPBF (1,3-diphenylisobenzofuran). Analysing the decay of the absorbance of DPBF at 418 nm, it was possible to measure the generation of singlet oxygen (1O2). In this context, the respective compounds showed a potential ability of 1O2 generation, demonstrating a prominent application of these molecules as photosensitizer / O presente trabalho apresenta a síntese de uma nova classe de fulerenos funcionalizados, derivados do AZT e de calcogenos derivados de AZT. A estratégia sintética adotada permitiu a obtenção dos compostos desejados em poucas etapas reacionais de maneira convergente, com rendimentos que variaram entre 22 e 43%. Também realizou-se o estudo de algumas condições reacionais, tais como tempo, temperatura, catalisadores e solventes, visando uma otimização abrangente para a etapa chave da rota proposta. Avaliaram-se os compostos obtidos como fotossensibilizadores para possível uso em terapia fotodinâmica, através da análise de geração de oxigênio singleto dos fulerenos funcionalizados sintetizados. Para este teste, usou-se o reagente DPBF (1,3-Difenil-isobenzofurano) como captador de oxigênio singleto e mediu-se o decaimento da absorbância do DBPF no comprimento de onda de 418 nm. Neste contexto, os fulerenos obtidos apresentaram uma potencial capacidade de geração de oxigênio singleto, demonstrando a possibilidade de emprego destes compostos como fotossensibilizadores.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho realizamos cÃlculos de primeiros princÃpios da interaÃÃo da benzonitrila (uma tÃpica base de Lewis) com vÃrias nanoestruturas de carbono: Nanotubos de Carbono de Parede Simples, Grafeno e Fulerenos. Utilizamos de algumas modificaÃÃes quÃmicas tais como dopagens e modificaÃÃes estruturais tais como a introduÃÃo de defeitos visando analisar possÃveis modificaÃÃes em nÃvel eletrÃnico nestas estruturas de carbono. Os cÃlculos ab initio sÃo baseados na teoria do funcional da densidade dentro das aproximaÃÃes da densidade local (LDA) e do gradiente da densidade para o termo de troca e correlaÃÃo. Os cÃlculos de energia total, com ou sem polarizaÃÃo de spin, foram realizados utilizando o cÃdigo SIESTA, o qual tÃm se mostrado bastante eficiente nos cÃlculos de primeiros princÃpios. Os cÃlculos mostraram que a benzonitrila interage fracamente com nanotubos de carbono puros. A interaÃÃo à relativamente mais forte via interaÃÃo entre os anÃis aromÃticos ($pi-pi$) do que via o grupo nitrila ($pi$-CN). Este comportamento à praticamente o mesmo quando modificamos os nanotubos de carbono atravÃs de um defeito (retirada de um Ãtomo de carbono) significando que os defeitos nÃo promovem a interaÃÃo com a benzonitrila. Os cÃlculos com grafeno mostraram uma interaÃÃo relativamente mais forte via interaÃÃo $pi-pi$ do que em nanotubos de carbono. CÃlculos com o fulereno C60 puro tambÃm mostraram que a interaÃÃo da benzonitrila à fraca com essas molÃculas. A interaÃÃo torna-se mais intensa no que diz respeito à transferÃncia de carga e grandes modificaÃÃes na estrutura eletrÃnica quando introduzimos um Ãtomo de Ferro nas paredes dos Nanotubos de Carbono e dos Fulerenos. As previsÃes teÃricas sÃo suportadas por experimentos espectroscÃpios realizados em amostram de nanotubos de carbono colocadas em contato com a benzonitrila comfirmando que a benzonitrila nÃo altera significativamente as propriedades dos nanotubos de carbono. Imagens de microscopia eletrÃnica revelam que a benzonitrila interage mais fortemente com partÃculas catalÃticas e com nanopartÃculas de carbono do que propriamente com Nanotubos de Carbono. Experimentos Ãticos (Infravermelho, Raman, AbsorÃÃo e EmissÃo) tambÃm revelam que a benzonitrila pouco interage com Nanotubos de Carbono purificados.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-07T18:43:28Z No. of bitstreams: 1 LuzyannePereira.pdf: 2863158 bytes, checksum: ff3a4e65449af34c7e12b19e0f749f60 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-07T18:43:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuzyannePereira.pdf: 2863158 bytes, checksum: ff3a4e65449af34c7e12b19e0f749f60 (MD5) Previous issue date: 2011-08-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In this dissertation we present, by computational simulations based in the density functional theory implemented in the SIESTA code, a study on the electronic and energetic properties of face centered cubic (fcc) and body centered cubic (bcc) crystal strutures interspersed with FeCl3 and CrO3 molecules composed by fullerene C60. For this study we used LDA and GGA approximations to represent the exchange-correlation term. Our results suggest that fcc-C60 and bcc-C60 structures interspersed with FeCl3 and CrO3 molecules are stable in terms of the LDA approximation, with the structure interspersed with CrO3 being more energetically favorable . The electronic properties of these systems were analysed by means of projected density of states (PDOS). We have observed that the electronic properties of fcc-C60/bcc-C60 were a ect when interspersed with FeCl3 and CrO3 molecules. The pure fcc-C60/bcc-C60 structures are semiconductor materials with band gap energy around 1,58 eV. When the fcc-C60 interacts with FeCl3 and CrO3 molecules the band gap energy changes to 0.68 eV (semiconductor character ) and almost zero (metalic character), respectively. In the other hand, the bcc-C60 structure interacting with FeCl3 and CrO3 molecules presents metalic and semiconductor (with decreasing of the band gap from 1.58 to 1.20 eV) character, respectively. / No presente trabalho estudamos as propriedades energeticas e eletronicas do solido C60, nas estruturas cubica de face centrada e cubica de corpo centrado, intercalado com as moleculas FeCl3 e CrO3, atraves de simulacão computacional de primeiros princípios baseada na teoria do funcional da densidade, implementada no programa computacional SIESTA. Este estudo foi realizado considerando as aproximações LDA e GGA para o termo de troca e correlação. Analisando o resultado da interação do C60 nas estruturas fcc e bcc com as moleculas FeCl3 e CrO3, observamos que os sistemas sao mais estaveis na aproximacao LDA, sendo que o sistema CrO3/fcc (bcc) é energeticamente mais favoravel. As propriedades eletronicas destes sistemas sao analisadas atraves da densidade de estados projetada (PDOS). As propriedades eletronicas do solido C60 nas estruturas fcc e bcc puro sao afetadas pela intercalaçao das moleculas FeCl3 e CrO3. O C60 na estrutura fcc é semicondutor com gap de energia em torno de 1;58 eV, mas quando intercalado com a molecula FeCl3 veri camos que o sistema permanece semicondutor, com gap de 0;68 eV. Já para o sistema CrO3/fcc observamos que este passa a ser metalico. O C60 bcc puro é semicondutor, mas quando intercalado com a molecula FeCl3, o sistema passa a apresentar carater metalico. Enquanto que intercalado com o CrO3, o sistema permanece semicondutor com gap de energia reduzido para 1;20 eV.

The study of optical, thermal and electronic properties of liquid-crystalline systems has attractedd an enormous interest of the scientific community, due to the potencial applicability of such systems in eletroc-optical devices. In this work, the effects of C60 fullerene addition on the physico-chemical properties of liquid crystals are investigated. By using different experimental techniques, it was possible do determine how the addition of a non-mesogenic and electron donor compound affects important physical parameters, such as the thermal diffusivity and the non-linear refractive index. From time-resolved Z-scan measurements, the thermo-opitical properties of the fullerene-doped and pure liquid crystal samples are investigated.Our results show that the insertion of fullerene reduces the nematics-smectic-A transition temperature, as well as affects the heat diffusion mechanisms in nematic and smectic phases. Concerning the non-linear optical properties, it is observed that the optical Freedericskz transition presents a continuous nature in the nematic phase, with the number of self-modulation rings increasing as the excitationa intensity is enhanced above the Freedericskz threshold. Further, it is observed that the addition of fullerene increases the non-linear optical reponse of the system. Using the two-beam coupling technique and photoconductivity measurements in the steady-state regime, the transport and photorefractive properties of doped sample are also analyzed. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O estudo de propriedades ópticas, térmicas e eletrônicas de sistemas líquido-cristalinos tem atraído enorme interesse da comunidade científica, por conta do grande potencial de aplicação destes sistemas em dispositivos eletro-ópticos. Neste trabalho, são investigados os efeitos da adição de fulereno C60 sobre as propriedades físico-químicas de cristais líquidos. Usando diferentes técnicas experimentais, foi possível determinar como a adição de um agente não-mesogênico e doador de elétrons afeta parâmetros físicos importantes, tais com a difusividade térmica e o índice de refração não-linerar. A partir de medidas de varredura Z resolvida no tempo, as propriedades termo-ópticas das amostras de cristal líquido puro e dopado com fulereno são investigadas. Nossos resultados mostram que a inserção de fulereno reduz a temperatura de transição nemática-esmética-A, bem como afeta os processos de difusão de calor nas fases nemática e esmética-A. No que diz respeito às propriedades ópticas não-lineares, é observado que a transição de Freedericskz óptica apresenta uma natureza contínua na fase nemática, com o número de anéis de auto-modulação de fase aumentado à medida que intensidade da excitação cresce acima do limiar de Freedericskz. Além disso, é observado que a adição de fulereno aumento significativamente a resposta óptica não-linear do sistema. Usando a técnica de acoplamento de dois feixe e medidas de fotocondutividade no regime estacionário, as propriedades de transporte das amostras dopadas também são analisadas.

Submitted by Vasti Diniz (vastijpa@hotmail.com) on 2017-09-18T14:40:44Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5994670 bytes, checksum: 2dd7a3577c0cc6ee44dd8eb7435dfaaf (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-18T14:40:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5994670 bytes, checksum: 2dd7a3577c0cc6ee44dd8eb7435dfaaf (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this thesis we study the dynamics of charge carriers, and the electronic properties, of the C60 fullerene molecule. Characterizing it by a geometric bias. In inertial reference systems and when we have your material under rotation content. Initially we discussed the scientific advent of carbon allotropes, and the importance of modelling its derivates at low energies. We show that at low energies, the graphene - the two-dimensional carbon allotrope form - can be described for a non-massive theory of free fermions. At a second moment, we extended the nonmassive free fermions theory for the C60 molecule. Assuming the hexagonal graphene network can be entered in fullerene when we introduce topological defects. A brief study of topological defects in condensed matter was done. And soon after, we made a description these defects via a non-Euclidean geometry. Showing how the charge carriers in the network see the defects like gauge fields. Then we began to expose the results of this thesis. First we assume the fullerene by a two-dimensional spherical metric with defects, containing a fictitious t’Hooft-Polyakov monopole in its center. TheC60 is still subjected to the action of an Aharonov-Bohm flux arising of a magnetic wire running through its poles. So we get the spectrum, and the prediction of a persistent current in the molecule. Finally we return to the analysis of the molecule, now with your content of matter under rotation. For this, we studied a metric Gödel-type with spherical symmetry. We discussed the problem of causality and obtain the spectrum and the persistent current in terms of the vorticity (W) of spacetime. / Nesta tese estudamos a dinâmica de portadores de carga, e as propriedades eletrônicas, na molécula de fulerenoC60. Caracterizando-a por um viés geométrico. Tanto em sistemas de referência inercial, como quando temos seu conteúdo de matéria sob rotação. Inicialmente abordamos o advento científico das formas alotrópicas do carbono e a importância da modelagem a baixas energias dos seus derivados. Onde mostramos que no limite de baixas energias, o grafeno - que trata-se da forma alótropica bidimensional do carbono - pode ser descrito por uma teoria de férmions livres sem massa. Num segundo momento estendemos a teoria de férmions não massivos para a molécula de C60. Assumindo que a rede hexagonal do grafeno pode inscrever o C60 ao introduzirmos alguns defeitos topológicos. Um breve estudo sobre os defeitos topológicos na matéria condensada foi feito. Onde, logo em seguida, partimos para uma descrição de tais defeitos via uma geometria não-euclidiana. Mostrando como os portadores de carga no meio enxergam os defeitos como campos de gauge. Em seguida começamos a expor os resultados desta tese. Primeiramente assumimos tratar o fulereno por uma métrica de uma esfera bidimensional com defeitos, e contendo um monopolo de t’Hooft-Polyakov fictício em seu centro. O C60 é ainda submetido a ação de um fluxo de Aharonov-Bohm advindo de uma corda magnética quiral transpassando seus polos. Obtemos assim o espectro e a predição de uma corrente persistente na molécula. Por fim retomamos a análise da molécula, agora com seu conteúdo de matéria sob rotação. Para isso assumimos tratar o fulereno por uma métrica do tipo Gödel com simetria esférica. Discutimos o problema da causalidade e obtemos espectro e corrente persistente em termos da vorticidade (W) do espaço-tempo.

Orientador: Fernando Alvarez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-09T10:47:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ParedezAngeles_PabloJenner_D.pdf: 4194390 bytes, checksum: 8881d83ee8bcb5a5ad4bfb23b7ff1028 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Nesta tese são apresentados os efeitos nas propriedades estruturais, eletrônicas e de emissão eletrônica por efeito de campo elétrico induzidos pela incorporação de nitrogênio em nanoestruturas de carbono. As nanoestruturas de carbono contendo nitrogênio foram preparadas por pulverização catódica (sputtering) de um alvo de grafite assistido, ou não, por um feixe iônico. A técnica permite atuar sobre os parâmetros de deposição induzindo mudanças nas propriedades estruturais, eletrônicas e de emissão eletrônica por efeito de campo elétrico. O papel do hélio na formação de nanoes-truturas de carbono contendo nitrogênio foi também explorado, mostrando que o gás nobre promove maior incorporação de nitrogênio. Isto é provavelmente devido à relativa alta condutividade térmica que apresenta o hélio, propriedade que modifica a cinética do crescimento das nanoestruturas. O estudo realizado permitiu entender o mecanismo de formação das nanoestruturas, mostrando que primeiramente o carbono alcança as partículas de Ni por difusão até a saturação do metal, iniciando a formação das camadas grafíticas sobre a partícula de Ni, camadas que foram observadas por microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução. O estudo mostra, também, que os parâmetros importantes que controlam a incorporação de nitrogênio no material são a pressão parcial de nitrogênio na câmara de deposição, assim como a energia do feixe de íons assistindo a deposição.Foram estudadas três séries de amostras preparadas em atmosferas controladas. Na primeira série foi utilizado um feixe de íons de nitrogênio como feixe de assistência, e na segunda, uma mistura composta por duas espécies iônicas, íons de nitrogênio e hidrogênio. Com o auxilio da espectroscopia de elétrons fotoemitidos por raios-X observou-se a incorporação de nitrogênio nos filmes. A microscopia de força atômica revelou a presença de estruturas do tipo domo, distribuídas de maneira uniforme na superfície das amostras, apresentando uma densidade média de ~3×10 9 domos/cm 2as da primeira série, e ~1.4×10 9 domos/cm 2as da segunda série. Tanto a distribuição como a forma seguem o padrão estabelecido pelos precursores utilizados na preparação das nanoestruturas, i.e., ilhas de níquel que agem ao mesmo tempo como catalisadores e como suporte para as nanoestruturas. Na terceira série, as nanoestruturas foram crescidas sobre um filme de nitreto de titânio, depositado sobre substratos de Si, pulverizando um alvo de grafite em atmosferas de nitrogênio e hélio-nitrogênio. A densidade dos domos encontrada para esta série foi de ~5.3×10 10 domos/cm 2 . Os espectros Raman das três séries apresentam as bandas G e D, o que indica a presença estruturas grafíticas com distorções representadas pela banda D. A incorporação de nitrogênio ocasiona o alargamento da banda G e aumento da razão das intensidades das bandas D e G, respectivamente, indicando uma redução da ordem estrutural com a incorporação de Nitrogênio. Finalmente, para as três séries de amostras, fez-se também um estudo das propriedades de emissão eletrônica por efeito de campo elétrico. A emissão é predominantemente por tunelamento quântico (as curvas de densidade de corrente vs campo elétrico seguem o modelo de Fowler-Nordheim) e dependem da concentração de nitrogênio assim como do processo usado na preparação das amostras / Abstract: The subject of this thesis is establishing a link among the synthesis, structures, and field emission properties for nanostructured carbon materials containing nitrogen. The materials were prepared by ion beam assisted deposition and ion beam sputtering. The carbon material was obtained sputtering an ultra pure graphite target by an argon ion beam. The method allows controlling the deposition parameters to induce changes in the structural, electronic, and field emission properties. Also, the role of helium on the carbon containing nitrogen nanostructures was investigated. The remarkable thermal conductance of He modifying the growing kinetics was also studied. An important goal of the work was to elucidate the mechanism of the nanostructures formation. It was found that, at first, the carbon atoms reach the Ni particles saturating the metal particle, and then, the formation of stacked graphene starts on the metal particles. The graphene layers were observed by high resolution transmission electron microscopy. The results show that mainly two parameters control the nitrogen incorporation, namely, the deposition chamber nitrogen partial pressure and the energy of the nitrogen ion beam assisting the growth. Three sample series prepared in controlled atmospheres were studied. The first series was prepared assisting the growth with a nitrogen ion beam and, the second series by a nitrogen-hydrogen ion beam. The third sample series were prepared by ion beam sputtering on silicon substrate by sequentially depositing titanium nitride thin film, nanometric nickel particles and carbon. The carbon containing nitrogen nanostructures were grown in nitrogen and helium-nitrogen atmospheres. X-ray photoelectron spectroscopy analysis indicates nitrogen incorporation and it depends predominantly on the ion beam energy or on the nitrogen partial pressure. Atomic force microscopy reveals dome-like structures uniformly distributed on the surface of the samples, with ~3×10 9 domes/cm 2 for the first series, ~1.4×10 9 domes/cm 2 for the second, and ~5.3×10 10 domes/cm 2 for the third. Both distribution and shape follow the Ni island pattern, i.e. the Ni islandsact both as a catalytic and uphold. The three samples series were also analyzed by Raman spectros-copy, showing a defined G bands around 1593 cm -1 indicating the presence of graphitic structures. Also, are observed D bands indicating structural disorder. The disorder increases with the augment of the nitrogen content, as is shown by the augment of the D and G intensities ratio. Finally, the field emission properties of the three series were studied and the electron emission depends on the growing conditions in general, and on the nitrogen content in particular. The results show that the emission is predominantly by quantum tunneling and the current density vs. electric field curves follow the Fowler-Nordheim model / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-19T14:05:14Z No. of bitstreams: 1 marcelomoreiragoulart.pdf: 10308658 bytes, checksum: f8584bc8a12f11d188a8cdb968acd85d (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-25T17:58:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcelomoreiragoulart.pdf: 10308658 bytes, checksum: f8584bc8a12f11d188a8cdb968acd85d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T17:58:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcelomoreiragoulart.pdf: 10308658 bytes, checksum: f8584bc8a12f11d188a8cdb968acd85d (MD5) Previous issue date: 2014-10-24 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Alcoóis e fulerenos estão entre as espécies atualmente observadas no meio interestelar (MI). Metanol é, dentre as espécies encontradas no espaço, uma das mais estudadas e sua importância como molécula orgânica é bem conhecida. A molécula de fulereno (carbono 60) pode ser responsável por carrear compostos entre diferentes regiões do espaço e pode, também, servir como matriz de reação para moléculas orgânicas tais como alcoóis. A investigação de possíveis reações químicas envolvendo diferentes compostos no MI pode auxiliar a compreensão a respeito da formação e transporte de moléculas no universo. Neste tese foram realizados experimentos nos quais aglomerados puros de metanol, etanol e também aglomerados de C60 dopados com estes alcoóis foram formados a partir da captura individual de moléculas por gotículas de He superfluido com temperatura isotérmica de 0,37 K atingida através de resfriamento evaporativo de átomos de Hélio (He). Após a captura os aglomerados foram ionizados por um feixe de elétrons de 70 eV e acelerados através de um conjunto de lentes eletrostáticas em direção a um analizador por tempo de vôo (TOF) onde o rendimento iônico foi obtido como função da razão massa sobre carga. Cálculos de mecânica molecular com a utilização do campo de forças MM2 e também simulações utilizando dinâmica molecular foram realizadas para interpretar os espectros obtidos. Nesta tese reportamos uma reação química ocorrendo no interior dos aglomerados após o processo de ionização, onde as moléculas de álcool sofrem desidratação, formando água (H2O), éteres dimetílico e dietílico e possivelmente eteno. Há evidências de que a reação é iniciada por um próton advindo da fragmentação de uma das moléculas alcoólicas devido ao processo de ionização. As moléculas de éter tendem a deixar o aglomerado após sua formação enquanto as moléculas de água permanecem no interior, solvatadas por alcoóis. Números mágicos são também observados nos espectros para diferentes números de moléculas de C60 e alcoóis. / Alcohols and fullerenes are among the species observed in the interstellar medium (ISM) to date. Methanol is one of the most studied molecules detected in space and its importance as an organic molecule is well known. The fullerene molecule (carbon 60) could be responsible for carrying compounds along different regions of space and could also serve as a reaction matrix for organic molecules such as alcohols. The investigation of the possible chemical reactions of different compounds in ISM could help to understand the formation and transport of molecules around the universe. In this thesis experiments were performed where pure methanol and etanol clusters as well as C60 clusters doped with those alcohols were formed upon pickup of individual molecules by superfluid He nanodroplets with an isothermic temperature of 0.37 K achieved by evaporative cooling of Helium (He) atoms. After pickup, the clusters were ionized by a 70 eV electron beam and then accelerated through a set of electrostatic lenses to a time-of-flight (TOF) analyzer, where the ion yield was recorded as a function of the mass to charge ratio. Molecular mechanics calculations with the MM2 force field as well as molecular dinamics simulations were performed to interpretate the spectra. Herein we report a chemical reaction occurring within the doped clusters upon ionization, where the alcohol molecules dehydrate forming water (H2O), dimethyl or diethyl ethers and also possibly ethene. There is evidence that the reaction is triggered by a proton coming from the fragmentation of one of the alcohol molecules due to the ionization process. The product ethers tend to leave the cluster after their formation while the H2O remains inside, solvated by alcohols. Magic numbers are also observed at the spectra for different number of C60 and alcohol molecules.