Nesta Dissertação, foram realizadas reações de copolimerização de 1,3-butadieno com diferentes alfa-olefinas (1-hexeno, 1-octeno e 1-dodeceno) utilizando-se um sistema catalítico do tipo Ziegler-Natta ternário constituído por versatato de neodímio, hidreto de diisobutilalumínio e cloreto de t-butila. O sistema catalítico também foi avaliado em reações de homopolimerização com cada alfa-olefina. As condições reacionais, tanto da síntese do catalisador como das reações de polimerização, foram mantidas constantes. Foi estudada a influência de diferentes teores de cada alfa-olefina (1, 3, 5, 10, 20 e 30 % em relação ao 1,3-butadieno) sobre a conversão da polimerização, a microestrutura, a massa molar, as propriedades viscosimétricas e a estabilidade térmica dos polímeros obtidos. Foi avaliada, ainda, a influência do tamanho da cadeia da alfa-olefina sobre as características da polimerização. Os polímeros foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), cromatografia por exclusão de tamanho (SEC), viscosimetria capilar e termogravimetria (TG). A microestrutura dos polímeros, praticamente, não variou com a adição das alfa-olefinas. A massa molar numérica média (Mn) não sofreu alterações significativas, enquanto que a massa molar ponderal média (Mw) apresentou tendência ao aumento, quanto maior foi a incorporação de comonômero. A viscosidade intrínseca não apresentou uma tendência com a adição da alfa-olefina na reação, permanecendo na faixa de 2,015 a 3,557 dL/g. A estabilidade térmica do copolímero mostrou uma tendência a aumentar com a incorporação das alfa-olefinas / In this work, were performed copolymerization reactions of 1,3-butadiene with different alpha-olefins (1-hexene, 1-octene and 1-dodecene), using a ternary catalytic system of Ziegler-Natta, constituted by neodymium versatate, diisobutylaluminum hydride and t-butyl chloride. The catalytic system was also evaluated in homopolymerization reactions with the alpha-olefins. The reaction conditions, both the catalyst synthesis as the polymerization reactions, were kept constant. The influence of different content of each alpha-olefin (1, 3, 5, 10, 20 and 30% compared to 1,3-butadiene) on the polymerization conversion, the microstructure, molar mass, viscometric properties and thermal stability of polymers was studied. The influence of alpha-olefin chain size on polymerization characteristics was also evaluated. The polymers were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), size exclusion chromatography (SEC), capillary viscometry and thermogravimetry (TG). The polymer microstructure, practically, did not change with the addition of alpha-olefins. The number average molecular mass (Mn) has not changed; while the weight average molecular mass (Mw) trended to increase. The intrinsic viscosity did not show a trend with the alpha-olefin addition, remaining in the range from 2.015 to 3.557 dL/g. The copolymer thermal stability showed a tendency to increase with the incorporation of alpha-olefins

O manganito de neodímio dopado com estrôncio (NSM) é um dos materiais catódicos alternativos e que estão sendo estudados e pesquisados para aplicação em células a combustível de óxido sólido de temperatura intermediária (ITSOFCs). O estrôncio (Sr) auxilia consideravelmente na condutividade elétrica e na proximidade do coeficiente de expansão térmica do NSM com os eletrólitos de céria gadolínia (GDC) e céria samária (SDC), e que tornam o material adequado ao uso em temperaturas entre 500 e 800 ºC. Seguindo este contexto, o presente trabalho é uma contribuição ao estudo da síntese de NSM com diferentes concentrações molares de Sr (10, 30 e 50 %), através da técnica de reação no estado sólido. Os materiais foram obtidos e caracterizados visando avaliá-los quanto às características adequadas para emprego na ITSOFC. Após a síntese dos pós e processamento do material sinterizado, avaliou-se principalmente o teor do dopante Sr para a identificação das composições químicas obtidas, estrutura cristalina formada, morfologia dos pós e cerâmicas, além da expansão térmica e condutividade elétrica do material sinterizado. Verificou-se que os valores das concentrações molares dos elementos químicos constituintes para a formação do NSM estão próximos dos valores calculados estequiometricamente antes da etapa de calcinação. A porosidade se mostrou mais adequada para as amostras sinterizadas a 1100 e a 1200 ºC. Comprovou-se que, o teor de dopante não altera significativamente a área de superfície específica e o valor das densidades. Os coeficientes de expansão térmica encontrados estão bastante próximos aos eletrólitos comerciais e verificou-se que com o aumento das concentrações molares de estrôncio, ocorre o acréscimo nos valores de coeficientes de expansão térmica. A condutividade elétrica está adequada para aplicação como material catódico. Os resultados mostram que a síntese por mistura de sólidos apesar de ter as suas desvantagens, quando realizada com cuidados, proporciona pós de NSM, com boas características físicas, químicas e microestruturais. Conclui-se que as características do material com composição de 30 % em mol de Sr é a mais adequada para a preparação de suspensões cerâmicas para posterior deposição no eletrólito sólido de GDC e/ou SDC, embora sejam necessários outros estudos das características deste material como dispositivo eletroquímico para aplicação em ITSOFCs. / The strontium-doped neodymium manganite (NSM) is one of the alternative cathodic materials and they have been studied and searched for application in intermediate temperature solid oxide fuel cells (ITSOFCs). The strontium (Sr) assists considerably in the electric conductivity and in the proximity of the thermal expansion of the NSM with electrolytes of ceria doped with gadolinium (GDC) or samarium (SDC), allowing them to become the adequate material for the use in temperatures between 500 and 800 ºC. Following this context, the present work is a contribution to the study of the synthesis of NSM with different molar concentrations of Sr (10, 30 and 50 %), through the technique of solid state reaction. The materials were obtained and characterized to be adjusted to the requested characteristics for operating in the ITSOFC. After the synthesis of the powders and processing the sintered material, it was evaluated the concentration of Sr for the identification of chemical compositions, crystalline structure, powders morphology and ceramics, besides the thermal expansion and electric conductivity of the sintered material. It was verified that the values of the molar concentrations of the constituent chemical elements of the NSM are close to the values theoretically calculated before the stage of calcination. The porosity showed to be more adequate for the samples sintered at 1100 and 1200 ºC. One proved that, the increase of the Sr, relatively little, diminishes the specific surface area and the value of the densities and the coefficients of thermal expansion of the sintered samples. The found coefficients of thermal expansion are sufficiently close to the ones of commercial electrolytes and the electric conductivity is adequate for a cathodic application as material. The results show that the synthesis by solid state reaction, although having its disadvantages, provides powders of NSM with good physical, chemical and microstructural characteristics when carried with certain cares. It is concluded that the composition of 30 % in mol of Sr and sintered at 1200 ºC is the best for the preparation of ceramic suspensions for posterior deposition on the solid electrolyte of GDC and/or SDC, even so further studies are necessary to completely adjust this material to be used in a electrochemical device for application in ITSOFCs.

In this work, we investigated the possible applications of Nd3+ ions doped lanthanium trifluoride (LaF3) nanocrystals as infrared constrast agents in the first and second biological windows of the electromagnetic spectrum, which extend from 700 to 1400 nm. For this, we use the three emissions of Nd3+ ions centered around 900, 1060, and 1330 nm, corresponding to transitions generated from the metastable state 4F3/2. In comparison with other fluorescent nanoparticles (NPs) used as biolables agents, such as semiconductor quantum dots and multiphotonic luminescent NPs, the Nd3+ doped LaF3 NPs present several advantages such as high fluorescence quantum efficiency and high chemical and spectral stabilities. We have demonstrated that, with the emission around 1060 nm is possible to obtain high brightness images of cancer cells and high penetration images of animal models (mices). Additionally, we have demonstrated that the emission around 900 nm has an appreciable thermal sensitivity that allows the use of such NPs as optical nanothermometers. As the Nd3+ concentration is increased to values around 25 mol%, this thermal sensitivity comes with a high conversion efficiency of light-to-heat, so that the NPs work as multifunctional agents capable of generating heat and measuring, simultaneously, induced local temperature. This has allowed the development of real time controlled thermal therapies of cancerous tumors in animal models (mices). / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta tese avaliamos as possíveis aplicações de nanocristais de trifluoreto de lantânio (LaF3) dopados com íons de Nd3+ como agentes de contrastes infravermelho na primeira e segunda janelas biológicas do espectro eletromagnético, as quais se estendem de 700 a 1400 nm. Para isso usamos as três emissões de íons de Nd3+ centradas em torno de 900, 1060 e 1330 nm, correspondentes a transições geradas a partir do estado metaestável 4F3/2. Na comparação com outras nanopartículas (NPs) fluorescentes usadas como agentes de bio-contrastes, tais como, pontos quânticos de semicondutores e NPs multifotônicas luminescentes, as NPs de LaF3 dopadas com íons de Nd3+ apresentam diversas vantagens, tais como, alta eficiência quântica de fluorescência e altas estabilidades química e espectral. Nós demonstramos com a emissão em torno de 1060 nm que é possível obter imagens de alto brilho de células cancerígenas e imagens de alta penetração de modelos animais (ratos). Adicionalmente, demonstramos que a emissão em torno de 900 nm apresenta uma apreciável sensibilidade térmica que permite utilizar tais NPs como nanotermômetros ópticos. Quando a concentração de íons de Nd3+ é elevada para valores em torno de 25 mol%, esta sensibilidade térmica vem acompanhada de uma alta eficiência de conversão luz-calor, fazendo as NPs se comportarem como agentes multifuncionais capazes de gerar calor e medir, de forma simultânea, a temperatura local induzida. Isto tem permitido o desenvolvimento de terapias térmicas, controladas em tempo real, de tumores cancerígenos em modelos animais (ratos).

In this work, we investigated the spectroscopic characteristics of Nd3+ and Yb3+ doped/co-doped materials for potential applications in photonic devices, particularly lasers emitting in the IR and visible (blue) and thermal sensing operating in the first and second biological windows. For such purposes, we used the fluorescence spectroscopy technique in steady state and time resolved. Initially we investigated the spectroscopic characteristics of the Yb3+ doped oxyfluoride glass, analyzing three important effects present in Yb3+ doped systems: Radiation Trapping (RT), Self-Quenching (SQ), and Cooperative Luminescence (CL). We show that the effects of RT and SQ affect substantially the line shape of Yb3+ emission spectrum, thereby inducing miscalculations of the emission cross section, overestimation of the laser level lifetime, as well as errors in non-radiative decay rates. On the other hand, we show that the strong presence of RT favors the CL effect between Yb3+ ions, which configures an advantageous feature for the generation of blue light via CL. In the thermal sensing context, we carried out a study on application of Nd3+ single doped materials for optical temperature sensors based on Fluorescence Intensity Ratio (FIR) using the 4F3/2, 4F5/2 and 4F7/2 Nd3+ energy levels, more precisely, Nd3+ doped Q-98 phosphate glass, where we showed that the investigated phosphate glass present good perspectives for applications in optical thermometer, being its thermal sensitivity and the maximum thermal range, strongly dependent on the considered energy levels. Following the studies on thermal sensing, we investigated the effects of structure core and core@shell of lanthanum fluoride nanocrystals (LaF3) doped/co-doped with Nd3+ and Yb3+ for temperature sensor based on energy transfer (ET). For this, LaF3 nanocrystals in structural configurations LaF3:Nd (only core), LaF3:Nd/Yb (only core), LaF3 :Nd@LaF3:Yb (Nd3+ in core and Yb3+ in shell), and LaF3:Yb@LaF3:Nd (Yb3+ in core and Nd3+ in shell) were synthesized. We evaluated the FIR of the emission from Yb3+ (2F5/2→2F7/2 at ~990 nm) and Nd3+ (4F3/2→4I13/2 at ~1060 nm) against the temperature and we concluded that their sensitivities are strongly dependent on the structural configurations, i.e., we get control the ET processes and their temperature dependence. In addition, we show that FIR, using 990 and 1330 nm emissions present thermal sensitivity at least one order of magnitude greater that the other FIR’s. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho investigamos as características espectroscópicas de materiais dopados/co-dopados com os íons terras-raras Nd3+ e Yb3+ para potenciais aplicações em dispositivos fotônicos, particularmente lasers emissores no infravermelho e visível (azul) e sensoriamento térmico operando na primeira e segunda janelas biológicas. Para tais propósitos, usamos a técnica de espectroscopia de fluorescência no estado estacionário e resolvida no tempo. Inicialmente investigamos as características espectroscópicas do vidro oxifluoreto dopado com Yb3+, analisando três importantes efeitos presentes em sistemas dopados com Yb3+: Radiation Trapping (RT), Self- Quenching (SQ) e Luminescência Cooperativa (LC). Mostramos que os efeitos de RT e SQ afetam de forma substancial a forma de linha do espectro de emissão do Yb3+, induzindo, assim, cálculos errôneos na seção de choque de emissão, superestimação do valor do tempo de vida do nível laser emissor, bem como erros nas taxas de decaimentos não-radiativos. Por outro lado, mostramos que a forte presença dos efeitos de RT observados favorece o processo de LC entre íons Yb3+, o que de certa forma constitui uma característica vantajosa para a geração de luz azul via processo de LC do Yb-Yb. Já no âmbito de sensoriamento térmico, realizamos um estudo sobre a aplicação de materiais mono-dopados com Nd3+ em sensores ópticos de temperatura baseados na Razão de Intensidade de Fluorescência (RIF) dos níveis de energia 4F3/2, 4F5/2 e 4F7/2 do Nd3+, mais precisamente, vidro fosfato Q-98 dopado com Nd3+, onde mostramos que o vidro fosfato investigado apresenta boas perspectivas para aplicações em termômetro óptico, sendo sua sensibilidade térmica, bem como o intervalo de temperatura de máxima sensibilidade, fortemente dependente dos níveis de energia considerados. Continuando os estudos sobre sensoriamento térmico, investigamos os efeitos da estrutura core e core@shell de nanocristais de fluoreto de lantânio (LaF3) dopados/co-dopados com Nd3+ e Yb3+ para sensor térmico por Transferência de Energia (TE). Para tanto, nanocristais de LaF3 nas configurações estruturais de LaF3: Nd (somente core), no LaF3: Nd/Yb (somente core), LaF3: Nd@LaF3: Yb (com Nd3+ no core e Yb3+ no shell) e LaF:Yb@LaF3:Nd (com Yb3+ no core e Nd3+ no shell) foram sintetizados. Nós avaliamos as RIF das emissões do Yb3+ (2F5/2 → 2F7/2 em ~990 nm) e do Nd3+ (4F3/2→4I13/2 em ~1060 nm) com a temperatura e concluímos que suas sensibilidades são fortemente dependentes das configurações estruturais, ou seja, conseguimos controlar os processos de TE e a dependência destes com a temperatura. Adicionalmente, mostramos que o sensor de RIF, usando as emissões em 990 nm e 1330 nm, apresenta uma sensibilidade térmica de pelo menos uma ordem de grandeza maior que os demais RIF’s.

In this work, we have investigated the thermal properties (diffusivity (D), conductivity (K), temperature coefficient of the optical path length change (ds/dT), etc) and loss processes owing to the ion-ion interactions, in Nd3+ doped laser materials, specifically YAG ceramic and CGGG crystal. Since the fluorescence quantum efficiency, , is directly related to these mechanisms that lead to luminescence quenching, the studies were carried out mainly observing the effects of these processes on . To this goal we used mainly the thermal lens technique and conventional spectroscopy. In Nd:YAG ceramic, we have investigated the losses due to down-conversion or, as they are well known, concentration quenching that are basically cross relaxation (CR) and energy migration (EM). From these results, it was concluded that the main source of luminescence quenching is CR and that the small ds/dT value together with the high optimum concentration put this material as candidate for several applications. In Nd:CGGG crystal, we have studied the loss processes owing to upconversion or, as is better known, upconversion Auger (UA) or energy transfer upconversion, which are important in laser systems of high. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho investigamos as propriedades térmicas (difusividade (D), condutividade (K), variação do caminho óptico com a temperatura (ds/dT), etc) e processos de perdas devido a interações entre íons, em materiais lasers dopados com Nd3+, especificamente cerâmica de YAG e cristal CGGG. Desde que a eficiência quântica de fluorescência, , está diretamente relacionada com esses mecanismos que levam a supressão da luminescência, os estudos foram realizados principalmente observando os efeitos desses agentes sobre . Para esse propósito, usamos principalmente a técnica de lente térmica e espectroscopia convencional. Na cerâmica de Nd:YAG investigamos as perdas por down-conversion ou, como é melhor conhecidas, quenching de concentração que são basicamente relaxação cruzada (RC) e migração de energia (ME). Nesses resultados concluímos que a principal fonte de supressão da luminescência é RC e que o valor de ds/dT baixo juntamente com a concentração ótima alta apresentam esse material com boas perspectivas de aplicações. No cristal Nd:CGGG estudamos os processos de perdas por upconversion ou, como é melhor conhecido, conversão ascendente Auger (CAA) ou conversão ascendente por transferência de energia, os quais são importantes em sistemas lasers de alta potência e/ou altas concentrações de íons dopantes. Com a presença dos processos de CAA é adicionado mais um canal de decaimento não radiativo. E como resultado foi observado uma diminuição de η e consequentemente um aumento da carga térmica (φ). O conhecimento dos processos investigados nesta dissertação é de importância fundamental para a engenharia e caracterização de matérias lasers.

Nesta Dissertação, foram realizadas reações de copolimerização de 1,3-butadieno com diferentes alfa-olefinas (1-hexeno, 1-octeno e 1-dodeceno) utilizando-se um sistema catalítico do tipo Ziegler-Natta ternário constituído por versatato de neodímio, hidreto de diisobutilalumínio e cloreto de t-butila. O sistema catalítico também foi avaliado em reações de homopolimerização com cada alfa-olefina. As condições reacionais, tanto da síntese do catalisador como das reações de polimerização, foram mantidas constantes. Foi estudada a influência de diferentes teores de cada alfa-olefina (1, 3, 5, 10, 20 e 30 % em relação ao 1,3-butadieno) sobre a conversão da polimerização, a microestrutura, a massa molar, as propriedades viscosimétricas e a estabilidade térmica dos polímeros obtidos. Foi avaliada, ainda, a influência do tamanho da cadeia da alfa-olefina sobre as características da polimerização. Os polímeros foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), cromatografia por exclusão de tamanho (SEC), viscosimetria capilar e termogravimetria (TG). A microestrutura dos polímeros, praticamente, não variou com a adição das alfa-olefinas. A massa molar numérica média (Mn) não sofreu alterações significativas, enquanto que a massa molar ponderal média (Mw) apresentou tendência ao aumento, quanto maior foi a incorporação de comonômero. A viscosidade intrínseca não apresentou uma tendência com a adição da alfa-olefina na reação, permanecendo na faixa de 2,015 a 3,557 dL/g. A estabilidade térmica do copolímero mostrou uma tendência a aumentar com a incorporação das alfa-olefinas / In this work, were performed copolymerization reactions of 1,3-butadiene with different alpha-olefins (1-hexene, 1-octene and 1-dodecene), using a ternary catalytic system of Ziegler-Natta, constituted by neodymium versatate, diisobutylaluminum hydride and t-butyl chloride. The catalytic system was also evaluated in homopolymerization reactions with the alpha-olefins. The reaction conditions, both the catalyst synthesis as the polymerization reactions, were kept constant. The influence of different content of each alpha-olefin (1, 3, 5, 10, 20 and 30% compared to 1,3-butadiene) on the polymerization conversion, the microstructure, molar mass, viscometric properties and thermal stability of polymers was studied. The influence of alpha-olefin chain size on polymerization characteristics was also evaluated. The polymers were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), size exclusion chromatography (SEC), capillary viscometry and thermogravimetry (TG). The polymer microstructure, practically, did not change with the addition of alpha-olefins. The number average molecular mass (Mn) has not changed; while the weight average molecular mass (Mw) trended to increase. The intrinsic viscosity did not show a trend with the alpha-olefin addition, remaining in the range from 2.015 to 3.557 dL/g. The copolymer thermal stability showed a tendency to increase with the incorporation of alpha-olefins

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 2740601 bytes, checksum: 60bd87566aa111195ece86e01435aaf6 (MD5) Previous issue date: 2010-12-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / SrTiO3 is a compound with perovskite structure usually found with cubic phase. This works reports the synthesis of powders and thin films of the undoped and Nd3+ doped SrTiO3, replacing Ti4+ or Sr2+ with the stoichiometries SrTi1-xNdxO3 (x = 0.00; 0.01; 0.02; 0.04) and Sr0.99Nd0.01TiO3. The powders were synthesized by the polymeric precursor method. The thin films were prepared by chemical solution deposition (CSD) using the spin coating technique and by pulsed laser deposition (PLD), being deposited on LaAlO3 (100), MgO (100), SrTiO3 (100), Al2O3-R, and SiO2. The structural and optical properties of these materials were evaluated by infrared spectroscopy, UV-vis spectroscopy, photoluminescent emission, micro Raman spectroscopy and X-ray diffraction (XRD) Rietveld refinement of the XRD patterns was realized for powder samples. Moreover the photocatalytic property was evaluated in the degradation of textile dyes. The coexistence of the cubic and tetragonal phases for SrTiO3 powders was confirmed after calcinations at 550 oC. For doped samples calcined at 700 oC, it was observed that the sites occupied by Nd3+ influenced in the amount of these phases, leading to a direct influence in the photoluminescent emission. Emission in the yellow region was observed, while temperature increase lead to a shift to the green region, with higher energy indicating that short range ordering occurred. Thin films deposited on LaAlO3 substrate showed high quality epitaxial growth by CSD and a very high quality by PLD. On MgO doping changed the film orientation. For deposition on Al2O3-R and SiO2, polycrystalline films were obtained. Photocatalytic degradation efficiency was similar in powders and undoped films, increasing for films doped with 4 % of Nd3+ when synthesis was done by PLD. Key words: / SrTiO3 é um composto de estrutura perovskita comumente encontrado na fase cúbica. Este trabalho reporta a síntese de pós e filmes finos deste composto na sua forma pura e dopada com Nd3+ em substituição a Ti4+ ou Sr2+ nas estequiometrias SrTi1-xNdxO3 (x = 0,00; 0,01; 0,02; 0,04) e Sr0,99Nd0,01TiO3. Os pós foram sintetizados pelo método dos precursores poliméricos. Os filmes finos foram preparados pelo método de deposição de solução química (CSD) utilizando a técnica spin coating e pelo método de deposição por laser pulsado (PLD), sendo depositados em substratos de LaAlO3 (100), MgO (100), SrTiO3 (100), Al2O3-R, e SiO2. As propriedades estruturais e óticas desses materiais foram avaliadas por espectroscopia de infravermelho, espectroscopia UV-Vis, espectroscopia de emissão fotoluminescente, espectroscopia micro Raman e difração de raios-X (DRX). Refinamento Rietveld dos dados de DRX foi realizado para algumas amostras em pó. Além disso, a propriedade fotocatalítica foi estudada frente à degradação de corantes têxteis. A coexistência das fases cúbica e tetragonal para os pós de SrTiO3 foi confirmada, já na temperatura de 550 ºC e foi verificado para as amostras dopadas (700 ºC) que o sítio de ocupação do Nd3+ influenciou na quantidade dessas fases. Esse resultado teve influência direta na propriedade fotoluminescente observada. Os materiais emitiram principalmente na região do amarelo, mas com o aumento da temperatura essa região se deslocou para o verde (maior energia) indicando a organização do sistema. Os filmes finos depositados sobre o substrato de LaAlO3 mostraram crescimento epitaxial de alta qualidade por CSD e de qualidade muita alta por PLD. Sobre MgO a dopagem influenciou na orientação dos filmes. Os filmes depositados em Al2O3-R, e SiO2 foram policristalinos. A eficiência de degradação fotocatalítica foi similar entre pós e filmes puros, sendo aumentada com 4 % de Nd3+ nos filmes depositados por PLD.

O interesse na pesquisa de Lasers randômicos, meios dispersivos com alto ganho, tem crescido nos últimos anos em virtude das novas possibilidades advindas ao se trabalhar com estes sistemas, como emissões em bandas com baixo ganho, bicromaticidade, localização da luz em meios difusos e sistemas ópticos mais compactos. Nesse trabalho serão discutidos temas como espalhamento da luz por partículas, intensidade de retroespalhamento, ganho em meios desordenados e as transições energéticas do neodímio, correlacionando as emissões características obtidas nos experimentos com a teoria. Quanto aos resultados será apresentado a primeira observação de laser randômico com nanopó de Nd:YVO4 através de análise do comportamento da emissão espectral e temporal oriunda da transição 4F3/24I11/2 (1064 nm). Os resultados apresentam outra forma de analisar a cinética temporal da emissão de laser randômico, permitindo uma separação da fração de emissão estimulada e espontânea e comparação desse resultado com o estreitamento sutil da largura de linha, típico de lasers randômicos. As conversões ascendentes e saturação de ETU (conversão ascendente por transferência de energia) serão analisadas na mesma amostra, sendo todos os ajustes provenientes da literatura e de fundamental interesse, principalmente por se tratarem de um mecanismo de perda em lasers operando na região do infravermelho. Por fim, a emissão característica será avaliada pela técnica CBS (retroespalhamento coerente) para determinação da coerência do laser emitido e localização da luz neste meio difuso, com os resultados comparados aos da simulação. / In the past few years, the interest in random lasers, which refer to lasing in disordered media where strong multiple scattering plays a constructive role instead of being only a loss factor, have received considerable attention due to its unique properties and its potential applications, such as emission at new, extremely low gain lines, simultaneous emission of several very different wavelengths at the same time, strong light localization and miniaturization. Single and multiple particle light scattering, backscattering intensity, light diffusion with gain and the energy level diagram of Neodymium will be presented in this current work, alongside with a parallel from the typical emission lines obtained experimentally with theory. The demonstration of random laser action in Nd:YVO4 nanopowder, by analyzing the spectral and temporal behavior from the 4F3/24I11/2 (1064 nm) transition is presented. A method that analyzes the decay kinetics after long-pulse excitation is used to determine the laser characteristics, allowing measuring the fractional contribution of spontaneous and stimulated emission in the samples backscattering cone, with is in agreement to the smoothing linewidth narrowing as a function of pump power typical from random lasers. Also the visible emission along a method to determine quantitatively the ETU (energy-transfer upconversion) rate is presented, which is particularly interesting, as is a mechanism that introduces a loss channel for devices emitting in the infrared region. At last, the coherent laser emission and light localization will be evaluated by using the CBS (coherent backscattering) technique in this diffusive media, in which the results are compared with simulation.

O vidro com composição 2Na2O1CaO3SiO2, sofre nucleação cristalina homogênea em temperaturas entre 450 e 560oC. Os núcleos, essencialmente esféricos, supostamente tem a mesma composição da matriz vítrea. Em amostras amorfas, parcialmente cristalizadas e policristalinas foram feitas medidas de densidade, difratometria de raios-X, analise térmica por calorimetria exploratória de varredura (DSC), medidas ultrasônicas pelo método do pulso-eco, espectroscopias de absorção ótica, infravermelha e Raman. A densidade do vidro é de 2,66 g/cm3 e para amostra policristalina a densidade aumenta para 2,76 g/cm3. O aumento da densidade com o grau de cristalinidade é a causa do aumento das velocidades de propagação de ondas elásticas longitudinal e transversal, e do aumento do numero e da intensidade dos picos nos difratogramas de raios-X. Das medidas de DSC determinamos que a temperatura de transição vítrea ocorre em torno de 40 °C, e calculamos uma entalpia de ativação para a transição vítrea de 78 kcal/mol. Espectros de absorção ótica de amostras com Cr3+ apresentaram o efeito de anti-ressonância Fano, e pequeno deslocamento da banda 4T2 , para energias maiores com o aumento do grau de cristalinidade e em temperaturas baixas (~ 20 K). A partir dos níveis isoenergéticos 2E e 2T1 calculamos o parâmetro de Racah B = 690 cm-1 e a intensidade do campo ligante ? = 10 Dq = 14 840 cm-1. Junto com Cr3+ ocorre o Cr6+ na forma do íon cromato, CrO42-, cujas bandas de absorção estão próximas do ultravioleta, e é responsável pelo efeito Raman pré-ressonante observado. O espectro Raman do vidro é constituído de bandas assimétricas acima de 550 cm-1, e foram decompostas em seis bandas gaussianas. As bandas de maior freqüência foram tentativamente atribuídas à vibrações de tetraedros de sílica com 1 a 4 oxigênios não-ponteantes. Dos espectros Raman reduzidos concluímos que o pico de boson é devido à vibrações dos fônons térmicos o a freqüência da radiação espalhada. Algumas características dos espectros de absorção de amostras com Cr3+ e dos resultados de medidas ultrasônicas foram atribuídas à possível ocorrência de microtensão ou microfissuras na região da interface núcleo-vidro. / Glass with composition 2Na2O1CaO3SiO2, undergoes homogeneous crystal nucleation between 450 and 56OoC. The nuclei are essentially spherical and presumable have the same composition as the glass matrix. Measuriments of density, X-ray diffraction, thermal analysis by differential scanning calorimetry (DSC), ultrasonics by pulse-echo method, optical absorption, infrared and Raman spectroscopy were performed in amorphous, partially crystallized and polycrystalline samples. The density of the glass is 2,66 g/cm3 and 2,76 g/cm3 that of the polycrystalline sample. The increase in density with the degree of crystallinity is the cause of the increasing propagation velocities of longitudinal and transversal elastic waves, and of the increasing peak number and intensities in the X-ray diffractograms. From DSC measurements we determine that the glass transition temperature is about 470o C, and the activation enthalpy for the glass transition was calculated to be 78 kcal/mol. Absorption spectra of Cr3+ containing samples shows the anti-resonance Fano effect, and small displacement of the 4T2 band to higher energies with increasing degree of crystallinity and at lower temperatures (~20 K). From the isoenergetic levels 2E and 2T1 we calculate the Racah parameter B = 690 cm-1 and the ligand field intensity ? = 10 Dq = 14 840 cm-1. Together with Cr3+ occurs Cr6+ as cromate ion, CrO4-2 with absorption bands are near the ultraviolet, and is responsible for the observed pre-resonant Raman effect. The Raman spectrum of the glass is composed of asimetric bands in frequencies above 550 cm-1, which we decompose in six Gaussian shaped bands. The four bands of higher frequencies were tentativily assigned to stretching vibration bond Si-O of silica tetraedra with 1 to 4 non-bridging oxigens. From reduced Raman spectra we concluded that the boson peak is due to thermal phonon vibrations and to the scattered radiation frequency. Some features of absorption spectra of Cr3+ containing glasses and of ultrasonic measurements were assigned to the possible occurence of microtensions or microcracks in the nucleous-glass interf ace region.

Os magnetos de Neodímio Ferro Boro (Nd2Fe14B) apresentam excelentes propriedades magnéticas e compatibilidade biológica, embora sejam frágeis e possuam baixa resistência à corrosão. As forças de atração magnética de magnetos de terras raras têm sido empregadas em sistemas de retenção, principalmente associadas aos implantes osseointegráveis, em próteses bucais e próteses faciais, bem como em aparelhos ortodônticos. Este estudo avalia o comportamento das forças de repulsão magnética, em função do volume e comprimento do eixo magnético, quando submetidos a afastamentos, de modo que esta propriedade física seja empregada em odontologia. Vinte e quatro corpos de prova, com um ou dois pares de magnetos de Nd2Fe14B, com diferentes formas e volumes variados, foram submetidos a ensaio mecânico para mensuração das forças de repulsão magnética, em condições de afastamentos que variaram entre 0,0 e 20,0 mm. Os dados observados mostram que, considerando-se uma mesma área superficial de polo, a força de repulsão magnética varia em função do comprimento do eixo magnético. Os dados relativos ao afastamento foram submetidos a análise de variância (p0,05), tendo-se observado que o aumento da distância entre os magnetos diminui significantemente a força de repulsão magnética na maioria dos corpos de prova. No afastamento 0,0 mm as forças magnéticas de repulsão dos subgrupos mantêm uma sequência crescente a partir do subgrupo de menor volume de magnetos ao subgrupo de maior volume de magnetos, os quais permanecem nessa sequência nos afastamentos iniciais. A força de repulsão magnética gerada por magnetos pequenos varia menos em função do aumento do afastamento. Conclui-se que a variação da força de repulsão magnética, dada a mesma área superficial de polo, apresenta uma relação direta com o volume e com o eixo magnético onde, quanto maior o volume ou o comprimento do eixo magnético, maior a força de repulsão magnética. A relação direta entre volume e força de repulsão magnética não se altera frente aos afastamentos inicais, tendendo a se tornar imensurável com o aumento da distância. A força de repulsão magnética mantém uma relação inversa com a distância entre os pares de magnetos. Este ensaio mecânico indica que a força de repulsão magnética apresenta, assim como a força de atração magnética, uma curva hiperbólica de redução frente ao aumento do afastamento. / Neodymium Iron Boron (Nd2Fe14B) magnets exhibit excellent magnetic properties and demonstrate biological compatibility, despite of their fragility and low resistance to corrosion. The magnetic attraction forces of rare earth magnets have been used in retention systems mainly associated with osseointegrated implants, in oral and facial prostheses, as well as orthodontic appliances. This study evaluates the repulsion forces of magnets, varying volume and length of magnetic axis when subjected to vertical distance, in order to assess the usefulness of such physical property in clinical situations. Twenty-four specimens, with one or two pairs of Nd2Fe14B magnets, presenting different shapes and various volumes, were subjected to mechanical testing so as to measure magnetic repulsion forces, under conditions of vertical pole face separation ranging from 0.0 to 20.0 mm. Repulsive magnetic force varies depending on the length of the magnetic axis, when considering the same surface area of a pole. Analysis of Variance - (p0.05) indicated that by increasing the distance between the pairs of magnets, magnetic repulsion force significantly reduces in most of the specimens. Starting at a 0.0 mm distance, the magnetic repulsion forces keep an enhancing sequence from lower to higher magnetic volume, holding these characteristics during initials distances. Repulsion magnetic forces generated by small magnets varies less as the distance increases. The results indicate the repulsion magnetic force variation, fixing the same pole surface area, presenting a direct relationship between volume and magnetic axis, since the increase of the volume or of the magnetic axis length leads to a higher magnetic repulsive force. The relationship between volume and magnetic repulsion force does not vary at initial distance. Nevertheless, when such distance increases, the force between the magnets significantly decreases. The magnetic repulsion force holds an inverse relationship with respect to the distance between magnets pairs. This mechanical test indicates that the magnetic repulsion force, as well the magnetic attraction force, present a hyperbolic curve of force reduction due to the increasing vertical distance.