Por duas décadas, as nanoestruturas conhecidas como nanotubos de carbono (CNT), tem chamado a atenção de muitos centros de pesquisa, devido a suas propriedades físicas e químicas, que tornam este material uma ferramenta de primeira ordem em diferentes aplicações. Este trabalho pretende pesquisar a fabricação e caracterização destas estruturas, utilizando as técnicas de deposição química a vapor (CVD), e deposição química a vapor assistida por plasma (PECVD), visto que são as que reportam melhores resultados em termos de qualidade e quantidade, além de facilidade. A pesquisa está encaminhada pelo ajuste fino das variáveis que intervém nestes dois tipos de processo, tais como a temperatura, os gases precursores a usar, seus fluxos, e relação entre eles, o tipo de catalizador etc. assim como das variáveis que só fazem parte de cada processo diferenciado, no caso do CVD as altas temperaturas, e no caso do PECVD a pressão, a potência de RF aplicada para a formação do plasma etc. A forma de avaliar os resultados obtidos foi mediante as técnicas mais idôneas relativas aos nanotubos de carbono, as quais são a microscopia Raman, a microscopia eletrônica tanto de varredura como de transmissão, e a dispersão de raios X. Desta forma pretende-se fazer um trabalho exaustivo com a finalidade de conseguir uma síntese idônea das nanoestruturas de carbono para diferentes tipos de aplicações encaminhadas principalmente a dispositivos elétricos. / For the past two decades, the nanostructures known as carbon nanotubes (CNT), have been the center of attention of many research centers, due mainly to its physical and chemical properties, turning them into a first order tool in many kind of applications. This work pretends to study the fabrication and characterization of these nanostructures, using the chemical vapor deposition (CVD), and the plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) techniques, since they are reported as the best ones in terms of quality, quantity and ease of use. The research is routed by the fine tuning of the variables involved in both processes, such as the temperature, the gas precursors, the gas flows, the flow ratio, the metal catalyst etc. as well as the variables involved in just one of the processes, in the case of CVD, the high temperatures, and in the case of PECVD, the pressure, the RF power for plasma formation etc. The way to evaluate the obtained results was through the most suitable techniques relative to CNT analysis , as Raman microscopy, electron microscopy, both scanning and transmission, and x-ray diffraction. Thus we pretend to perform an exhaustive research with the aim to find a synthesis of carbon nanostructures suitable for different kind of applications, routed principally to electronic devices.

Neste trabalho iniciou-se os estudos com transistores de tunelamento por efeito de campo (TFET) de silício (Si) em estruturas de nanofios (NW-TFET), analisando o efeito da redução do diâmetro dos nanofios, de 167 nm até 15 nm, através de analises baseadas em medidas experimentais e simulações numéricas. Para diâmetros maiores que 30 nm, os dispositivos são pouco influenciados pela redução do diâmetro. Para diâmetros menores que 30 nm, ao diminui-los, o tunelamento entre bandas (BTBT) passa a ser o mecanismo dominante, aumentando a corrente de dreno normalizada. Reduzindo o diâmetro em baixa condução, a maior parte da junção passa a ser dominada por BTBT, aumentando a eficiência devido ao melhor acoplamento eletrostático, reduzindo a inclinação de sublimiar (SS). A análise em diferentes temperaturas (de 10 K a 423 K) destes TFETs de estruturas de nanofios mostrou que o aumento da temperatura aumentou tanto a corrente de estado ligado (ION) quanto a de estado desligado (IOFF), sendo que o aumento de IOFF é responsável pela degradação da eficiência em baixa condução. Para melhorar o desempenho dos dispositivos TFET de Si, que possuem baixa corrente, foram utilizados dispositivos experimentais com fontes de Germânio (Ge) e de uma liga de Si e Ge (Si0,73Ge0,27). O aumento da concentração de Ge na fonte reduz a largura da banda proibida (EG), resultando em um aumento da corrente de BTBT nos dispositivos. Esse aumento da corrente de BTBT também aumenta a transcondutância (gm) e o ganho intrínseco de tensão (AV). Para melhorar ainda mais o desempenho dos TFETs, foram estudados novos dispositivos fabricado com Arseneto de Indio-Galio (InXGa1-XAs), com leiaute em anel, com comprimento de canal de 5 µm e largura de canal de 400 µm, utilizando dispositivos experimentais e simulados. O uso desse material gera um grande aumento de ION devido ao aumento considerável de BTBT, alcançando valores de SS próximos a 60mV/dec, valor muito menor que 200mV/dec obtido nos dispositivos de Si. Os dispositivos com InXGa1-XAs apresentaram alto AV (~50 dB) mesmo em baixas polarizações, sendo promissores em aplicações de baixa tensão e baixa potência. Aumento da concentração de In (In0,7Ga0,3As) reduz EG, aumentando BTBT. O aumento de BTBT aumenta gm, porém, aumenta também a condutância de saída (gD), aumentando AV para alto VGS e reduzindo para baixos VGS. A redução da espessura de HfO2, de 3nm para 2nm, resultou em melhoria em todos os dispositivos devido ao melhor acoplamento eletrostático, onde o dispositivo de In0,53Ga0,47As apresentou um SS de 56mV/dec. A temperatura influencia mais gD que gm, aumentando AV em baixas temperaturas. O uso de fonte gasosa na difusão de Zinco (Zn), no lugar de fonte sólida, resultou em uma junção mais abrupta, aumentando ION e melhorando SS. Pode-se obter um dispositivo otimizado utilizando In0,7Ga0,3As utilizando difusão de Zn na fonte por fase gasosa, para dispositivos que vão atuar em aplicações digitais, ou utilizando difusão de Zn na fonte por fonte sólida, para dispositivos que vão atuar em aplicações analógicas, ambos à 520ºC por 1 minuto, utilizando 2 nm de HfO2 na porta. / In this work, initially it was studied Silicon (Si) n type tunnel field effects transistors (TFET) in nanowire structures (NW-TFET), analyzing the diameter reduction effect of the nanowires, from 167 nm to 15 nm, using experimental measurements and numerical simulations. For diameters higher than 30 nm, the devices are less influenced by the diameter reduction. For diameters lower than 30 nm, decreasing the diameter, band-to-band tunneling (BTBT) start to become the dominant mechanism, increasing the normalized drain current. Reducing the diameter, in low conduction, the most of the junction becomes dominated by BTBT, increasing the transistor efficiency due to the better electrostatic coupling, reducing the subthreshold swing (SS). The analysis of this nTFETs at different temperatures (from 10 K to 423 K) showed that at high temperatures both the on and the off state current (ION and IOFF) of these NW-TFETs have raised, degrading SS, and consequently the efficiency at low conduction. In order to improve ION, which is very low in pure Si nTFETs, experimental devices using source made by Ge and Si0.73Ge0.27 was studied. The increase of the Ge concentration in the source reduces the bandgap results in higher BTBT current. This high BTBT current also lead the transconductance (gm) and the intrinsic voltage gain (AV) to increase. To further improve the TFETs performance, new devices made of InGaAs with ring layout, with channel length of 5 µm and channel width of 400 µm was studied, using experimental and simulated data. The use of InGaAs generates a large increase of ION due to its low bandgap, enabling to reach values of SS near 60 mV/dec, much steeper than the 200mV/dec obtained on Si nTFETs. These InGaAs nTFETs have presented high AV (~50 dB), even at low bias, being promising devices in low power low voltage applications. When increasing the In concentration in the InXGa1-XAs TFET the bandgap is reduced, improving the BTBT current. The BTBT raise leads both gm and the output conductance (gD) to increase, improving AV for high VGS bias and degrading it at low VGS bias. The reduction of the HfO2 thickness, from 3 nm to 2 nm, have resulted in improvement all devices due to the better electrostatic coupling, where the In0.53Ga0.47As device have presented SS of 56mV/dec. As the temperature have more influence in gD than gm, AV is improved at low temperatures. The use of gas phase Zn diffusion at the source doping, instead of solid source Zn diffusion, have increased ION and improved SS. The possibly reason to this behavior is the higher abruptness of the source/channel junction when using gas phase Zn diffusion. An optimized device can be obtained using a device with In0,7Ga0,3As with the source diffusion made by gas phase, for devices to be used in digital applications, or with the source diffusion made by solid source, for devices to be used in analog applications. Both diffusion process made at 520 ºC, using 2 nm of HfO2 in the gate stack.

Nenhuma / Tem sido demonstrado que as propriedades eletrônicas e ópticas de nanotubos de paredes simples (SWNT) sofrem grande influência do ambiente químico externo. O estudo deste efeito é de grande relevância tanto para o entendimento da estrutura eletrônica de cada nanotubo, quanto para a determinação da concentração de diferentes SWNTs em uma amostra, especialmente nos estudos de separação por tipo, onde o ambiente químico antes e após o processo de separação muda drasticamente. Visando contribuir neste tema, o presente trabalho teve como objetivo estudar os efeitos de diferentes ambientes químicos nos fenômenos de absorção e emissão de luz por SWNTs dispersos em água na forma de tubos individuais. O estudo foi conduzido com nanotubos de pequeno diâmetro produzidos pelo processo comercial HiPco (diâmetros entre 0,7 e 1,2 nm), os quais foram dispersos em soluções aquosas de diferentes agentes dispersantes: i) surfactantes aniônicos dodecilsulfato de sódio (SDS), dodecilbenzenosulfanato de sódio (NaDDBS), colato de sódio (NaC); ii) um oligonucleotídeo de DNA do tipo poli d(GT)10. Algumas dispersões foram preparadas em com diferentes concentrações de SWNTs e agente dispersante. A dispersabilidade dos SWNTs em água for estudada, avaliando-se as propriedades ópticas dos tubos e feixes dispersos nos diferentes ambientes químicos por meio das técnicas de espectroscopia de absorção óptica na região do UV-vis-NIR (AO), fotoluminescência (PL) e fotoexcitação de luminescência (PLE) (photoluminescence excitation spectroscopy). Os valores de energia para os processos de absorção e emissão para os SWNTs nos quatro ambientes químicos estudados foram extraídos dos mapas de PLE e dos dados de absorção óptica. Não foram vistos deslocamentos entre as posições das Eii para os SWNTs dispersos com os três surfactantes aniônicos (SDS, NAC e NaDDBS), indicando que estas substâncias propiciam uma vizinhança química para os tubos bastante semelhante. O mesmo não ocorreu na presença de DNA, onde os valores de Eii para os diferentes SWNTs presentes na amostra, apresentaram um deslocamento batocrômico (para menores energias) de ~ 20 meV em relação aos valores observados para os surfactantes aniônicos. Este deslocamento foi atribuído ao arranjo helicoidal da molécula de DNA em torno do tubo, que expõe a superfície, permitindo maior acesso das moléculas de água e acarretando no aumento da constante dielétrica efetiva nas vicissitudes dos tubos. Foi também investigada a influência do tipo e concentração de agente dispersante, e concentração de SWNT na eficiência de emissão de luz pelos nanotubos suspensos. Neste estudo, a combinação das técnicas de absorção óptica e PLE se mostrou muito útil na investigação do processo de dispersão dos nanotubos. Baseando-se no fato de que o processo de emissão de luz em nanotubos de carbono é altamente sensível ao estado de agregação devido ao efeito de quenching que ocorre quando os SWNTs semicondutores ficam em contato com SWNTs metálicos, enquanto o processo de absorção de luz é pouco afetado, a análise da razão das intensidades dos sinais de PLE e de absorção óptica mostrou ser uma ferramenta poderosa para avaliar a extensão da desagregação dos SWNTs colocados em suspensão. Desta forma, foi possível determinar as melhores condições para maximizar a emissão de luz das dispersões aqui estudadas. Foi verificado que nas condições experimentais usadas, a concentração de SWNTs em solução aumenta na seqüência NaDDBS < NaC < DNA < SDS. Entretanto, embora NaDDBS e NaC produzam dispersões mais diluídas, observou-se pela análise da razão entre os sinais de PL e absorção óptica que a concentração de tubos individuais nestes sistemas é bem maior. Nas dispersões com SDS e o oligonucleotídeo DNA, muitos tubos apresentam-se agregados, provavelmente na forma de feixes estreitos, diminuindo consideravelmente a eficiência de emissão de luz. / It has been demonstrated that the electronic and optical properties of single-wall carbon nanotubes (SWNT) are strongly affected by the environment. This strong environmental effect is very relevant in analyzing the composition of carbon nanotube samples using optical techniques, especially in the case of separation experiments, where the SWNT environments are generally very different before and after the separation process. In this context, this work aimed at studying the effects of different surrounding materials on the absorption and emission of light by the individualized SWNT suspended in water. The study was carried out with small-diameter HiPco SWNT (with diameters between 0.7 and 1.2 nm) which were dispersed in aqueous solutions of different dispersing agents: i) anionic surfactants sodium dodecyl sulfate (SDS), sodium dodecyl benzene sulfonate (NaDDBS) and sodium cholate (NaC); ii) DNA oligonucleotide poly d(GT)10. Samples were prepared with different concentrations of SWNT and surfactants and were analyzed by UV-vis-NIR optical absorption (OA), photoluminescence (PL) and photoluminescence excitation (PLE) spectroscopies. The energies of the emission and absorption peaks for the samples in the four different environments were obtained from PL maps and OA data. The optical transition energies for the nanotubes wrapped by the three surfactants (SDS, NaC and NaDDBS) present basically the same values, thereby indicating that the nanotubes experience a very similar chemical environment. On the other hand, the optical transition energies for DNA-wrapped nanotubes are redshifted by ~ 20 meV as compared to the surfactant-wrapped ones. This shift was associated to the change of dielectric environment because a smaller nanotube coverage by the DNA molecule as compared with those caused by the anionic surfactants. The surfactant molecules cover most of the nanotube surface while the DNA coverage is guided by the self-organization of DNA macromolecule around the nanotube in a helical conformation. The higher exposure of the nanotube surface to the water molecules in DNA system is responsible for the increase in the effective dielectric constant and, consequently, for the redshift in the optical transition energies due to excitonic effects. We have also focused our attention on the role played by the type of surfactant, surfactant concentration, and SWNT concentration on the efficiency of the emission of light by the suspended nanotubes. Based on the fact that the OA intensity is proportional to the concentration of nanotubes in the solution, while the PL signal is quenched when SWNT are aggregated into bundles, it was demonstrated in this work that the ratio between PL and OA intensities gives comparative information on emission efficiency. The PL/OA ratio can be associated, as a first approximation, with the relative amount of isolated nanotubes in the solution, since a nanotube dispersion which presents a high isolated/bundle ratio is expected to maximize the light emission efficiency. SWNT and surfactant concentrations are strongly related to the emission efficiency since different aggregation states are obtained when different concentrations of SWNT and surfactant are used for dispersing SWNT in water. Using this approach, it was possible to determine the best conditions to improve the PL efficiency of SWNT dispersions here investigated. Experimental results have shown that the SWNT concentration follows the sequence: NaDDBS < NaC < DNA < SDS. However, even though NaDDBS and NaC led to dispersions with the lowest net SWNT concentrations, the PL/absorption ratio analysis showed they are the best dispersing agents to obtain the highest concentrations of individually SWNT using the dispersion procedure performed in this work. In DNA and SDS dispersion, most of the SWNT are in the form of ropes or bundles, decreasing the efficiency of light emission.

Nenhuma / Este trabalho teve como objetivo o estudo da purificação de uma amostra comercial de nanotubos de carbono (NTCs) produzida pelo método de arco-elétrico a partir de grafite contendo catalisadores Ni/Y pela empresa Carbolex, Inc. (EUA). O trabalho teve também como objetivos investigar a eficiência de uma rota alternativa de funcionalização para introdução de grupos hidroxilas (-OH) e a dispersabilidade das amostras bruta, purificada e funcionalizada em diferentes solventes. Estudou-se uma rota de purificação branda, baseada na combinação de etapas de oxidação em fase gasosa, seguidas de tratamento em solução de ácido clorídrico (HCl), com o objetivo de danificar minimamente as paredes dos NTCs evitando a introdução de funcionalidades. Tendo em vista os grandes desafios encontrados no estudo de purificação, a maior parte do trabalho foi dedicada a esta etapa. Os NTCs foram caracterizados após cada procedimento de purificação, quanto a sua morfologia e propriedades estruturais, visando monitorar o grau de eficiência dos procedimentos realizados para a eliminação de impurezas, bem como o efeito destes processamentos na integridade dos tubos. Após caracterização da amostra bruta por várias técnicas, observou-se alto teor de impurezas metálicas (42 at% de Ni, ou 59% em massa de Ni2O3), carbono amorfo e nanoesferas grafíticas (nano-onions) com diferentes graus de grafitização. Por MET, observou-se que a maior parte das nanopartículas metálicas está encapsulada em camadas grafíticas, recobertas ainda por carbono amorfo. Parte do metal pôde ser analisada por XPS que indiciou a existência de Ni metálico (69%) e Ni2O3 (31%). Por TG, foi demonstrado que cerca de 9% do material apresenta alto grau de grafitização, queimando a temperaturas próximas a 700C. Dois protocolos de purificação foram investigados. No protocolo I, a amostra foi submetida a dois tratamentos térmicos de oxidação, seguidos por refluxo em solução de HCl, e no protocolo II, uma etapa adicional de refluxo em ácido foi realizada, logo após a primeira queima em argônio. Ambos os protocolos foram precedidos por uma etapa comum de extração de fulerenos em tolueno. Houve redução considerável do teor metálico após os processos de purificação I e II, atingindo os valores de 15 e 10 at% de Ni, respectivamente. Ni e Y não puderam ser detectados por XPS nas amostras purificadas pelos protocolos I e II, indicando que todo o material metálico restante estava encapsulado. Quanto à presença de carbonos não desejados, observou-se por MET e TG/DTG que, embora os dois protocolos tenham sido eficientes para retirar todo o carbono amorfo, parte das nanoesferas de carbono permaneceu nas amostras. Foram vistos, contudo, por MET, vários anéis grafíticos vazios, comprovando que o tratamento multi-etapas permitiu romper a camada de carbono para o ataque ácido dos metais. Após o protocolo II, não foram mais observadas nanoesferas com alto grau de grafitização nas medidas de TG/DTG, comprovando que o método foi eficiente para modificar a superfície destas nanopartículas. Não foi detectada por espectroscopia Raman a presença de grupos retiradores de carga, como carboxilas e hidroxilas, após os protocolos de purificação, sugerindo que não houve adição destas funcionalidades em grande extensão. Após o protocolo II, houve um aumento da razão entre as intensidades das bandas D e G, o qual pode estar associado a introdução de defeitos e/ou funcionalização das impurezas de carbono ainda presentes. As diferenças observadas na dispersabilidade em solventes para as amostras bruta e purificadas foram, da mesma forma, atribuídas à presença de impurezas de carbono funcionalizadas. Embora a amostra obtida pelo protocolo II ainda não estivesse com a pureza ideal, foi empregada uma rota química baseada na reação com NaOH catalisada por hidróxido de tetrabutilamônio (TBAH), visando à introdução de grupos -OH. A amostra funcionalizada apresentou um aumento significativo na dispersabilidade frente a todos os solventes testados, com exceção do hexano, no qual não houve nenhuma dispersão. Os melhores resultados foram observados para o diclorometano e THF, apresentando também boa dispersabilidade em água e nos solventes contendo grupos aminas e hidroxilas. Estes resultados comprovam que houve uma forte modificação química da amostra. Embora não tenha sido possível caracterizar a extensão da modificação química nos SWNTs, devido à presença de alto teor de impurezas de carbono na amostra, este resultado motiva a realização de novos estudos empregando esta rota de funcionalização. / The objective of this work was to study the purification of a sample of commercial carbon nanotubes (CNTs) produced by the Carbolex arc-discharge method using the catalyst mixture Ni/Y (4/1 at. %). Another objective of this work was to investigate an alternative functionalization route for the introduction of hydroxyl groups (-OH) onto CNT sidewalls and to evaluate the dispersability of the as-grown, purified, and functionalized samples in different solvents. A soft purification method based on the combination of gas-phase oxidation treatments, followed by the liquid-phase oxidation steps in an aqueous HCl solution with a minimal introduction of defects and functional groups was investigated. In view of the great challenges faced in purification studies, most of the work was dedicated to this stage. The CNT morphology and structural properties were characterized after each purification procedure to monitor the degree of efficiency of the purification procedures, as well as the effect of them on tube integrity. The characterization of the asgrow sample by several techniques, revealed a high degree of metallic impurities (42 at% of Ni, or 59% w/w of Ni2O3), amorphous carbon and graphitic nanospheres with different degrees of graphitization. TEM showed that most of the metallic nanoparticles were encapsulated by graphitic layers and covered by amorphous carbon. Part of the metal could be analyzed by XPS, which indicated the presence of metallic Ni (69%) and Ni2O3 (31%). TG demonstrated that approximately 9% of the material presented a high degree of graphitization, burning at temperatures around 700 C. Two purification protocols were investigated. In protocol I, the sample was submitted to two thermal oxidation treatments followed by reflux in HCl solution. In protocol II, an additional stage of reflux in acid was carried out soon after the first burning in argon. Both protocols were preceded by a common stage of extraction of fullerenes in toluene. Purification processes I and II resulted in a significant reduction of the metallic level, reaching 15 and 10 at% of Ni, respectively. XPS could not detect Ni and Y in the samples purified using protocols I and II, indicating that all the remaining metallic material was encapsulated. As for the presence of undesirable carbons, TEM and TG/DTG showed that even though both protocols were efficient in removing all amorphous carbon, part of the carbon nanospheres remained. However, it was noticed by the TEM that there were several empty graphitic rings , proving that the multi-stage procedure allowed for breaching the carbon layer for the acid attack of the metals. After protocol II and taking into account the TG/DTG levels, nanospheres with a high degree of graphitization were not noticed anymore, which proved that the method was efficient in modifying the nanoparticles surface. Raman spectroscopy revealed the presence of extractor groups, such as carboxylics and hydroxilics, which were not detected after the purification protocols. This suggests that these functionalities were not added extensively. The increase in the ratio between the intensities of bands D and G after protocol II may be associated with the introduction of defects and/or functionalization of the carbon impurities still present. The differences observed in the dispersability in the solvent of as-grow and purified samples were also attributed to the presence of functionalized carbon impurities. Although the purity of the sample obtained using protocol II was not ideal yet, a chemical procedure based on the reaction with NaOH catalyzed by tetrabutyl ammonium hydroxide (TBAH) was employed to introduce OH groups. The functionalized sample presented a significantly increased dispersability in regard to all the solvents tested, with the sole exception of hexane, in which no dispersion happened. The best results were observed using dichlorinemethane and THF; good dispersability was also observed in water and in solvents containing amine and hydroxyl groups. The strong chemical change of the sample has been demonstrated, even though it was not possible to characterize the extension of the SWNT chemical changes, due to presence high levels of carbon impurities in the sample. This result encourages further research using this route of functionalization.

Os dispositivos emissores de luz orgânicos OLEDs têm despertado um enorme interesse tanto da comunidade científica quanto das empresas presentes no mercado mundial de displays. As características de elevado ângulo de visão, alta eficiência energética, possibilidade de confecção de displays flexíveis que não necessitam retroiluminação, baixo peso, fácil processabilidade, dentre outras, fazem com que os displays fabricados com materiais orgânicos apresentem um enorme potencial para as mais diversas aplicações. O presente trabalho teve como objetivo contribuir para a construção e caracterização de displays monocromáticos à base de polímeros luminescentes depositados pela técnica Ink Jet. Para tanto foram preparados os padrões de linhas x colunas, formadores dos pontos luminosos (pixels) de matrizes passivas e desenvolvidos processos para deposição dos filmes finos de polímeros semicondutores. A utilização da deposição por Ink Jet aparece como uma técnica chave para a produção de dispositivos poliméricos. Nesta pesquisa, como material luminescente foi utilizado um polímero da família do polifluoreno, de fácil processamento e elevada eficiência luminosa, enquanto que como eletrodos foram utilizados o óxido de estanho e índio (ITO) e Alumínio. O ITO foi utilizado por possuir baixa resistividade elétrica, elevada função de trabalho e elevada transmitância na região do visível. O processo de encapsulamento do display se deu por meio do acondicionamento destes dispositivos em ambiente isento de oxigênio e umidade, evitando-se os efeitos já conhecidos da foto-oxidação das camadas poliméricas. Os dispositivos, uma vez preparados, foram caracterizados por meio de medidas ópticas (fotoluminescência), elétricas (eletroluminescência, condutividade) e de desempenho (eficiência luminosa e luminância). / Organic Light Emitters Diodes OLEDs is a promising field of study and a huge market opportunity to semiconductor players. Thanks to its potential characteristics to replace the main todays display technologies like lightweight, low voltage, wide viewing angle, high resolution, fast switching, broad color range and the possibility to fabricate flexible devices, makes the organic semiconductors a potential candidate to develop, in a near future, devices and systems that even could not be imagined before. This work aims to contribute to the manufacturing process field and to the characterization of displays made by ink jet deposition technique. To achieve this objective, line x column patterns were produced, in which the pixels are generated at the crossing of lines and columns. The ink jet printing of materials is playing an important role in industry because it provides a low-cost manufacture environment potential. In this work, we studied the morphology of the ink jet deposition of polyfluorene over Indium Tin Oxide (ITO) substrates treated by different procedures. Those materials where used because the polyfluorene polymer presents high light emission efficiency and easiness of processing. The electrodes were prepared with ITO (due its low resistivity, high work function and high transmittance in the visible spectrum) and aluminum. The processed displays were sealed inside an inert ambient with positive pressure to avoid the photo-oxidation of the semiconductor luminescent polymer layers. The devices were characterized by optical (photoluminescence), electrical (electroluminescence) and performance (brightness, luminous efficiency) measurements.

A difusão irrestrita das relações mercantis para todas as esferas da sociedade e a inclusão forçada dos bens naturais e sociais na categoria das mercadorias, são fenômenos que vêm impondo novos condicionamentos à produção da ciência e ao trabalho científico. Vê-se no contexto do capitalismo atual duas tendências em aceleração: a transformação do cientista num proletário assalariado a serviço do capital; e a transformação da própria ciência numa mercadoria fictícia através da qual a produção dum saber útil (valor-de-uso) é apenas o subterfúgio necessário à valorização do capital pela patente (valor-de-troca). Com base nisso, o objetivo da presente dissertação é discutir a) que condicionamentos a lógica da acumulação capitalista faz pesar sobre as atividades de pesquisa; b) que funções o trabalho científico presta ao capital; c) como funcionaria o conhecimento quando mercadorizado; d) qual é o papel do Estado na aproximação da pesquisa com o mercado; e e) que novos valores e práticas vem sendo adotadas pelos cientistas. Tomaremos como base a teoria dos campos de Bourdieu e a teoria do valor de Marx. Delimitamos nossa investigação no desenvolvimento da nanotecnologia, por ser esta uma nova área do conhecimento que vem atraindo poderosos interesses do Estado e do mercado. Como âmbito de pesquisa, visitamos duas unidades da Embrapa e dois institutos da Unicamp, inseridos num quadro de análise comparativa preliminar entre o campo científico, o campo econômico e o hipotético campo tecnológico. Nossos procedimentos metodológicos basearam-se em entrevistas semi-estruturadas e levantamento documental e bibliográfico. / The unrestricted diffusion of mercantile relations to all fields of the society, and the forced inclusion of natural and social wealth in the category of commodities, are phenomena that are imposing new conditions to the production of science and the scientific work. In the context of contemporary capitalism, we see two tendencies in acceleration: first, the transformation of scientist in a salaried proletarian at the service of capital; second, the transformation of science itself in a fictitious commodity, by means of which the production of a useful knowledge (use value) is only a subterfuge to increase the value of capital by patent (exchange value). On this base, the aim of our dissertation is discuss and analyse a) which conditionings the capitalist accumulation logic is imposing to the research activities; b) which functions the scientific work affords to the capital; c) how functions the knowledge as commodity; d) what is the role performed by the State in bringing near the research activities and the market; and e) which new moral values and practices is adopting by scientists. We take as theoretical principles the theory of social fields proposed by Bourdieu, and the theory of value by Marx. We focus our investigation on the development of nanotechnology, because this is a new area of technological knowledge that is attracting powerful political and economical interests. As scope of our work, we examine two divisions of Embrapa and two institutes of Unicamp both of them inserted in a preliminar fieldwork to compare the scientific field, the economical field, and a presumed technological field. Our researching procedures was based in partly structured interviews, and bibliographical and documental surveys.

O presente trabalho visou obter catalisadores mássicos baseados em Mo e Nb, a partir de sais de seus respectivos precursores. O óxido MoNbOx, precursor do catalisador, foi obtido através do método de síntese via sol-gel. Realizou-se uma mistura física com um material ligante (hidróxido de alumínio), adicionado em teores de 20%, 30%, 40% e 50%, e o óxido para melhorar suas propriedades texturais (área superficial específica, volume de poros, diâmetro de poros). Essas misturas foram peptizadas com ácido nítrico a 1%, 2,5% e 5% de concentração, extrudadas e calcinadas a 600ºC. Os materiais calcinados foram caracterizados com o auxílio de análise de volumetria (BET), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectrometria por energia dispersiva (EDS) e ensaio de compressão. Amostras produzidas com uma solução de ácido nítrico de 5,0% e 50%-massa de -Al2O3 apresentaram os maiores valores de resistência à compressão e de área específica, portanto, realizou-se o ensaio catalítico da amostra a 30 bar e 300ºC usando como molécula modelo a solução com 2% em massa de dibenzotiofeno (DBT) em hexadecano. / This work has focused to obtain the bulk multimetallic catalyst based on Mo and Nb from its respective precursor salts. The MoNbOx oxide, precursor of the catalyzer, was obtained through the synthase method by sol-gel. It was realized a physical mix with a binder material (aluminum hydroxide), added in levels of 20%, 30%, 40% and 50%, and then the oxide in order to improve its texture properties (specified superficial area, pores volume, pores diameter). These mixes were peptized with nitric acid as 1%, 2.5% and 5% of concentration, extruded and calcined at 600°C. The calcined materials were evaluated by means of volumetric analysis (BET), X-ray diffraction (DRX), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS) and compression tests. Samples produced with 5.0% nitric acid solution and 50%-weight -Al2O3 presented the higher compression strength and specific area values, therefore, it was realized the catalytic test for the sample at 30 bar and 300ºC using the solution with 2%-weight of dibenzothiophene (DBT) in hexadecane as model molecule. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG

[pt] Partículas que apresentam dois lados com propriedades químicas distintas são chamadas de Janus, como uma referência ao deus de duas faces da mitologia Romana. A combinação de propriedades diferentes em um mesmo sistema vem se demonstrando interessante para inúmeras aplicações. Neste trabalho, nanopartículas de ouro anfifílicas foram sintetizadas através do recobrimento seletivo dos hemisférios do núcleo metálico, por dois polímeros, sendo um hidrofóbico e outro hidrofílico. Em seguida, foi realizado o crescimento preferencial de dióxido de titânio apenas na face com recobrimento hidrofílico. Os resultados obtidos pela caracterização estrutural e físico-química confirmaram a formação de nanopartículas de ouro com um hemisfério recoberto por dióxido de titânio de baixa cristalinidade e alta porosidade, provando seu caráter Janus. As nanopartículas Janus obtidas foram testadas como fotocatalisadores para produção de gás hidrogênio a partir da água. Os resultados mostraram sua atividade superior em relação a nanopartículas formadas apenas por titânia. Portanto, este estudo descreve uma nova estratégia para obtenção de nanopartículas Janus, que podem ser utilizadas para diferentes aplicações, e ainda demonstra sua importância nas áreas de catálise e de produção de gás hidrogênio como combustível renovável. / [en] Particles possessing two sides with different chemical properties are named Janus, as a reference to the double-faced god of Roman mythology. The combination of two different properties in the same system has been showing interesting for numerous applications. In this work, amphiphilic gold nanoparticles were synthesized by selectively coating the metallic nucleus hemispheres with two polymers, one hydrophobic and one hydrophilic. Then, a preferential growth of titanium dioxide over the hydrophilic face was performed. The results obtained by structural and physicochemical characterization confirmed the formation of gold nanoparticles with one hemisphere coated by titanium dioxide with low crystallinity and high porosity, proving the Janus character. The obtained Janus nanoparticles were tested as photocatalysts for hydrogen production from water. Results showed the superior activity in comparison to nanoparticles comprised only by titania. Thus, this study describes a new strategy to obtain Janus nanoparticles, which can be used for different applications and also demonstrates their importance in the fields of catalysis and production of hydrogen gas as renewable fuel.

Justificadamente, o século XX poderia ser qualificado como o século da Eletrônica. Em 50 anos, os dispositivos eletrônicos revolucionaram a sociedade, incluindo desde os brinquedos eletrônicos e os eletrodomésticos, até os gigantescos supercomputadores usados em previsões climáticas. Toda esta revolução ocorreu à sombra de uma técnica para tornar os dispositivos menores e mais eficientes: esta técnica é conhecida como miniaturização ou top-down. No entanto, à medida que as dimensões dos dispositivos se aproximam das atômicas, parece que esta abordagem precisa ser substituída por uma nova: bottom-up. E é assim que acontece na Nanoeletrônica, da qual a Spintrônica pode ser considerada como uma sub-área. Nesta tese, estudamos teoricamente dois tipos de transistores spintrônicos: um bipolar e um a efeito de campo. Em linhas gerais, observamos que os dispositivos spintrônicos são melhores que os convencionais, mas sempre há um desafio associado (para assegurar este melhor desempenho). Paralela e conjuntamente à Spintrônica, diversos dispositivos têm sido propostos utilizando-se nanoestruturas semicondutoras. Em particular, com os pontos quânticos pode-se controlar o estado de um elétron individualmente, inclusive o seu spin, o que pode abrir caminho para a Computação Quântica ou para a Spintrônica de um único elétron. Nesta tese, estudamos pontos quânticos de GaN numa matriz de AlN, utilizando uma metodologia que aplica, de forma inédita, cálculos de primeiros princípios ao estudo destas nanoestruturas com célula unitária com uma quantidade de átomos da ordem de 10 milhões.

Recentemente, nanotubos de carbono (CNTs), em especial os funcionalizados, têm sido adicionados em matrizes epóxi devido às suas extraordinárias propriedades mecânicas, elétricas e térmicas. Entretanto, não está claro como os nanotubos, funcionalizados ou não, influenciam o processo de cura da resina epóxi. Assim, o objetivo deste trabalho é estudar a influência de CNTs, funcionalizados ou não, no processo de cura da resina epóxi, utilizando em especial a técnica de espectroscopia de luminescência, associada a outras técnicas mais convencionais. Os CNTs foram purificados por meio de tratamento térmico a 1800 C a vácuo (CNT-TT), com posterior tratamento com ácido (CNT-Ac). Após esses tratamentos, os nanotubos foram também funcionalizados com grupos amina (CNT-Am). A purificação e as funcionalizações foram realizadas com sucesso (mostrado por TGA, FT-IR e XPS). Além disso, o tratamento térmico gerou CNTs com menor quantidade de defeitos (mostrado por espectroscopia Raman). Análises de MEV/FEG mostraram que os CNT-TT e CNT-Ac apresentam-se alinhados um em relação ao outro, ao contrário dos CNT-Am. A superfície de fratura do compósito preparado com CNT-Am mostrou ser a mais homogênea e os componentes com maior adesão. Este mesmo compósito também apresentou os maiores valores de módulo de armazenamento, E. A reação de cura mostrou ocorrer de forma mais acelerada nos compósitos preparados com CNT-TT e CNT-Ac, em relação à resina pura e ao compósito com CNT-Am. A entalpia de cura foi maior para estas duas amostras, assim como os valores de grau de cura obtidos por luminescência. Isto pode ser explicado devido à presença de ferro e de grupos OH nestes CNTs, que podem agir como catalisadores da reação de cura. Além disso, estas duas amostras são as mais heterogêneas e com maior alinhamento dos CNTs, o que pode aumentar a condutividade térmica destes compósitos. A reação de cura estudada por FT-IR mostrou maior velocidade no início da reação para a amostra com CNT-Am, em relação à resina pura, explicada pela participação dos grupos amina ligados aos CNTs na reação de cura. A espectroscopia Raman mostrou maiores valores de intensidade de cura para os compósitos em relação à resina pura, porém mostrou grande interferência da fluorescência das amostras. A espectroscopia de luminescência permitiu acompanhar a reação de cura até tempos maiores do que as análises de DSC e FT-IR.