Orientador: Sergio Gama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-18T09:23:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Colucci_CesarCanesin_D.pdf: 9332306 bytes, checksum: 405a5270a0d722aaa6c7cebd5c1de08b (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: As amostras do composto intermetálico TR2Fe17 com nitrogênio intersticial foram analisadas por diversas técnicas experimentais. Foram utilizadas análise óptica metalográfica, análise termomagnética ac, micro-sonda eletrônica, difração de raios-x e efeito Mossbauer . A difusão de nitrogênio foi estudada considerando diversas terras-raras leves na formação dos compostos 2:17. Todas as técnicas experimentais revelaram que a fase nitreto se acha presente na amostra mesmo quando a concentração nominal de nitrogênio é muito menor que aquela de saturação: a fase nitreto precipita diretamente a partir da fase 2: 17. Os padrões de difusão foram extensivamente analisados em diversas amostras, com diferentes concentrações de nitrogênio, quando submetidas à absorção em temperaturas variadas. Para temperatura de 400 °C todos os compostos apresentaram um modelo muito diferente daquele previsto pela lei de Fick, no qual uma camada de nitreto é formada na parte mais externa da partícula e cuja espessura cresce com o aumento de tempo de absorção. Temos observado, para essa temperatura, que o transporte de nitrogênio se realiza quase integralmente, por contornos de grão, contornos de fase e por defeitos estendidos. São formadas extensas faixas de nitreto ao longo da amostra, através desses canais de baixa impedância. A 500 e 600 °C, nota-se uma ligeira mudança no padrão de difusão, causada por dois mecanismos que a essas temperaturas tornam-se competitivos. É possível observar a formação de uma camada mais externa, correspondendo ao modelo núcleo-camada, e simultaneamente, canais de difusão através de todo o volume da partícula. A interface entre as duas fases, nitreto e 2:17 pura, tem características de uma função degrau, conforme resultados obtidos pela análise de micro-sonda eletrônica. A absorção de N2 pelo composto intermetálico produz um campo de tensão, responsável pelo alargamento de linha da transição magnética da fase pura. Estudamos esse alargamento em função da densidade de defeitos, criados por impactos mecânicos no processo de moagem da fase 2:17 pura. A transição, a partir de certo grau de deformação, torna-se completamente degenerada e dificilmente pode-se definir uma temperatura de transição. O diagrama PCT para o sistema nitrogênio-Nd2Fe17 não apresenta um patamar de pressão invariante, para a temperatura de 500 °C e no intervalo de 10-2 a 70 bar. A reversibilidade da reação não se processa, demonstrando que a fase nitreto é altamente estável. A homogeneização de partículas com concentração nominal de nitrogênio menor que a de saturação, não ocorre por efeito de tratamento térmico a 500 °C/24 horas sob atmosfera de argônio / Abstract: The samples of TR2Fe17 intermetallic compounds with intersticial nitrogen were analyzed by several experimental techniques. We used optical metallographic and ac thermomagnetic analyses, electron probe micro-analysis (EPMA), X-ray diffract on and Mossbauer effect for samples characterization. Diffusion of nitrogen was studied for several light rare-earth-iron 2:17 compounds. AlI experimental techniques showed that the nitrided phase is present in the sample even when the nominal concentration is much smaller than the saturation value: the nitrided phase precipitates directly from the 2:17 phase. Diffusion patterns were extensively analyzed in several samples with different nitrogen contents for several absorption temperatures. At 400 °C all compounds showed a very different behaviour than that predict by Fick's law, in which a layer of nitrided phase is formed at the outer region of particle and whose thickness grows as the absorption time increases. We observed, for this temperature, that nitrogen transport is made almost entirely through grain boundaries, phase boundaries and by extended defects. Large strips of the nitrided phase are formed along the sample through these channels. At 500 °C and 600 °C, we noted changes in the diffusion patterns, due to two competitive mechanism s acting simultaneously at these temperatures. We can observe an increasing outer layer, corresponding to the expected shell-core model, and at the same time, diffusion channels through the bulk of the particle. The interface between the two phases, nitrided and pure 2:17, looks like a step function, according to our results obtained from EPMA. The absorption of N2 by the compound induces a stress field, responsible for the broadening in the magnetic transition of the pure phase. The magnetic transition, from a certain stage of mechanical deformation, becomes completely degenerated and ol1e can hardly define a transition temperature. The PCT diagram for the N2-Nd2Fe17 system doesn't show a plateau at 500 °C, over the pressure range from 10-2 up to 70 bar. The reversibility of the reaction doesn't occur, showing that the nitrided phase is highly stable. The homogenization of the nitrided phase inside the particles, doesn't occur in performing a heat treatment at 500 °C, for 24h , under argon atmosphere / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Rubens Caram Junior, Sergio Gama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T00:28:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pecanha_RockfellerMaciel_D.pdf: 3378865 bytes, checksum: f292a59197a7f7161feaac791fa60e86 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi obter ligas amorfas em volume metálicas e magnetocalóricas através dos processos de centrifugação e injeção. Para isto foi necessária a construção de uma injetora em vácuo de ligas metálicas. Testes para confirmar a possibilidade de obtenção de novas ligas amorfas em volume através destes processos foram feitos com composições conhecidas de ligas amorfas. A liga Fe43,6355Cr4,925Co4,925Mo12,608Mn11,032C15,563B5,8115Y1,5, conhecida como aço amorfo estrutural, foi obtida amorfa em volume por centrifugação com espessura de 1 mm. As ligas Zr52,5Ti5Al10Cu17,9Ni14,6 e Cu55Zr30Ti10Ni5 foram obtidas amorfas em volume por injeção, comprovando a eficiência da injetora desenvolvida no presente trabalho. A partir de uma tríade de critérios para amorfização baseada no princípio da confusão, eutéticos profundos e viscosidade elevada foram desenvolvidas novas composições de ligas. A liga Gd55Ga20Si20Ge3B2 foi obtida amorfa em volume por centrifugação e apresentou o efeito magnetocalórico tipo mesa com a maior extensão da literatura, ?T = 142 K para variação de campo magnético de 1 T, sendo também a única liga amorfa em volume magnetocalórica à base de Gd. As ligas Gd50Al23Mn23B2Ga2 e Fe43,6355Cr4,925Co4,925Ni12,608Mn11,032C15,563B5,8115Y3,0 foram composições desenvolvidas no presente trabalho que obtiveram a fase amorfa, mas não em volume, utilizando o equipamento splat-cooler. Os resultados obtidos são relevantes e indicam novos caminhos para a construção de regeneradores magnéticos e de injetoras a vácuo / Abstract: The aim of this work was to obtain metallic and magnetocaloric bulk amorphous alloys through centrifugation and injection processes. In order to obtain metallic bulk amorphous alloys a vacuum injection apparatus was built. For testing the centrifugation and injection equipments, known metallic bulk amorphous alloys were used. The alloy classified as structural amorphous steel, Fe43,6355Cr4,925Co4,925Mo12,608Mn11,032C15,563B5,8115Y1,5, was obtained in bulk amorphous by centrifugation with a thickness of at least 1 mm. The Zr52,5Ti5Al10Cu17,9Ni14,6 and Cu55Zr30Ti10Ni5 alloys were obtained in bulk amorphous by injection. For obtaining amorphous alloys it was used three relevant rules: confusion principle, deep eutectics, and high viscosity. The Gd55Ga20Si20Ge3B2 alloy was obtained amorphous in bulk by centrifugation and showed the largest table-like magnetocaloric effect, ?T = 142 K for a magnetic field variation of 1 T, and it is the unique based-Gd magnetocaloric bulk amorphous alloy. The Gd50Al23Mn23B2Ga2 and Fe43,6355Cr4,925Co4,925Ni12,608Mn11,032C15,563B5,8115Y3,0 alloys were developed in this work and only obtained as amorphous alloys, not in bulk, using the splat-cooler equipment. The results obtained are important and show new ways for obtaining new magnetocalric materials for magnetic refrigerators and vacuum injection apparatus / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

RIBEIRO, T. S. Caracterização estrutural e magnética de óxidos semicondutores magnéticos SnO2 e ZnO dopados com Fe, Co ou Mn sintetizados por moagem mecânica e sol-gel proteico. 2016. 127 f. Tese (Doutorado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-07-15T13:12:52Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_tsribeiro.pdf: 7218264 bytes, checksum: 6deed1e64b7480da88a5a90da3d8ef2a (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-07-18T14:49:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_tsribeiro.pdf: 7218264 bytes, checksum: 6deed1e64b7480da88a5a90da3d8ef2a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-18T14:49:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_tsribeiro.pdf: 7218264 bytes, checksum: 6deed1e64b7480da88a5a90da3d8ef2a (MD5) Previous issue date: 2016-05-23 / In this work, we studied the thermal, structural and magnetic properties of semiconductor oxides SnO2 and ZnO doped with cobalt, iron or manganese prepared by mechanical grinding of high energy and sol-gel protein. In general, samples taken presented nanostructured and the dopant ions Co2 +, Fe 3+ or Mn 2+ replacing Sn4 + or Zn 2+ ion host. Samples of SnO2 doped with Fe3 + and prepared by grinding increased by doping the semiconductor matrix as milling time function and showed no presence of impurities resulting from the synthesis. Results show the formation of iron sites in the SnO2 matrix with oxygen deficiency, which is assigned to the stoichiometric imbalance of the precursor compounds used in grinding. Samples SnO2 undoped and doped with Co 2+ and Mn 2+ protein synthesized by sol-gel revealed a large amount of organic material after the synthesis. This problem was solved with subsequent heat treatment. For samples SnO2 doped with Fe 3+ synthesis was more efficient suggesting that these ions behave as catalysts for the reactions. It was not possible to obtain complete doping the zinc oxide samples containing Fe3 + synthesized by mechanical milling, as several samples to the same concentration were subjected to several times of grinding without achieving complete incorporation of Fe3 + ions in the ZnO structure. zinc oxide and undoped samples protein synthesized by the sol-gel method with three calcination temperatures showed the formation of ZnO2 compound. The samples containing Fe3 + showed the ZnO compounds and ZnO2, with increasing fraction of the compound ZnO2 with increasing calcination temperature, suggesting that the Fe 3+ acts as a very efficient catalyst for the reaction. As for the zinc oxide samples containing Co2 + and Mn2 + showed only ZnO compound indicating that these ions acting as catalysts of the reaction more efficiently than Fe3 +. The sample doped with Mn2 + calcined at 600 ° C showed a fraction of ZnMn3. The magnetic measurements of all samples showed hysteresis loop indicating the presence of ferromagnetism at room temperature. The ferromagnetism of the doped SnO2 samples (both produced by milling or by sol-gel protein) had no consistent with the type and dopant concentration. It is possible that the ferromagnetism in these samples, obtained from the structural defects caused the addition of dopant atom and the synthesis process. Since the zinc oxide samples produced by sol-gel protein despite presençaa of ferromagnetism in the undoped sample, the inclusion of dopants magnetic ions introduced a considerable increase in saturation magnetization and a more modest increase in magnetic remanence. These results show that the substitutional doping Zn 2+ ions by magnetic led to a considerable improvement in the magnetic properties of the compound. / Neste trabalho, foram estudadas as propriedades térmicas, estruturais e magnéticas dos óxidos semicondutores SnO2 e ZnO dopados com cobalto, ferro ou manganês preparados por moagem mecânica de altas energias e sol-gel proteico. Em geral, as amostras obtidas se apresentaram nanoestruturadas e com os íons dopantes Co2+ , Fe3+ ou Mn2+ em substituição ao íon hospedeiro Sn4+ ou Zn2+. As amostras de SnO2 dopadas com Fe3+ e preparadas por moagem apresentaram aumento de dopagem na matriz semicondutora como função do tempo de moagem e não mostraram a presença de impurezas provenientes da síntese. Os Resultados mostram a formação de sítios de ferro na matriz de SnO2 com deficiência de oxigênio, que é atribuído ao desbalanço estequiométrico dos compostos precursores usados na moagem. As amostras de SnO2 sem dopagem e dopadas com Co2+ e Mn 2+ sintetizadas por sol-gel proteico apresentaram uma grande quantidade de matéria orgânica após a síntese. Esse problema foi solucionado com tratamento térmico posterior. Para as amostras SnO2 dopadas com Fe3+ a síntese se mostrou mais eficaz sugerindo que estes íons se comportam como catalisadores para as reações. Não foi possível obter dopagem completa nas amostras de óxido de zinco dopadas com Fe3+ sintetizadas por moagem mecânica, visto que várias amostras para uma mesma concentração foram submetidas a vários tempos de moagens sem conseguir a total incorporação dos íons Fe3+ na estrutura do ZnO. Amostras de óxido de zinco sem dopagem e sintetizadas pelo método sol-gel proteico com três temperaturas de calcinação apresentaram a formação do composto ZnO2 . As amostras dopadas com Fe3+ apresentaram os compostos ZnO e o ZnO2 , com aumento da fração do composto ZnO2 com o aumento da temperatura de calcinação, sugerindo que o Fe3+ age como um catalisador pouco eficiente da reação. Já as amostras de óxido de zinco dopadas com Co2+ e Mn2+ apresentaram somente o composto ZnO indicando que esses íons agem como catalisadores da reação de forma mais eficiente que o Fe3+. A amostra dopada com Mn2+ calcinada a 600 °C apresentou uma fração mínima de ZnMn3 . As medidas magnéticas de todas as amostras apresentaram laço de histerese indicando a presença de ferromagnetismo a temperatura ambiente. O ferromagnetismo das amostras dopadas de SnO2 (tanto as produzidas por moagem quanto por sol-gel proteico) não apresentaram consistência com o tipo e concentração de dopante. É possível que o ferromagnetismo nessas amostras seja proveniente dos defeitos estruturais ocasionados na adição do átomo dopante e do processo de síntese. Já nas amostras de óxido de zinco produzidas por sol-gel proteico, apesar da presençaa de ferromagnetismo na amostra sem dopagem, a inclusão dos íons magnéticos dopantes introduziu um aumento considerável na magnetização de saturação e um aumento mais modesto da remanência magnética. Esses resultados mostram que a dopagem substitucional de Zn2+ por íons magnéticos levou a uma melhoria considerável nas propriedades magnéticas do composto.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329223.pdf: 22179386 bytes, checksum: 4cf32548c709b03cdea8a6bb836629af (MD5) Previous issue date: 2014 / O tema desta Tese de Doutorado em Física é o estudo das propriedades magnéticas de ilhas nanométricas de Fe e Co sobre superfícies de Cu(111) por microscopia de tunelamento com polarização em spin(sp-STM). As propriedades magnéticas destas nanoestruturas precisam ser investigadas, pois apresentam propriedades físicas muito diferentes das observadas em sólidos volumétricos. Para entender a origem das propriedades peculiares das nano- ilhas de Co em Cu foram considerados fatores como a relaxação estrutural e eletrônica. As ilhas de Co com espessura de bicamada e formato triangular são um excelente exemplo do comportamento diferenciado das nanoestruturas, já que apresentam diversas peculiaridades como distribuição inomogênea da anisotropia magnética e dependência espacial da polarização em spin. Esta Tese é portanto uma contribuição para a área do nanomagnetismo. Foram preparadas por evaporação em ultra-alto-vácuo ilhas triangulares com alturas de uma bicamada de átomos de Co. As ilhas foram decoradas perimetricamente com Fe por evaporação subsequente. Foi utilizado um STM na temperatura de 10 K e aplicados campos magnéticos intensos de até 7 T para caracterizar o papel desempenhado pela decoração de Fe sobre o processo de reversão da magnetização e na distribuição espacial da polarização em spin de ilhas individuais com diferentes tamanhos. A abordagem de decorar ilhas de Co com Fe também foi utilizada para alterar a barreira de potencial do confinamento quântico de elétrons de ilhas de Co puras. Os resultados foram comparados com medidas realizadas em ilhas de Co puras e permitiram concluir que em ilhas de Co decoradas o sinal da polarização em spin é constante em função da posição e que todos os átomos de Co contribuem para a anisotropia magnética. Para as nano ilhas de Fe foi constatado que o estado fundamental dos spins é não-colinear, com ordem helicoidal, que aparece nas imagens de sp-STM como uma fase listrada com período dei 1;28 nm. Cálculos ab-initio revelaram que a origem da hélice de spins resulta da competição entre interações de troca, ferromagnéticas e antiferromagnéticas, devido à dimensionalidade reduzida das nanoilhas de Fe. Este último resultado é uma observação fundamental muito importante mostrando pela primeira vez que o fenômeno de ordenamento magnético helicoidal pode surgir em materiais nanoestruturados sem uma contribuição da interação spin-orbita, como seria esperado para o ordenamento helicoidal em sistemas em que substratos pesados, e.g.,W e Ir, induzem alta interação spin-orbita.<br> / Abstract: The subject of this PhD Thesis in Physics is the study of the magnetic properties of nanostructures of Fe and Co on Cu(111) by scanning tunneling microscopy with spin polarization (sp-STM). The magnetic properties of nanostructures often deviate from the value of the corresponding bulk, to understand the origin of the peculiar properties of nanostructures several factors must be considered as structural and electronic relaxation. Bilayer Co islands are a good example since it presents several peculiarities, inhomogeneous distribution of the magnetic anisotropy with atoms that do not contribute and spatial dependence of the spin polarization. This thesis aims to corroborate to this nanomagnetism area, thus islands of atomic bilayer of Co are decorated perimetrically by Fe, by subsequent evaporation were prepared, and studies with sp-STM were performed at low temperature (10 K) and strong magnetic fields (up to 7 T) to characterize the role of Fe on the spin-dependent electronic properties and the magnetization reversal process of the Co core. The approach of decorating the island of Co with Fe was also used to change the potential barrier to the quantum confinement of electrons on the island of Co. After the characterization of related properties of Co core, pure Fe islands were studied in order to understand magnetic and electronic properties of the spin-dependent Fe decoration that is in contact with the island of Co. The results show that Co islands decorated by Fe were prepared successfully and that the decoration changes the properties of the Co core, as the sign of the spin polarization which became constant spatially and that all atoms contribute to the magnetic anisotropy. The results for Fe nanoislands show that the ground state of the spins is non-collinear with helical order, that appear in sp-STM images as a stripe phase with period 1:28 nm. Ab-initio calculations revealed that the origin of the spins order is the competition between exchange interactions, ferromagnetic and antiferiiiromagnetic, due to reduced dimensionality of Fe nanoislands.

Este trabalho investigou a síntese de nanotubos de carbono (NTCs) por decomposição térmica de ferroceno, utilizado como precursor e catalisador da reação. Para tanto, foram testados como substratos para a nucleação dos NTCs quatro pós de sílica com diferentes áreas superficiais: 0.5, 50, 200 e 300m2/g. Foram realizadas sínteses a diferentes temperaturas: 600 a 1000°C, para cada pó de sílica investigado. Foi observado que o pó de sílica com a maior área superficial possibilitou a síntese de NTCs a temperatura mais baixa (600°C), enquanto que o substrato com a menor área superficial (50 m2/g) só possibilitou a síntese de NTCs a temperaturas de síntese acima de 750°C. Visando avaliar a influência da composição química dos substratos na nucleação de NTCs, outros quatro distintos substratos foram investigados: alumina, zircônia, negro de fumo e NTCs previamente sintetizados. Os resultados obtidos mostraram que a composição química dos substratos não apresenta influência significativa na nucleação e crescimento dos NTCs, somente a área superficial influenciou na síntese. Os NTCs obtidos foram submetidos a um tratamento térmico em atmosfera inerte (1000°C e patamar de 10min) visando avaliar a influência da temperatura na estrutura dos NTCs e nas fases presentes no interior destes nanotubos. Os NTCs sintetizados foram caracterizados antes e depois do tratamento térmico por espectroscopia Raman, análise térmica, difração de raios X e microscopias eletrônicas de varredura e de transmissão. As propriedades magnéticas dos NTCs foram avaliadas através da curva de histerese e de espectroscopia Mössbauer. Os resultados obtidos indicaram um comportamento ferromagnético dos NTCs sintetizados. A espectroscopia Mössbauer evidenciou, ainda, que as fases presentes nos NTCs antes e depois do tratamento térmico são: Fe-α e carbetos de ferro. A variação do teor das fases com o tratamento térmico foi significativa: o Fe-α aumentou de 10% em peso para 76% em peso e os carbetos foram reduzidos de 90% para 24% em peso. Isso repercutiu no comportamento magnético dos NTCs sintetizados. Com base nestes resultados, conclui-se que existe uma forte correlação entre o processo de manufatura dos NTCs – considerando parâmetros de síntese e tratamento térmico – e a composição das fases encapsuladas pelos nanotubos. Assim, pôde-se concluir que é possível controlar a propriedade magnética final (por exemplo, coercividade) dos NTCs preenchidos com material magnético em função dos parâmetros de síntese / tratamento térmico a que os NTCs são submetidos. / This work investigated the synthesis of CNTs from ferrocene used as both catalyst and carbon precursor. Four different surface areas of silica powder were tested as substrate for CNTs nucleation: 0.5, 50, 200 and 300m2/g. Syntheses at different temperatures were, therefore, performed: 600 till 1000°C, for each silica powder tested as substrate. It was observed that the silica powder with the highest surface area allowed the synthesis of CNTs to occur at a lower temperature (600°C), whereas substrates with a surface area lower than 50 m2/g will only form nanotubes at temperatures higher than 750°C. In order to evaluate the influence of chemical composition of the substrate on the CNTs’ nucleation, another four different powders were used as substrates: alumina, zirconia, carbon black, and previously synthesized CNTs. Results showed that the chemical composition of the substrate does not play a relevant role in the synthesis of CNTs, only the surface area showed an influence. In addition, it was performed a heat treatment (1000°C at a dwell time of 10min) at inert atmosphere on the CNTs synthesized in order to evaluate whether the temperature has any influence on the structure of CNTs and the phases into these CNTs. Raman spectroscopy, thermal analysis, x-ray diffraction and electronic microscopy were used to characterize the synthesized CNTs before and after heat treatment. The magnetic properties of CNTs as grown and after heat treatment were evaluated through hysteresis loop and Mössbauer spectroscopy. Results obtained showed a ferromagnetic behavior of the synthesized CNTs; hence, Mössbauer spectroscopy evidenced that the phases encapsulated by the CNTs before and after heat treatment are: α-Fe and iron carbides. The percentage of these phases, however, showed a large modification after the heat treatment, α-Fe increased from 10 to 76 wt% and carbides decreased from 90 to 24 wt%. This reverberates in a different magnetic response. Based on these results, one concluded that there is a correlation between the manufacturing process - considering synthesis parameters and heat treatment - and the composition of iron-containing phases in the CNTs. Therefore, it is seen that it is possible to control the final magnetic properties, e.g. coercivity, of CNTs filled with magnetic material so as to synthesize the most appropriate magnetic nanomaterial for a specific application.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-07-01T14:23:48Z No. of bitstreams: 1 2016_FernandoHenriqueMartinsdaSilva.pdf: 6401853 bytes, checksum: 20b6bbead353467f2b4fc3c257e8a8a6 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-07-27T15:01:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_FernandoHenriqueMartinsdaSilva.pdf: 6401853 bytes, checksum: 20b6bbead353467f2b4fc3c257e8a8a6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-27T15:01:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_FernandoHenriqueMartinsdaSilva.pdf: 6401853 bytes, checksum: 20b6bbead353467f2b4fc3c257e8a8a6 (MD5) / Neste trabalho, investigamos as propriedades estruturais de nanopartículas de ferrita core-shell MFe2O4 (M = Mn e Co) e de nanopartículas de ferrita core-shell mista de Mn-Zn. Tais nanopartículas são obtidas por co-precipitação hidrotérmica e são dispersas em meio ácido graças a um tratamento empírico de superfície em nitrato férrico, que impede que os nanogrãos sofram dissociação química a partir da incorporação de uma fina camada de maguemita. Medidas de dosagens químicas permitiram calcular as frações volumétricas do núcleo, da superfície bem como a espessura da camada superficial. Acompanhamos as modificações estruturais decorrentes do tempo de tratamento de superfície em nanocristais de ferrita MnFe2O4 e CoFe2O4 enquanto que as modificações estruturais em nanopartículas de ferrita mista de Mn-Zn foram investigadas em função do teor de zinco presente nas amostras. As técnicas de Difratometria de Raios X e Nêutrons foram utilizadas para determinar parâmetros estruturais, em particular, a distribuição catiônica nos interstícios da ferrita espinélio. Os métodos de refinamento de Rietveld foram elaborados para a obtenção precisa dessas informações com alto grau de confiabilidade. Espectroscopia de Absorção de Raios X foi utilizada para realizar uma investigação da estrutura local desses materiais tais como distâncias interatômicas, estado de oxidação médio e grau de inversão catiônica. A morfologia, cristalinidade e tamanho das nanopartículas de ferrita mista de Mn-Zn foram investigados pelas técnicas de microscopia TEM/HRTEM e Difração de Elétrons. Nas amostras de nanopartículas de ferrita de Mn e ferrita mista de Mn-Zn foi constatada a presença de cátions de Mn3+ que em ambiente octaédrico são responsáveis por distorções anisotrópicas conhecidas como efeito Jahn-Teller. O grau de inversão obtido para os materiais investigados neste trabalho diverge dos valores apresentados pelos materiais maciços devido ao processo de síntese e à oxidação dos cátion presentes na estrutura. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work, we investigated the structural proprieties of core-shell ferrite nanoparticles MFe2O4 (M = Mn and Co) and Mn-Zn ferrite nanoparticles. They were synthesized by hydrothermal co-precipitation and they were dispersed in acid medium thanks an empirical surface treatment in ferric nitrate which prevent the chemical dissociation since a thin maghemite layer is incorporated on the surface of the nanograins. Chemical titrations allowed us to calculate the volume fractions of core, shell as well the thickness of the surface layer. We followed the structural changes induced by the surface treatment time in MnFe2O4 and CoFe2O4 nanocrystals whereas the structural changes in Mn-Zn ferrite nanoparticles were investigated in function of the zinc content in the samples. X-ray and Neutron diffractions were used to determine the structural parameter, in special the cation distribution in the spinel ferrite sites. The Rietveld refinement method was elaborated in order to obtain precise structural information with high degree of reliability. X-ray Absorption Spectroscopy was performed to investigate the local structure information of these materials such as interatomic distances, mean oxidation state and inversion degree. Morphology, crystallinity and size of the mixed ferrite nanoparticles were investigated by microscopy technique TEM/HRTEM and electron diffraction. In manganese de Mn-Zn ferrite nanoparticles, the presence of Mn3+ in octahedral environment is responsible to perform anisotropic distortions known as Jahn-Teller effect. The inversion degree obtained for the materials investigated in this work diverges from the values presented for the bulk materials due to the cation oxidation and the synthesis process. ________________________________________________________________________________________________ RESUMÉ / Dans cette thèse, nous avons étudié les propriétés structurales des nanoparticules de ferrite core-shell MFe2O4 (M = Mn et Co) et de nanoparticules de ferrite core-shell mixte de Mn-Zn. Ces nanoparticules sont obtenues par co-précipitation hydrothermique et sont dispersées dans un milieu acide par un traitement de surface empirique avec nitrate ferrique, ce qui empêche les nanograins de dissociation chimique en raison de l’incorporation d’une couche mince de maghémite. Dosages chimiques permettent de calculer la fraction volumétrique du coeur, de la surface et l’épaisseur de la couche de superficiel. Nous avons suivi les changements structurels résultant de la durée du traitement de surface en nanocristaux de ferrite MnFe2O4 et CoFe2O4 tandis que les changements structurels dans nanoparticule ferrite mixte de Mn-Zn ont été étudiées en fonction de la teneur en zinc dans les échantillons. Les techniques de Diffraction des Rayons-x et de Neutrons ont été utilisés pour déterminer des paramètres de structure, en particulier la diffusion de cations dans les interstices de la ferrite spinelle. Les méthodes de raffinement de Rietveld sont développés pour obtenir les informations avec un degré élevé de fiabilité. Spectroscopie d’Absorption des Rayons-x a été utilisée pour une recherche de la structure locale de ces matières telles que les distances inter-atomiques, l’état d’oxydation moyenne et le degré d’inversion. La morphologie, cristallinité et la taille des nanoparticules mixtes de ferrite Mn-Zn ont été étudiés par des techniques de microscopie TEM/HRTEM et Diffraction des Électrons. Dans les échantillons de nanoparticules de ferrite de manganèse et ferrite mixte de Mn-Zn on a constaté la présence de cations de Mn3+ dans un environnement octaédrique qui sont responsables pour la déformation anisotrope connu comme l’effet Jahn-Teller. Le degré d’inversion obtenue pour les matériaux recherché dans cette travaille diffèrent des montants présentés par les matériaux bulk en raison du processus de synthèse, réduit à l’échelle nanométrique et augmentation du rapport surface/volume.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-08-16T11:22:56Z No. of bitstreams: 1 2016_AlexandreCavalheiroDias.pdf: 8738859 bytes, checksum: e48f26fc263ba97c0a1ee2c71d971459 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-08-25T20:48:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_AlexandreCavalheiroDias.pdf: 8738859 bytes, checksum: e48f26fc263ba97c0a1ee2c71d971459 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-25T20:48:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_AlexandreCavalheiroDias.pdf: 8738859 bytes, checksum: e48f26fc263ba97c0a1ee2c71d971459 (MD5) / Monocamadas de Dicalcogenetos de metais de transição (DCMT) possuem um gap direto na região de espectro visível, ideal para aplicação em optoeletrônica. A monocamada do bulk bidimensional de DCMT com geometria infinita exibe um forte confinamento unidimensional de portadores de carga, mas preserva a dispersão do tipo bulk no plano 2D. Em contraste, o ponto quântico (PQ) de DCMT é restrito nas três dimensões, as quais apresentam propriedades ópticas e eletrônicas ajustáveis ao tamanho, além das notáveis características relacionadas aos graus de liberdade do spin e do vale herdados dos materiais bidimensionais do tipo bulk. Assim PQs de DCMT são promissores blocos de construção em sistemas integrados de informação quântica, spintrônica e optoeletrônica. Nós obtivemos a energia efetiva do efeito Zeeman (EEZ) e o espectro de absorção magneto-óptico em PQs circulares de monocamadas de DCMT sujeitos a um campo magnético perpendicular fora do plano, mais especificamente o MoS2. Em contraste, a monocamada do bulk bidimensional de DCMT, os níveis de energia nos PQs de DCMT apresentam dependência não linear com o campo magnético aplicado. Conforme o aumento do campo magnético, os níveis evoluem de energias atômicas degeneradas no vale para níveis de Landau com quebra de simetria inverso temporal (SIT). Nós calculamos que a energia Zeeman do vale, a qual mede a separação entre os níveis de energia nos vales K e K', mostra uma dependência linear com o campo magnético, e seu sinal pode ser invertido através da mudança de direção do campo magnético aplicado. Notavelmente, a energia Zeeman no vale é robusta em relação ao tamanho do PQ. Além disso, nós também prevemos o espectro de absorção magneto-óptico em PQs de DCMT sob luz circularmente polarizada (CP) e luz linearmente polarizada (LP). Para luz CP, nós observamos um espectro de absorção com seleção do vale pela polarização, conforme mostrado na monocamada do bulk bidimensional. Entretanto, diferente da monocamada, a qual possui um espectro de absorção com freqüências fixas, tanto a intensidade como a freqüência de absorção podem ser ajustadas através da geometria do PQ em conjunto com o campo magnético. Além disso, para luz LP, nós achamos a absorção óptica dependente do spin mas sem a polarização do vale. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Transition metal dichalcogenide (TMDC) monolayers have a direct band gap in the visible region of the spectrum, ideal for optoelectronic applications. The 2D monolayer bulk TMDCs with infinite geometry exhibit strong carrier confinement in one dimension but preserve the bulklike dispersion in the 2D plane. In contrast, a TMDC quantum dot (QD) is restricted in three dimensions which presents size tunable electronic and optical properties in addition to the remarkable characteristics related to spin-valley degree of freedom inherited from its 2D bulk materials. Thus TMDCs QDs are promising building blocks in integrated quantum information, spintronic and optoelectronic systems. We report effective valley Zeeman energy and magnetooptical absorption in monolayer TMDC circular QDs subject to an out-of-plane magnetic field, more specifically for MoS2 . In contrast to 2D monolayer bulk TMDCs, energy levels in the TMDC QDs display nonlinear dependence on applied magnetic field. As the magnetic field increases from zero, they evolve from valley degenerate atomic energy levels into time-reversal symmetry broken Landau levels. We find that the valley Zeeman energy, which measures the splitting between energy levels in K- and K’- valleys, shows a linear dependence on magnetic field and its sign can be reversed by changing the direction of applied magnetic field. Remarkably, the valley Zeeman energy is robust against dot size. Besides, we also predict the magneto-optical absorption spectra in TMDC QDs under both the circularly polarized (CP) and linearly polarized (LP) light fields. For the CP light, we observe an absorption spectrum with valley selected polarization, as reported in the 2D monolayer bulk. However, unlike the 2D monolayer bulk in which the absorption spectrum having a fixed frequency, both the intensity and frequency of the absorption can be tuned by the dot geometry in addition to by a magnetic field. Furthermore, for the LP light, we find the spin dependent but valley unpolarized optical absorption.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-01-25T20:28:19Z No. of bitstreams: 1 2015_GuilhermeBastosPinheiro.pdf: 1547323 bytes, checksum: 5fdbb9342ecc463c1d3b8d624299ade8 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-02-03T19:13:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_GuilhermeBastosPinheiro.pdf: 1547323 bytes, checksum: 5fdbb9342ecc463c1d3b8d624299ade8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-03T19:13:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_GuilhermeBastosPinheiro.pdf: 1547323 bytes, checksum: 5fdbb9342ecc463c1d3b8d624299ade8 (MD5) / Os fluidos magnéticos ou ferrofluidos são dispersões coloidais de nanopartículas (NP), do tipo ferrita, em um líquido portador de escolha. Nestes materiais, a forma de expressar a concentração em nanopartículas é a fração volumétrica em nanopartículas ϕ, dada pela razão entre o volume total de partículas pelo volume da dispersão. No caso dos fluidos magnéticos estabilizados em meio aquoso ácido, as nanopartículas são do tipo núcleo/superfície e, neste trabalho, temos NP de ferrita de cobalto (CoFe2O4) recobertos por uma camada de maghemita (γ-Fe2O3). Recentemente, um modelo químico, que leva em conta a estrutura núcleo/superfície das nanopartículas, foi introduzido para determinar o ϕ de amostras de ferrofluidos. Nesse modelo, o cálculo da fração volumétrica é realizado a partir das concentrações molares de (CoFe2O4) e (- Fe2O3). Neste trabalho, apresentamos um estudo que avalia a metodologia de determinação dos valores de 〖 [M〗^(2+)], que são utilizados no cálculo da fração volumétrica em nanopartículas. As propriedades físico-químicas do nanocolóide, estudadas aqui, são investigadas utilizando diversas técnicas de caracterização. A caracterização estrutural é feita utilizando a técnica de difração de raios X. Para investigar a morfologia e a dispersão em tamanho destes materiais, utilizamos a técnica de Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET); para a composição química das amostras utilizamos as técnica de dicromatometria e Espectrometria de Absorção Atômica (AAS); medidas de densidade em diferentes frações volumétricas em nanopartículas, utilizando um densímetro e uma balança de Arquimedes, são realizadas e comparadas. Os resultados indicam que, apesar de as medidas de densidade utilizando os dois equipamentos apresentarem bom acordo, recomenda-se preferencialmente a utilização do densímetro digital para medidas de densidade em coloides não viscosos, e, por fim, a balança de Arquimedes será eficaz para a determinação de densidade de materiais coloidais muito viscosos. / Magnetic fluids or ferrofluids are colloidal dispersions of nanoparticles (NPs) of ferrite type in a liquid carrier of your choice. On these materials the way of expressing the concentration of nanoparticles is the volume fraction in NPs φ, given by the ratio between the total volume of particles and the volume of the dispersion. In the case of the magnetic fluids stabilized on aqueous acidic medium, the NPs are of core/shell type and in this work we have cobalt ferrite NPs (CoFe2O4) covered by a maghemite layer (γ-Fe2O3). Recently a chemical model that takes into account a core/shell structure of nanoparticles was introduced in order to determine the φ of ferrofluids samples. In this model, the volume fraction is calculated by using the molar concentrations of (Co〖Fe〗_2 O_4 ) and (-〖Fe〗_2 O_3). In this work we present a study that evaluates the methodology of determining the values of [M^(2+)] that are used to calculate the volumetric fraction of NPs. The physical chemical properties of the nanocolloids studied here are investigated using various techniques of characterization. The structural characterization is carried out using the technique of x ray diffraction. To investigate the morphology and dispersion in size of these materials, we use the technique of Transmission Electron Microscopy (TEM). For the chemical composition of the samples we have used the dichromatometric tritation method and Atomic Absorption Spectroscopy (AAS). Density measurements at different volume fractions of nanoparticles, using a Density Meter and an Archimedes balance are performed and compared. The results indicate that, although the density measurements using the two devices are in good agreement, it is more recommended to use the digital Density Meter for density measurements in non viscous colloids and finally that the Archimedes Balance is more effective for density determination of very viscous colloidal materials.

Tese (Doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Nanociência e Nanobiotecnologia, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-13T18:42:08Z No. of bitstreams: 1 2018_JasonJerryAtocheMedrano.pdf: 11049403 bytes, checksum: 2a0f4c5f378d9139becd2a4b88f15b71 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-14T19:45:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_JasonJerryAtocheMedrano.pdf: 11049403 bytes, checksum: 2a0f4c5f378d9139becd2a4b88f15b71 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-14T19:45:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_JasonJerryAtocheMedrano.pdf: 11049403 bytes, checksum: 2a0f4c5f378d9139becd2a4b88f15b71 (MD5) Previous issue date: 2018-07-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / Neste trabalho é reportada a síntese e caracterização de nanopartículas de Fe3O4. Recoberta com uma camada de ácido oleico (Fe3O4@AO), e uma camada de AO e uma camada de óleo essencial (OE), (Fe3O4@AO/OE). O OE usado foi extraído das folhas da planta amazônica Croton cajucara Benth. Foram sintetizadas duas séries de Fe3O4/AO (amostras M1 e alf1) e de Fe3O4@AO/OE (amostras M2 e alf2) vislumbrando aplicações no tratamento de úlceras gástricas. A caracterização estrutural realizada via difração de raios-X confirmou a formação da fase de Fe3O4 no núcleo das nanopartículas das duas séries e cujos parâmetros de rede foram próximos ao valor da magnetita bulk. O tamanho de cristalito médio estimado foram de 10,1 nm e 8,1 nm para a amostra M1 e alf1, respectivamente. A caracterização morfológica realizada via Microscopia Eletrônica de Transmissão mostrou a formação de nanopartículas quase esféricas e monodispersas com tamanho de 10,5 nm e 13,7 nm para as amostras M1 e M2, e de 8,5 nm e 10,1 nm para as amostras alf1 e alf2, respectivamente. Os resultados obtidos das caracterizações feitas por Espectroscopia Infravermelha (FTIR) e Termogravimetria (TGA) confirmaram a presença do AO recobrindo a superfície das nanopartículas e a presença de OE sobre a camada de AO. Os resultados da caracterização por Espalhamento de Luz dinâmico (DSL) indicaram um tamanho hidrodinâmico de 14,5 nm e Potencial Zeta de -28 mV para a amostra alf2. A análise das curvas Zero Field Cooled (ZFC) e Field Cooled (FC) das medidas magnéticas revelaram a ocorrência de estado bloqueado/congelado abaixo do máximo na curva ZFC localizado em Tmax ~ 210 K e ~ 35 K para as amostras M1 e M2, e Tmax ~ 81 K e ~ 40 K para as amostras alf1 e alf2, respectivamente. A análise da dependência térmica do campo coercivo obtido dos laços de histerese em varias temperaturas revelou a ocorrência de um comportamento tipo spin-glass (CG) em baixas temperaturas e superparamagnético (SP) na região de T> 80K para a amostra recoberta com AO (alf1). Já para a amostra recoberta com as camadas de AO e OE (alf2), os resultados revelaram um comportamento de estado bloqueado (BS) consistente com partículas que não interagem para T< 40 K. Acima desta temperatura, o sistema apresenta um comportamento SP. Esse comportamento superparamagnético/bloqueado foi confirmado por medidas de espectroscopia Mössbauer a 77K. Os resultados de medidas de susceptibilidade AC confirmam a ocorrência do comportamento tipo spin-glass na amostra alf1, provocado pela ocorrência de fortes interações partícula-partícula. Esse comportamento tipo spin-glass desaparece na amostra alf2, na qual as interações são desprezíveis. Os ensaios biológicos realizados na amostra alf2 mostraram um baixo efeito citotóxico em células fibroblasto murino normal para dose abaixo de 25 μg/mL no teste de viabilidade celular (MTT). Não foi determina toxicidade aguda na dose de 25 μg/mL da amostra alf2 administrada via gavagem em camundongos depois de 24 h, mas verificou-se resposta ao campo magnético externo do material coletado nos estômagos dos animais. / In this work the synthesis and characterization of Fe3O4 nanoparticles is reported. Covered with a layer of oleic acid (Fe3O4@AO), and a layer of AO and a layer of essential oil (OE), (Fe3O4 →AO/OE). The used OE was extracted from the leaves of the Croton cajucara Benth Amazonian plant. Two series of Fe3O4/AO (samples M1 and alf1) and Fe3O4 @ AO/OE (samples M2 and alf2) were synthesized for the treatment of gastric ulcers. The structural characterization performed by X-ray diffraction confirmed the formation of the Fe3O4 phase in the core of the nanoparticles of the two series and whose network parameters were close to the value of the bulk magnetite. The estimated average crystallite size was 10,1 nm and 8,1 nm for sample M1 and alf1, respectively. The morphological characterization carried out by Transmission Electron Microscopy showed the formation of almost spherical and monodisperse nanoparticles with a size of 10,5 nm and 13,7 nm for samples M1 and M2 and of 8,5 nm and 10,1 nm for samples alf1 and alf2 respectively. The results of the characterizations made by Infrared Spectroscopy (FTIR) and Thermogravimetry (TGA) confirmed the presence of AO by covering the surface of the nanoparticles and the presence of OE on the AO layer. The results of the Dynamic Light Scattering (DSL) characterization indicated a hydrodynamic size of 14,5 nm and Zeta Potential of -28 mV for the alf2 sample. The analysis of the Zero Field Cooled (ZFC) and Field Cooled (FC) curves of the magnetic measurements revealed the occurrence of a frozen / frozen state below the ZFC curve located at Tmax ~ 210 K and ~ 35 K for samples M1 and M2, and Tmax ~ 81 K and ~ 40 K for samples alf1 and alf2, respectively. The analysis of the thermal dependence of the coercive field obtained from the hysteresis loops at several temperatures revealed the occurrence of a low-temperature and superparamagnetic (SP) spin-glass (SP) behavior in the region of T> 80K for the sample coated with AO alf1). For the sample coated with the AO and OE (alf2) layers, the results revealed a blocked state behavior (BS) consistent with particles that do not interact at T <40 K. Above this temperature, the system presents a SP behavior. This superparamagnetic / blocked behavior was confirmed by Mössbauer spectroscopy at 77K. The results of AC susceptibility measurements confirm the occurrence of spin-glass behavior in the alf1 sample, caused by the occurrence of strong particle-particle interactions. This spin-glass behavior disappears in sample alf2, in which the interactions are negligible. Biological assays performed on the alf2 sample showed a low cytotoxic effect on normal murine fibroblast cells at a dose below 25 μg / mL in the cell viability (MTT) test. No acute toxicity was determined at a dose of 25 μg / mL of the alf2 sample administered via gavage in mice after 24 h, but response to the external magnetic field of the material collected in the animals' stomachs was verified.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais.