Este trabalho utilizou pulsos laser ultracurtos para modificar, de forma controlada, as características dimensionais de nanopartículas de prata em solução aquosa. Para atingir este objetivo foram empregados algoritmos genéticos e circuitos microfluídicos. Utilizou-se um conformador temporal de pulsos ultracurtos para criar diversos perfis temporais de pulsos que irradiaram soluções de nanopartículas de prata. Estes perfis temporais foram ajustados em tempo real, visando otimizar o resultado do experimento, quantificada pela diminuição do diâmetro médio das nanopartículas nas soluções irradiadas. Uma vez que cada experimento de minimização do diâmetro das nanopartículas exigiu centenas de medidas, sua realização foi possível em decorrência da utilização de um circuito microfluídico construído especialmente para este trabalho. Neste circuito é possível utilizar pequenas quantidades de amostra, levando a curtos tempos de irradiação e medição, além da evidente economia de amostras. Para a realização deste trabalho foi elaborado e testado um algoritmo genético interfaceado a diversos equipamentos, incluindo um filtro acustóptico dispersivo programável que modifica as características temporais dos pulsos ultracurtos, através da introdução de componentes de fases espectrais nestes pulsos. Utilizando o algoritmo genético e o filtro acustóptico dispersivo programável foram realizados experimentos de encurtamento da duração temporal dos pulsos ultracurtos provenientes do sistema laser, resultando na obtenção de pulsos com durações próximas às limitadas por transformada de Fourier. Além disso, foram realizados experimentos para a otimização do processo evolutivo do algoritmo genético escrito em Labview. Os experimentos de irradiação de soluções de nanopartículas de prata mostraram que, ao conformar a duração dos pulsos utilizados nas irradiações, pôde-se controlar as dimensões destas nanopartículas, diminuindo seu tamanho médio por um fator 2. Esses experimentos caracterizam a irradiação de nanopartículas por lasers de pulsos ultracurtos como uma importante técnica de controle de características de nanopartículas. / This work used ultrashort laser pulses to modify, in a controlled way, the dimensional characteristics of silver nanoparticles in aqueous solution. To reach this goal, genetic algorithm and microfluidic circuits were used. A pulse shaper was used to create different temporal profiles for the ultrashort pulses used to irradiate the silver nanoparticle solutions. These temporal profiles were conformed in real time, aiming to optimize the experiment result, quantified by the decrease of the average diameter of the nanoparticles in the irradiated solutions. Since each nanoparticle diameter minimization experiment demanded hundreds of measurements, its achievement was possible by the use of a microfluidic circuit specially built for this work. This circuit enables the use of small sample quantities, leading to short irradiation and measurement intervals, besides evident sample savings. To make this work possible, a genetic algorithm was created and tested. This genetic algorithm was interfaced to several equipments, including an acustooptic programmable dispersive filter that modifies the ultrashort pulses temporal characteristics by the introduction of spectral phases in the pulses. The genetic algorithm and the acustooptic programmable dispersive filter were used in conjunction in experiments to temporally shorten the ultrashort pulses from the laser system, generating pulses durations close to the Fourier transform limited ones. Besides, experiments were performed with the Labview coded genetic algorithm to optimize its evolutionary process. The silver nanoparticles irradiation experiments showed that the ultrashort pulses temporal conformation allowed the control of these particles dimensions, decreasing its mean size by a factor of 2. These experiments characterize the nanoparticles irradiation by ultrashort pulses as an important technique to control the nanoparticles characteristics.

O Concreto de Alto Desempenho (CAD) tem sido extensivamente estudado em muitos centros de pesquisas porque seu uso tem aumentado de maneira significativa na construção civil. Mas a fragilidade deste material, quando a resistência à compressão é alta, tem levado os pesquisadores a estudar maneiras de diminuir esta característica, como por exemplo aumentando as taxas de armaduras transversal e/ou longitudinal dos elementos estruturais em concreto armado. Este trabalho trata do uso de fibras adicionadas ao concreto para uso em pilares submetidos à compressão, visando dar subsídios técnicos em outra maneira de se obter ductilidade em elementos de concreto de alta resistência, utilizando taxas usuais de armadura transversal. Apresenta-se um estudo experimental sobre pilares em concreto de alto desempenho com adição de fibras metálicas, com seção transversal de 200 mm x 200 mm e altura de 1200 mm, submetidos à compressão centrada, onde o concreto apresenta uma resistência média à compressão de 80 MPa. As taxas volumétricas de fibras foram de 0,25%; 0,50%, 0,75% e 1,00%, adotaram-se taxas volumétricas de estribos de 0,55%, 0,82% e 1,63% e a taxa geométrica de armadura longitudinal de 2,41% permaneceu a mesma para todos os pilares. Percebeu-se que a ruptura dos pilares foi mais dúctil quanto maior era a quantidade de fibras adicionadas ao concreto. Na análise teórica feita com os modelos, constatou-se que somente a seção transversal do núcleo, ou seja, aquela delimitada pelos eixos dos estribos, contribui para a resistência dos pilares, para pequenas taxas de fibras adicionadas ao concreto. / High Performance Concrete (HPC) has been studied extensively at many centres of research, because of its increasing use in reinforced concrete buildings. Since HPC is a brittle material, mainly when its strength is high (HSC), studies have been done to increase its ductility. Increases in longitudinal and/or transverse steel ratios can improve the ductility of HPC elements. This work shows a research about concrete with steel fibres for columns under compression load, in another way to obtain ductility in high strength concrete elements with usual stirrups ratio. It was made a experimental studied about columns in HSC with steel fibres addition, with 20 cm x 20 cm of cross section and 120 cm high, under compression load. The concrete strength was about 80 MPa, the volumetric fibres ratio were 0,25%, 0,50%, 0,75% and 1,00%, the stirrups ratio were 0,55%, 0,82% and 1,63% and the longitudinal bars ratio was constant for all columns. It was noted that the columns failure was more ductile when the fibres ratio was higher. It was verified on theoretical analyses made with the models that only the cross-sectional core, it means the section delimited by the stirrups, effectively contributed to the load capacity of the columns.

Este trabalho apresenta um estudo sobre as estruturas metálicas espaciais abordando os seguintes aspectos: histórico e desenvolvimento, tipos, vantagens do sistema tridimensional e comportamento estrutural. Atenção especial é dispensada às tipologias de treliças espaciais mais comuns no Brasil, formadas por tubos circulares com variações de inércia nas extremidades. A influência da variação de inércia nas extremidades das barras no comportamento destes elementos isoladamente (resistência à compressão) e comportamento global da estrutura, foi estudada via elementos finitos. Descrevem-se vários sistemas de ligações patenteados utilizados em outros países e os comumente usados no Brasil. Apresentam-se resultados experimentais e teóricos de uma treliça espacial com dimensões em planta de 7,5 x 7,5 m. Na análise teórica foram considerados a variação de inércia nas barras e os efeitos da não linearidade geométrica. Analisou-se também, com as mesmas considerações anteriores, modelos de treliças espaciais de dimensões maiores que o modelo ensaiado. / This work presents a study of space steel structures including the following aspects: history and development, types, advantages of three-dimensional system and structural behaviour. It is given special attention to the most common types of space trusses in Brazil, composed of tubular sections bars with flattened ends. The influence of the variable stiffness on each element\'s behaviour (compressive strength) and on the global structural behaviour has been studied with the use of finite elements. Various patent connection systems used in other countries and those commonly used in Brazil are described. Experimental and theoretical results of a 7,5 m-long by 7,5 m-wide space truss are presented. In the theoretical analysis, variable stiffness and effects of geometrical non-linearity have been considered. Still applying the above considerations, larger space truss models have been also analysed.

Estudou-se o comportamento de desgaste sob deslizamento em múltiplos passes de pinos fixos de liga metálica friccionados contra discos rotativos de laminados compósitos de matriz polimérica fortalecidos com fibras contínuas de carbono (C), para distintas cargas aplicadas e temperaturas de ensaio. Determinou-se a perda de volume por desgaste dos diversos pares tribológicos, e avaliaram-se os principais aspectos das superfícies e dos produtos gerados durante o processo de desgaste. Concluiu-se que o par formado pelo aço inoxidável martensítico PH 15-5 e o laminado compósito termoplástico C-PPS (poli-sulfeto de fenileno) apresentou o menor desgaste na maioria das circunstâncias avaliadas. A liga Ti6Al4V foi a pior opção dentre os pinos metálicos, independentemente do laminado compósito empregado, devido à baixa resistência ao cisalhamento e alta rugosidade superficial do metal, a qual prejudicou o ancoramento de filmes poliméricos de transferência. O ótimo desempenho do aço PH resultou de sua alta dureza e da adequada rugosidade superficial para o efetivo ancoramento do filme de transferência. O laminado compósito C-PPS se mostrou mais susceptível às variações na carga de contato, enquanto que o C-EPX (Epóxi) foi mais sensível à temperatura de ensaio. Filmes poliméricos de transferência atuaram como lubrificante do sistema tribológico, preservando ambos o pino metálico e o disco compósito de um desgaste excessivo. A natureza dos produtos de desgaste, sua geometria, seu tamanho médio e sua distribuição de tamanhos dependeram fortemente do disco rotativo de laminado compósito e das condições de ensaio de desgaste, e afetaram sobremaneira, como terceiro corpo abrasivo, o subseqüente processo de desgaste dos pares de fricção metal-compósito. Os resultados obtidos são potencialmente úteis na especificação de juntas mecânicas aeronáuticas mais apropriadas de laminados compósitos de matriz polimérica unidos por intermédio de prendedores metálicos. / Multipass sliding wear behavior of static metal alloy pins rubbing against rotating carbon fiber reinforcing polymer matrix composite laminate disks has been studied for different applied loads and test temperatures. The volume loss due wear has been determined for several tribological metal / composite systems, and the main aspects of wear surfaces and debris have been evaluated. It has been concluded that the best performance was achieved in very most cases by the PH15-5 steel pin contacting the C-PPS (poly-phenylene sulphide) disk. The Ti6Al4V alloy displayed the worst performance among the metal pins, regardless the employed composite laminate, as a result of the metal´s low shear strength and high surface roughness, which impaired the formation of polymer transfer films. The outstanding performance of PH steel pins derived from its high hardness and proper surface roughness that favored the transfer film formation. The C-PPS composite laminate was more sensitive to contact load variations, whereas the C-EPX laminate was more susceptible to the test temperature. Polymer transfer films acted as lubricant in the tribological system, preserving both the metallic pin and the composite disk from wearing in excess. The nature of wear debris, their geometry, mean size, and size distribution strongly depended on the composite laminate disk as well as on testing conditions, and affected overwhelmingly, as third body abrasive particles, the subsequent wear process of metal / composite friction pairs. The obtained results are potentially useful for the specification of more equalized aircraft mechanical joints comprising polymer matrix composite laminates and metallic fasteners.

Neste trabalho são apresentados estudos de produção e caracterização de amostras vítreas de TeO2-PbO-GeO2 dopadas com íons de érbio, túlio e itérbio preparadas com diferentes nanopartículas metálicas para aplicações em dispositivos como displays coloridos. Este sistema vítreo apresenta uma larga janela de transmissão no visível e no infravermelho (350 6500 nm), alta solubilidade para os íons de terras raras, baixa energia de fônon (em torno de 700 cm-1) e considerável estabilidade química, mecânica e térmica, que são fatores indispensáveis para produção de displays ou dispositivos utilizados para iluminação. Este trabalho pode ser dividido em três partes, sendo iniciado com o estudo da fotoluminescência de vidros de telureto com dopante érbio, seguido do estudo da codopagem com érbio e itérbio. Na segunda parte é estudada a interferência das nanopartículas metálicas na luminescência das amostras codopadas com érbio e itérbio e, finalmente, na terceira parte, são estudadas amostras tridopadas com érbio, túlio e itérbio com e sem nanopartículas metálicas. Através das medidas de absorção óptica e medidas de emissão, foi observada a incorporação dos íons de terras raras na forma trivalente e por meio das medidas de microscopia eletrônica de transmissão de elétrons foi analisada a nucleação das nanopartículas metálicas. Dentre as amostras codopadas, produzidas com diferentes nanopartículas metálicas, destaca-se a amostra com nucleação de prata para a qual foi observado aumento da luminescência de conversão ascendente do érbio de aproximadamente 50%. As amostras tridopadas mostraram-se promissoras para aplicações com displays coloridos. / This works presents studies of the production and the characterization of TeO2 -PbO-GeO2 doped with erbium, thulium and ytterbium ions and also prepared with different metallic nanoparticles for applications in displays. This glass system presents a broad transmission window in the visible and infrared (350 - 6500 nm), high solubility for rare earth ions, low phonon energy (about 700 cm-1) and considerable chemical, mechanical and thermal, stabilities which are important factors for the production of displays or devices used for illumination. This work can be divided in three parts, and starts with the study of the photoluminescence of teluritte glasses doped with erbium followed by the study of erbium and ytterbium codoped glasses. The second part presents the influence of metallic nanoparticles on the luminescence of samples codoped with erbium and ytterbium and, finally, in the third part, the study of samples doped with erbium, thulium and ytterbium with and without metallic nanoparticles. The incorporation of rare earth ions in the trivalent form was determined by means of optical absorption and emission measurements and, by using the transmission electron microscopy technique to the nucleation of metallic nanoparticles. Among the codoped samples, produced with different metallic nanoparticles, we remark the sample produced with silver nanoparticles that presented enhancement of erbium upconversion luminescence of approximately 50%. Samples doped with erbium, thulium and ytterbium showed possible applications for full color displays.

O trabalho em questão mostra a possibilidade de produção de guias de onda por meio de filme finos de GeO2-PbO codopados com Tm3+/Yb3+, com e sem nanopartículas (NPs) de ouro, a partir da técnica de RF Magnetron Sputtering. Foram usados nos processos de fabricação dos guias de onda do tipo RIB e PEDESTAL, as mesmas técnicas empregadas na fabricação de dispositivos de microeletrônica, tais como, litografia e corrosão por plasma. A influência dos parâmetros dos processos de produção é reportada e a caracterização dos guias foi realizada por diversas técnicas. Dentre elas, destacamos a microscopia eletrônica de varredura (MEV) para a observação do perfil dos guias, as rugosidades de superfície e as espessuras das camadas utilizadas para a confecção dos mesmos. Medidas de transmitância óptica realizadas nos filmes permitiram a determinação do coeficiente de absorção óptica e do índice de refração, de aproximadamente 2,0, além da confirmação das espessuras dos filmes obtidos por Sputtering. Guias do tipo RIB foram descartados por dificuldades enfrentadas durante o processo de fabricação. Medidas ópticas de perdas por propagação, realizadas em guias do tipo PEDESTAL, mostraram que os melhores guias produzidos apresentaram perdas em torno de 5 dB/cm em 633 e 1050 nm, e medidas de perfil de campo próximo, além da simulação dos modos propagados, o comportamento de guiamento multímodo. Ganho óptico em torno de 13,5 dB/cm (em 805 nm) foi obtido em guia com largura de 30 ?m e potência de bombeio estimada de ~75 mW. Guias contendo NPs de ouro foram produzidos por meio de metodologia adequada que permitiu a nucleação das NPs (tamanho médio de 20 nm) e um ganho 22 dB/cm em 805 nm, portanto, duas vezes superior ao mesmo guia sem NPs (30 ?m de largura). Os resultados apresentados demonstram que guias de onda GeO2-PbO codopados com Tm3+/Yb3+, com ou sem NPs metálicas, são promissores para aplicações em dispositivos fotônicos, com a criação de dispositivos amplificadores integrados para operação na 1° janela de telecomunicações. / The work in question shows the possibility of producing waveguides by means of Tm3+/Yb3+ codoped GeO2-PbO thin films, with or without gold nanoparticles (NPs), by using the RF Magnetron Sputtering technique. For the production of RIB and PEDESTAL type waveguides, the techniques employed in the manufacture of microelectronics devices, such as plasma etching and lithography, were employed. The influences of the production process parameters are reported and the waveguides characterization was performed by several techniques. Among them, we highlight the scanning electron microscopy (SEM), which was used to observe the profile of the waveguides, the surface roughness and thickness of the layers used for their production. Measurements of thin films optical transmittance allowed the determination of the optical absorption coefficient and refractive index of approximately 2.0, and also the confirmation of the thin films thicknesses obtained by Sputtering. RIB type waveguides were discarded due to the difficulties during the manufacturing process. Optical measurements of propagation losses, held in the PEDESTAL type guides, showed losses around 5 dB/cm at 633 and 1050 nm, for the best waveguides produced, and near-field profile measurements in addition to the simulation of the propagating modes, showed multimode coupling behavior. Optical internal gain around 13.5 dB/cm (at 805 nm) was obtained in waveguide with 30 µm width at ~75 mW estimated power pumping. Waveguide containing gold NPs were produced using adequate methodology that allowed the NPs nucleation (average size of 20 nm) and 22 dB/cm gain at 805 nm, therefore, twice higher than the value obtained for the same waveguide without NPs (30 ?m width). These results show that Tm3+/Yb3+ codoped GeO2-PbO waveguides, with or without metallic NPs, are promising for applications in photonic devices, with the creation of integrated amplifiers devices for operation in the first telecommunications window.

A publicação da Norma de Desempenho (ABNT NBR 15.575:2013) e a intensificação das discussões sobre o meio ambiente têm trazido ainda mais destaque para as demandas de desempenho, sustentabilidade e construtibilidade nos projetos de edifícios. Se a inserção dessas demandas em projeto é um desafio, sua obtenção durante a execução do edifício é ainda mais difícil, sobretudo ao se considerar o processo tradicional que ainda domina a produção. Por outro lado, a industrialização do processo construtivo, facilitada pela utilização de tecnologias pré-fabricadas, tem potencial de atender às exigências de desempenho, sustentabilidade e construtibilidade. O arquiteto, enquanto profissional atuante desde o início do processo de projeto, é protagonista da seleção tecnológica, com capacidade de influenciar na adoção de um processo produtivo mais industrializado. Para discutir como o arquiteto pode melhorar sua postura frente às demandas de desempenho, sustentabilidade e construtibilidade, ocupando seu papel de agente integrador no processo de projeto, este trabalho aborda as tecnologias construtivas pré-fabricadas para vedações verticais externas (VVE) de edifícios em estrutura metálica. O objetivo principal deste trabalho é propor diretrizes para seleção tecnológica de VVE de edifícios em estrutura metálica, para o desenvolvimento do projeto de arquitetura, considerando os objetivos do empreendimento e as exigências relacionadas a desempenho, sustentabilidade e construtibilidade. A realização deste trabalho adota duas estratégias de pesquisa: revisão bibliográfica e entrevistas com projetistas de arquitetura e incorporador, com experiência na adoção de estrutura metálica e tecnologias pré-fabricadas de VVE em seus projetos. Como resultado, são propostas: diretrizes voltadas para o processo de projeto de arquitetura, incluindo recomendações para a organização da empresa de projeto que busca tomar decisões sobre tecnologias de VVE pautada em requisitos técnicos; diretrizes para identificar se o empreendimento está inserido em \"nichos estratégicos\" e se o \"ambiente\" para sua realização é favorável à adoção de tecnologias construtivas pré-fabricadas; e diretrizes para atendimento às exigências de desempenho, sustentabilidade, construtibilidade e legislação e normas técnicas a serem seguidas pelos projetistas de arquitetura. Conclui-se que, para responder às demandas de desempenho, sustentabilidade e construtibilidade, buscando adotar tecnologias construtivas pré-fabricadas de VVE, são necessários ao projetista de arquitetura: participação, de fato, na etapa de execução do edifício; estabelecimento de parcerias com agentes envolvidos no processo do empreendimento; manter-se atualizado quanto à legislação e normas técnicas (que têm revelado a tendência de não restringir ao uso de tecnologias construtivas tradicionais); especificar por desempenho as tecnologias de VVE adotadas em projeto; acompanhar a evolução das informações sobre o impacto ambiental gerado pelas tecnologias de VVE; e adotar os princípios de Coordenação Modular nos projetos. / The publication of NBR 15575: 2013 and the growing discussion about environment have brought even more emphasis on some specific demands, such as performance, sustainability and constructability in building projects. Considering that including these demands on design is a challenge, during the building construction is even more difficult, especially regarding the traditional process, which still dominates the production. On the other hand, the industrialization of construction, facilitated by usage of prefabricated technology, has potential to meet performance, sustainability and constructability requirements. The architect, an active professional since the beginning of design process, is the protagonist of technology selection and able to influence the choice for a more industrialized construction process. In order to discuss how an architect could improve his job when it comes to performance, sustainability and constructability demands, assuming an integrating agent role on design process, this research approaches the prefabricated technologies for external walls of steel structural buildings. The main purpose of the research is to propose guidelines for technology selection of external walls of steel structural buildings, aiming the architectural design development, considering the project goals and requirements related to performance, sustainability and constructability. Therefore, two research strategies have been chosen: literature review and interviews with architectural designers and developer, experienced in adopting steel structure and prefabricated technologies for external walls on their projects. As a result of this, it is proposed: guidelines oriented for the architectural design process, including recommendations to organize the design company which seeks for selecting technologies for external walls driven by technical requirements; guidelines to identify if the project is included on \"strategic segments\" and if the \"environment\" for its execution is advantageous to the adoption of prefabricated building technologies; and guidelines to meet performance, sustainability, constructability, legislation and technical standards requirements to be followed by architectural designers. In conclusion, to meet performance, sustainability and constructability demands, aiming the adoption of prefabricated building technologies for external walls, there are some specific needs for architectural designers: active participation on building execution phase; establishing partnerships with stakeholders during the development process; be up to date on the legislation and technical standards (which have been showing a trend to do not restrict the usage of traditional building technologies); to specify by performance the technologies for outside walls chosen on the project; follow the information development about environmental impact generated by outside wall technologies; and adopt the principles of Modular Coordination on the projects.

A análise de segurança de criticalidade nuclear é uma atividade mandatória sob o ponto de vista de licenciamento de uma instalação que manipula qualquer quantidade de material físsil. Este trabalho apresenta uma metodologia de análise para uma instalação fabril que processa e estoca ligas de urânio enriquecido. Trata-se da verificação da instalação para que se evite qualquer evento de acidente nuclear, seja por um equipamento inseguro, seja por um arranjo inseguro dos materiais. Todo o ciclo do urânio, principalmente as instalações envolvidas na fabricação do combustível nuclear, é avaliado quanto à segurança contra a criticalidade nuclear. A disponibilidade de informações relacionadas à segurança das instalações para combustíveis de reatores de potência comerciais (PWR e BWR, das siglas em inglês para reator de água pressurizada e reator de água fervente, respectivamente) utilizando o dióxido de urânio (UO2) com baixo nível de enriquecimento são amplamente compartilhadas. No entanto, informações sobre parâmetros seguros de criticalidade nuclear voltadas para combustíveis à base de ligas de urânio com nível de enriquecimento médio (até 20%) são raras na literatura. Dessa forma, o trabalho proposto visa suprir essa carência ao desenvolver um método de análise de criticalidade voltada para uma instalação destinada à fabricação de combustível nuclear, utilizando ligas metálicas urânio com 20% de enriquecimento. / Nuclear Criticality Safety analysis is a mandatory licensing activity for a facility that handles a certain amount of fissile material. This work presents an analysis methodology for a plant which processes and stores uranium alloys enriched. It is the verification of the facility in order to avoid any nuclear accident event, either by unsafe equipament or by an unsafe arrangement of materials. The whole uranium cycle, mainly the facilities involved in manufacturing of nuclear fuel is evaluated for safety against nuclear criticality. The availability of information related to facilities safety for fuel of commercial power reactors facilites (PWR and BWR, Pressurized Water Reactor and Boiling Water Reactor respectively) using the mixed oxide of uranium (UO2) with low enrichment level are widely shared. However, information of safe parameters focused on the nuclear criticality of uranium alloys based fuels with average enrichment level (up to 20%) are scarse in the literature. Thus, the proposed work aims to fill this need by developing a criticality analysis method focused on a facility dedicated to the manufacture of nuclear fuel using uranium alloys with 20% degree of enrichment.

Neste trabalho são apresentadas a preparação, a metodologia adotada para a nucleação de nanopartículas (NPs) de prata e a investigação das propriedades luminescentes do sistema vítreo GeO2-PbO dopado com íons de túlio e codopado com íons de túlio e itérbio, na presença de NPs de prata, visando aplicação em dispositivos fotônicos. Este sistema vítreo apresenta uma larga janela de transmissão (400 4500 nm) quando comparado aos silicatos, boratos e fosfatos, alto índice de refração (2,0), baixas energia de fônon (700 cm-1), alta resistência mecânica e durabilidade química. Com a finalidade de se obter maior controle sobre o processo de nucleação das NPs, realizaram-se tratamentos térmicos de várias formas, variando-se principalmente as grandezas tempo e temperatura. A partir da Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), a presença das NPs no material vítreo pôde ser confirmada, e pelas análises de Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS Energy Dispersive Spectroscopy), determinamos que as NPs possuem em sua composição prata, podendo elas serem puramente metálicas, e em alguns casos, compostas de prata e elementos da matriz. As medidas de absorção evidenciaram a incorporação dos íons Tm3+ e Yb3+ na forma trivalente, e a presença das bandas de absorção associadas à Ressonância dos Plasmons Superficiais (RPS) da prata, localizadas no intervalo de 420 a 550 nm. Foram medidas as bandas associadas à conversão ascendente (CA) do Tm3+ em 480, 650 e 800 nm, devidas às transições 1G4 3H6, 1G4 3F4, 3H4 3H6, respectivamente. Nas amostras contendo NPs de prata, tratadas a 420 °C, não foi observada a banda de RPS da prata. Entretanto, um aumento na luminescência foi verificado, assim como a presença das NPs por MET. No caso das amostras tratadas por intervalos de tempo contínuos e não-contínuos, observamos a tendência de formação de NPs menores, maiores e agregados, e maior tendência de aumento da luminescência para o segundo caso; no caso da variação da temperatura, observamos a formação da banda de RPS da prata para tratamentos superiores a 500 °C realizados em curto intervalo de tempo, e um aumento considerável da luminescência. As variações no processo de nucleação das NPs foram relacionadas às formas de tratamento adotadas. O estudo da variação da intensidade de luminescência em função da potência do laser de excitação mostrou que as NPs não interferem nos processos de CA dos íons Tm3+. Desta forma, o aumento da luminescência foi atribuído ao aumento do campo local nas proximidades dos íons de terras-raras (TRs). Portanto, o desenvolvimento de um método adequado de tratamento térmico desempenha um papel fundamental no processo de nucleação das NPs, e pode permitir um aumento considerável da luminescência proveniente dos íons de TRs, e conferir novas propriedades aos materiais e aplicações em dispositivos fotônicos. / This work presents the preparation and the methodology used for the nucleation of silver nanoparticles (NPs), and the investigation of the luminescent properties of PbO-GeO2 glass system doped with thulium ions and codoped with thulium and ytterbium ions, in the presence of NPs silver, for application in photonic devices. This glass system presents a large transmission window (400 4500 nm) when compared to silicates, borates and phosphates, high refractive index (2.0), low phonon energy (700 cm-1), high mechanical strength and chemical durability. In order to obtain greater control over the process of nucleation of NPs, different processes were used for the heat-treatment, varying mainly the time and the temperature. From the transmission electron microscopy (TEM), the presence of NPs in the glassy material could be confirmed, and from Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) analysis, it was determined that the NPs have silver in their composition. The NPs may be purely metallic and, in some cases, composed by silver and elements of the matrix glass. Optical Absorption measurements showed the incorporation of Tm3+ and Yb3+ ions in the trivalent form, and the presence of absorption bands related to the Surface Plasmon Resonance (SPR) of silver, located in the range of 420 to 550 nm. Bands associated to Tm3+ upconversion (UPC) frequency centered around 480, 650 and 800 nm were observed due to transitions 1G4 3H6, 1G4 3F4, 3H4 3H6, respectively. The SPR of silver NPs were not observed for the samples heat-treated at 420 °C, which contained silver NPs in their composition. However, an increase in the luminescence was observed and the presence of NPs was confirmed by TEM analyses. For the samples heat-treated by continuous and non-continuous time intervals, we observed the tendency of the formation of smaller, larger and aggregated NPs, and a higher tendency of enhancement of the luminescence for the second case. For the samples heat-treated at different temperatures in short time interval, we observed the formation of the SPR band for temperatures higher than 500 °C, and a considerable increase in the luminescence. Variations in the process of NPs nucleation were related to the different heat-treatments adopted. The study of the luminescence intensity variation as function of the laser power excitation showed that the NPs do not interfere in the Tm3+ UPC luminescence processes. Thus, the enhancement in the luminescence was attributed to local field enhancement in the proximities of rare-earth ions (REIs). Therefore, the development of an appropriate method of heat-treatment plays an important role in the process of NPs nucleation, and enables a considerable increase in the luminescence from the REIs, and gives new properties to materials which are of great interest for applications in photonic devices.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-04T10:48:31Z No. of bitstreams: 1 douglasfazafranco.pdf: 6741495 bytes, checksum: 49d756dd3eff71da15e32191ca4e5a08 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-25T15:36:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 douglasfazafranco.pdf: 6741495 bytes, checksum: 49d756dd3eff71da15e32191ca4e5a08 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T15:36:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 douglasfazafranco.pdf: 6741495 bytes, checksum: 49d756dd3eff71da15e32191ca4e5a08 (MD5) Previous issue date: 2015-08-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho trata da preparação de vidros baseados em polifosfatos de sódio (NaPO3)n contendo óxidos de antimônio (III) e cobre (II), onde a presença do agente redutor α-Sb2O3 foi responsável pelos processos de oxi-redução: Cu2+→ Cu+→Cu0 durante a síntese dos vidros a 1000°C. Os resultados de medidas de absorção de Raios X próxima a borda K do Cu (XANES) e de espectroscopia Eletrônica forneceram informações valiosas sobre a existência de partículas metálicas nos vidros com dimensões nanométricas. Este resultado mostra a possibilidade de se obter nanopartículas metálicas de Cu0 durante a etapa de fusão dos vidros sem a necessidade de tratamentos térmicos dos materiais em temperaturas próximas a transição vítrea. A síntese de diferentes fases cristalinas do óxido de antimônio (III): α-Sb2O3, α-Sb2O4, β-Sb2O4 e β-Sb2O3, por meio de diferentes tratamentos isotérmicos possibilitou o estudo via espectroscopia Raman e Difração de Raios X por policristais destes compostos. O diagrama de composição ternário para os vidros (0,9-x)NaPO3-xSb2O3-0,1CuO mostra as diferentes regiões de domínio vítreo de formação de vidros estáveis. O estudo espectroscópico dos vidros (0,9-x)NaPO3-xSb2O3-0,1CuO contendo nanopartículas metálicas de Cu0 dopados com 0,5 mol% de Er2O3 foi realizado via espectroscopia de Fluorescência usando diferentes radiações excitantes: 532, 633 e 785 nm. O mapeamento Raman dos vidros mostrou a intensificação da fluorescência dos íons Er3+, tanto pelo efeito da mudança do ambiente químico ao redor do íon Er3+ (cristalização) quanto pela transferência de energia dos plasmons de superfície excitados para os níveis de energia do íon terra-rara (SEF – Surface-Enhanced Fluorescence). Além disso, vidros contendo nanopartículas metálicas de Cu0 apresentaram resultados satisfatórios quando a possibilidade de utilização como substratos SERS (Surface-Enhanced Resonance Spectroscopy), sendo observada a intensificação do sinal Raman dos modos vibracionais da o-fenilenodiamina usando o vidro x = 0,6 como substrato. / This Thesis deals with the preparation of glasses based on sodium polyphosphate, containing antimony (III) and copper (II) oxides. The presence of α-Sb2O3 reducing agent was responsible for redox processes: Cu 2+→ Cu+→ Cu0 during synthesis of the glasses at 1000°C. The results of X-ray absorption measurements near the K edge of Cu (XANES) and electronic spectroscopy provided valuable information on the presence of metallic particles in glasses with nanometric dimensions. This result shows the possibility of obtaining metallic Cu nanoparticles during the melting step of glass preparation, without the need for posterior treatments. The synthesis of the different crystal phases of antimony (III) oxide, i.e., α-Sb2O3, α-Sb2O4, β-Sb2O4 and β-Sb2O3, through different isothermal treatments enabled the study through Raman spectroscopy and X-ray Diffraction. The ternary composition diagram for glass NaPO3-Sb2O3-CuO shows the different regions of vitreous domain. The spectroscopic study of glasses (0.9-x)NaPO3- xSb2O3-0,1CuO, containing Cu nanoparticles doped with 0.5 mol% of Er2O3 was realized by fluorescence spectroscopy using different exciting radiation: 532, 633 and 785 nm. The Raman mapping of these glasses showed the intensification of fluorescence of Er3+ ions, both the effect of changing the chemical environment around the Er3+ ion (crystallization) as the energy transfer from the excited surface plasmons for energy rare-earth ion levels (SEF - Surface-Enhanced Fluorescence). Additionally, glasses containing Cu nanoparticles showed satisfactory results of use as SERS substrates (Surface-Enhanced Resonance Spectroscopy), with the observed enhancement of the Raman signal of the vibrational modes of using phenylenediamine and the glass with x = 0.6 as substrate.