NanopartÃculas magnÃticas de NiFe2O4 foram sintetizadas pelo mÃtodo sol-gel protÃico, a partir de uma soluÃÃo aquosa contendo gelatina comestÃvel (GelitaTM) e sais de nÃquel(II) e ferro(III), apÃs a secagem uma resina foi formada e em seguida foi analisada por Termogravimetria e OxidaÃÃo à Temperatura Programada (OTP). As amostras de NiFe2O4 foram obtidas pela calcinaÃÃo das resinas durante 4 horas em vÃrias temperaturas (250oC, 300oC, 400oC, 600oC, 800oC e 1000oC) e em 400oC com variaÃÃo de tempo (2h, 3h e 4h). O pà resultante foi caracterizado por espectroscopia de infravermelho, difraÃÃo de raios X, microscopia eletrÃnica de transmissÃo (MET), microscopia eletrÃnica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). As propriedades magnÃticas das amostras foram investigadas por espectroscopia MÃssbauer e Medidas MagnÃticas, a temperatura ambiente; as medidas magnÃticas foram feitas em um magnetÃmetro de amostra vibrante (VSM). Os parÃmetros estruturais extraÃdos da difraÃÃo de raios X foram refinados pelo mÃtodo Rietveld; o tamanho mÃdio dos cristalitos foi determinado pela equaÃÃo de Scherrer e pelo mÃtodo grÃfico de Williamson-Hall, a partir dos valores da largura a meia altura dos picos de difraÃÃo (FWHM â Full Width at Half Maximum); pelo mÃtodo grÃfico de Williamson-Hall foi determinada a microdeformaÃÃo. O tamanho mÃdio de cristalito variou de 4,9nm atà 69,5nm e menores microdeformaÃÃes reduziram a diferenÃa de tamanho calculados pela equaÃÃo de Scherrer e pelo grÃfico de Williamson-Hall. A fim de indicar uma possÃvel aplicaÃÃo para as nanopartÃculas de NiFe2O4 foram realizados testes de toxicidade in vivo. / Magnetic nanoparticles of NiFe2O4 were synthesized by the proteic sol-gel method,using nickel (II) and iron (III) nitrates and aqueous solution of gelatin (GelitaTM). The dried solution in the form of resin, were characterized by thermogravimetric analysis(TGA), combined with the temperature-programmed oxidation (TPO). The sampleso o o oof NiFe2O4 were synthesized at different temperatures (250 C, 300 C, 400 C, 600 C,800o C e 1000oC), the annealing time interval was of 4 h; and 400oC for differentsintering times (2h, 3h e 4h). The obtained nanoparticles werecharacterized byinfrared spectroscopy, X-ray powder diffraction (XRD), transmission electronmicroscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersivespectrometer (EDS). Magnetic properties were investigated by spectroscopy MÃssbauer and Magnetization measurements obtained at room temperature;magnetization measurements was used a vibrating sample magnetometer (VSM).The microstructural parameters from the X-ray powder diffraction have beendetermined by means of Rietveld analysis; nanoparticle sizes calculated by theScherrer equation and size-strain by Williamson-Hall (W-H) method, using the FullWidth at Half Maximum (FWHM) of the diffraction peaks. The average particlediameter ranges from 4,9nm to 69,5nm. Toxicity tests were performed in vivo todetermine application for NiFe2O4.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O desenvolvimento de semicondutores magnÃticos tÃm despertado crescente interesse dos pesquisadores devido suas promissoras aplicaÃÃo na spintrÃnica. Estes semicondutores podem ser produzidos a partir da dopagem de semicondutor nÃo magnÃtico com Ãons de metais de transiÃÃo. Neste trabalho, difraÃÃo de raios-x e espectroscopia no infravermelho foram utilizados para estudar as caracterÃsticas estruturais de Ãxidos semicondutores magnÃticos diluÃdos nanoestruturados do tipo SnO2 dopados com Fe, Co ou Mn, produzidos pelo mÃtodo sol-gel proteico. PadrÃes nanoestruturados de SnO2 sem dopagem foram produzidos com temperaturas de calcinaÃÃo de 300, 350 e 400ÂC para servir de base de comparaÃÃo. Foram sintetizadas sÃries de amostras com fÃrmula geral Sn1−x Mx O2−δ , onde M Ã o elemento magnÃtico (Fe, Co ou Mn) e x a concentraÃÃo de dopante, com as mesmas temperaturas de calcinaÃÃo e com trÃs concentraÃÃes de dopante (5, 10 e 20%). A difraÃÃo de raios-x foi utilizada para identificar as fases do composto assim como calcular os parÃmetros estruturais, tamanhos de cristalito e microdeformaÃÃes residuais. A anÃlise indicou que a sÃntese resultou na obtenÃÃo de compostos com estrutura SnO2 com dimensÃes nanomÃtricas. Amostras calcinadas a 400ÂC apresentaram a presenÃa de fases espÃrias. A dopagem foi confirmada pela variaÃÃo dos parÃmetros de rede dos compostos em funÃÃo do tipo e concentraÃÃo dos dopantes. Os modos vibracionais das ligaÃÃes quÃmicas nos compostos foram identificados por espectroscopia infravermelho. Com base nesta anÃlise, foi possÃvel estudar o comportamento energÃtico das ligaÃÃes iÃnicas quando os elementos dopantes estÃo incorporados em sÃtios de Ãons Sn4+ na matriz hospedeira. / The development of magnetic semiconductors has arisen growing attention due to their promising applications in spintronics. These materials can be produced by doping of a non-magnetic semiconductor with magnetic ions of transition metals. In this work, x-ray diffraction and infrared spectroscopy were used to study the structural characteristics of nanostructured Fe, Co or Mn-doped SnO2 oxide diluted magnetic semiconductors. The material was produced by a protein based sol-gel method called proteic sol-gel. To provide a basis for comparison, nanostructured standards of undoped SnO2 were produced with calcination temperatures of 300, 350 and 400◦ C. Samples of Sn1−x Mx O2−δ , where M is the magnetic dopant (Fe, Co or Mn) and x the dopant concentration, were prepared with the same calcination temperatures and x = 5, 10 and 20%. X-ray diffraction was used to identify the crystalline phases in the samples as well as to calculate structural parameters, particle sizes and residual microstrain. The analysis indicated that the synthesis resulted in nanosized compounds with the SnO2 structure. Samples calcined at 400◦ C presented the presence od spurious phases. Doping was confirmed by the variation of lattice parameters of compounds as a function of type and concentration of dopants. Vibrational modes of chemical bonds were identified by infrared spectroscopy. Based on this analysis, it was possible to study the energetic behavior of ionic bonds when doping elements are incorporated in Sn4+ sites in the host matrix.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The spodumene (LiAlSi2O6 - LAS) is a silicate that has shown good results for high-dose dosimetry for gamma rays. This silicate may be obtained naturally or synthetically. The synthetic spodumene has been produced by solid state reaction, whose difficulty arises from the need to employ high temperatures. This paper aims to produce LAS through two different production routes: the proteic sol-gel and Pechini methods. The material produced was characterized by X-ray diffraction (XRD), differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetry (TGA) in order to evaluate the structural properties of the material, as well as possible changes in physical or chemical properties depending on the temperature. It was found by XRD and Rietveld refinement was possible to obtain LAS B-spodumene phase by both methods. The thermal analysis showed that the material for both methods suffer considerable loss of weight in the temperature range 20-600 °C. Through thermoluminescent measures, one can observe that the LAS produced by both methods shows thermoluminescent peaks from beta irradiation at a dose of 1 Gy, thus allowing its application dosimetry. It can be concluded therefore that there is the possibility of producing them in large numbers at reduced cost and environmental impact, being viable in dosimetry. It also follows that the sol-gel protein appeared to be the best way to produce the LAS compared with other routes used, such as solid state synthesis or devitrification. / O espodumênio (LiAlSi2O6 LAS) é um silicato que tem demonstrado bons resultados para dosimetria de altas doses para raios gama. Esse silicato pode ser obtido de forma natural ou sintética. O espodumênio sintético tem sido produzido por reação do estado sólido, cuja dificuldade provém da necessidade de se empregar altas temperaturas. O presente trabalho tem o objetivo de produzir o LAS por meio de duas rotas de produção diferentes: a sol-gel proteica e método Pechini. O material produzido foi caracterizado através da difração de raios X (DRX), análises térmica diferencial (DTA) e termogravimétrica (TGA) com o intuito de avaliar as propriedades estruturais do material, bem como as possíveis mudanças de propriedades físicas ou químicas em função da temperatura. Verificou-se através da DRX e do refinamento Rietveld que foi possível se obter LAS na fase B-espodumênio por ambos os métodos. As análises térmicas mostraram que o material, por ambos os métodos, sofre perda considerável de massa no intervalo de temperatura de 20 a 600 °C. Através de medidas termoluminescentes, pode-se observar que o LAS produzido por ambos os métodos apresenta picos termoluminescentes a partir de irradiação beta com dose de 1 Gy, possibilitando sua aplicação dosimétrica. Pode-se concluir, assim, que há possibilidade de produção do LAS em larga escala a um custo e impacto ambiental reduzidos, sendo viável sua utilização em dosimetria. Também se conclui que o método sol-gel proteico se apresentou como sendo a melhor forma de produzir o LAS em comparação com outras rotas utilizadas, tais como síntese de estado sólido ou desvitrificação.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work aimed the synthesis and characterization of pure and doped calcium aluminosilicates using the proteic sol-gel method and by a new route, which combines the proteic sol-gel method with the solid state synthesis. In the proteic sol-gel method, coconut water (Cocos nucifera) is used as a starting solvent. But for the aluminosilicates synthesis, one of the sources of silicon used was the SiO2, which is not soluble in coconut water. Because of that many procedures were tested to synthesize this material. Therefore it was necessary to propose a new hybrid route that would combine different methodologies to produce ceramic powders. For the usual proteic sol-gel methodology, tetraethylortosilicate (TEOS) was used as the source of Si. In order to determine the best conditions of calcination time and temperature for the different routes of calcium aluminosilicate production, thermal analysis and powder x-ray diffraction (DRX) techniques were used. According to the (DTA) analysis, an exothermic peak at 930°C indicates the formation of crystalline phase in the material produced with SiO2. For the one produced whit TEOS, this step is verified around 850°C. From the XRD patterns, it was possible to observe the production of the single crystalline phase in both methodologies, however at different calcination temperatures: 1000°C for the material produced via sol-gel, with TEOS, and 1300°C for the one produced by the hybrid methodology. The crystallite size was evaluated using the Scherrer‟s equation, and the results indicated that the calcined powders in both preparation routes are in nanometric scale. These results were confirmed using the transmission electronic microscopy. Different colorations were observed on the co-doped and calcined doped samples in different conditions. The optical properties of the material were studied and, according to the results obtained using OA, the optical band gap of the Ca2Al2SiO7 system is ~6 ev. It was also observed that the combination of the dopants Ce3+ and Mn2+ indicates an energy transfer process in which the Ce3+ emission, related to the 5d1  4f1 transition, excites resonantly the 6A1(S)  4A1g/4Eg(G) transition of the Mn2+ ion, followed by the emission associated to Mn2+ transitions. Beyond that, the energy level diagram was obtained for the Ce3+ and the transitions associated to the Mn2+ were identified using the Tanabe-Sugano diagram, as a first approximation. / Este trabalho teve como objetivo a produção e a caracterização de pós cerâmicos de aluminosilicatos de cálcio puro e dopado através dos métodos sol-gel protéico e de uma nova rota, a qual combina o método sol-gel protéico à síntese de estado sólido. O método sol-gel protéico utiliza água de coco (Cocos nucifera) como solvente de partida dos precursores solúveis do material a ser obtido. Porém, na produção de aluminosilicatos uma das fontes de silício utilizada foi SiO2, que não é solúvel em água de coco. Em função disso, vários procedimentos foram testados para a síntese desse material. Desta maneira, tornou-se necessária a proposta de uma rota híbrida de produção, a qual combinasse diferentes metodologias para a produção dos pós cerâmicos. Para a metodologia sol-gel protéico usual, utilizou-se tetraetilortosilicato (TEOS) como fonte de Si. A fim de determinar as melhores condições de tempo e temperatura de calcinação nas diferentes rotas de produção, utilizou-se as técnicas de caracterização de análise térmica e DRX. De acordo com as análises de DTA um pico exotérmico em 930°C indica a formação de fases cristalinas no material produzido com SiO2. Para aquele produzido com TEOS essa etapa é verificada em ~850°C. Através da difração de raios-X observou-se a produção da fase cristalina única através das duas metodologias, porém a temperaturas de calcinação diferentes: 1000°C para o material produzido com TEOS, e 1300°C para aquele produzido com SiO2. Fez-se o cálculo do tamanho de cristalito através da equação de Scherrer e este indicou a produção de materiais nanométricos em ambas as rotas de preparação. Esses resultados também confirmados através de MET. Observou-se ainda colorações diferenciadas paras as amostras co-dopadas e dopadas, calcinadas em diferentes condições. De acordo com os resultados das análises ópticas através da absorção óptica, o band gap óptico do sistema Ca2Al2SiO7 foi determinado e é da ordem de ~6 eV. Foram observadas ainda que a combinação dos dopantes Ce3+ e Mn2+ sugerem um processo de transferência de energia na qual a emissão do Ce3+, relacionado com a transição 5d1  4f1, excita ressonantemente a transição 6A1(S)  4A1g/4Eg(G) do íon manganês seguida da emissão associada a transições do Mn2+. O digrama de níveis de energia foi obtido para o Ce3+ e as transições associadas ao Mn2+ foram identificadas através do diagrama de Tanabe-Sugano, como primeira aproximação.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho, foram estudadas as caracterÃsticas estruturais de nanopartÃculas de Ãxidos semicondutores SnO2 dopadas com ferro, atravÃs de difraÃÃo de raios-x e espectroscopia MÃssbauer. O composto em estudo (Sn1−xFexOy) foi preparado por moagem mecÃnica de altas energias e sol-gel proteico. As amostras preparadas por moagem apresentaram aumento de dopagem na matriz semicondutora como funÃÃo do tempo de moagem, mas tambÃm apresentaram impurezas indesejÃveis provenientes do recipiente e das esferas que foram utilizadas na sÃntese. Uma sÃrie de amostras com concentraÃÃes variadas de ferro foram lavadas com HCl e reanalisadas. Resultados obtidos dessas medidas mostram que o ferro entra na rede do SnO2 substituindo o Sn de forma aleatÃria independente da concentraÃÃo de ferro. TambÃm foi observado a formaÃÃo de um sÃtio de ferro com deficiÃncia de oxigÃnio que à atribuÃdo ao desbalanÃo estequiomÃtrico dos compostos precursores usados na moagem. Amostras de SnO2 nanoparticuladas foram sintetizados pelo mÃtodo sol-gel proteico com trÃs temperaturas de calcinaÃÃo. Foi observado que o tamanho de partÃcula à diretamente proporcional à temperatura de calcinaÃÃo. TambÃm por sol-gel proteico foram preparadas amostras de Sn0,90Fe0,10O2 nanoparticulado. Foi identificado que a temperatura de calcinaÃÃo de 400ÂC hà formaÃÃo de Fe2O3 espÃrio. Jà a 300ÂC a Ãnica fase presente à a de SnO2 dopada com ferro. Assim como nas amostras produzidas por moagem, essa amostra apresentou dois sÃtios de ferro como valores de quadrupolo menor do que na moagem indicando menor distorÃÃo da rede cristalina. A quantidade relativa de sÃtios com deficiÃncia de oxigÃnio à bem menor nas amostras preparadas por sol-gel mostrando que o composto produzido por sol-gel proteico possui uma concentraÃÃo mais estequiomÃtrica do que os preparados por moagem. / In this work structural characterization by x-ray diffraction and MÂossbauer spectroscopy of Fe-doped semiconducting oxide SnO2 nanoparticles is reported. The compound under study (Sn1−xFexOy) was prepared by high energy ball milling and proteic sol-gel. The samples prepared by ball milling showed an increase of Fe-doping in the semiconducting matrix as a function of milling time, as well as amounts of undesirable metallic iron impurities from the milling tools. A series of samples with various Fe concentrations were HCl-washed in order to eliminate the impurities. Results obtained from measurements on these samples showed that Fe enters the host matrix randomly replacing Sn in octahedral sites regardless of iron concentration. It was also showed the presence of oxygen deficient iron sites attributed to the stoichiometric unbalance of precursor materials used in the milling process. Samples of nanosized SnO2 were prepared by proteic sol-gel with three calcination temperatures. It was found that average particle sizes are directly proportional to the temperature. Nanostructured Sn90Fe10O2 was also synthesized by proteic sol-gel. Formation of spurious Fe2O3 was found at calcination temperature of 400ÂC. At 300ÂC, on the other hand, monophased Fe-doped SnO2 was achieved. Likewise the milled samples, this sample presented two different octahedral iron sites, although with quadrupole splitting slightly smaller than those for the milled samples indicating a less distorted crystal structure. The significantly smaller relative number of oxygen-deficient sites in the proteic sol-gel sample shows that this compound has a more stoichiometric concentration of Fe, Sn and O than those prepared by ball milling.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In the present work, Dy3+ co-doped SrAl2O4:Eu3+ was produced via proteic sol-gel method, a modified sol-gel route which allows the formation of oxides at lower temperatures than other methods. CO2 laser sintering was used as a method for heat treatment, effective in reducing trivalent europium ions in doped samples. Thermal analysis of the precursors, performed by TG and DTA, revealed that the crystallization of SrAl2O4 phase occurs at approximately 1060 °C. By X-ray diffractometry of the samples characterized before and after sintering was verified monoclinic and hexagonal phases formation. DLS technique revealed the presence of nanosized and micrometric particles, and particle agglomerates, result which was confirmed by SEM images before and after sintering. Micrographs of the fracture surface of a sintered pellet revealed a high degree of densification caused by heat treatment. Photoluminescence measurements showed that the samples after synthesis and before the heat treatment with laser have reddish emission, composed of characteristic narrow emission lines from Eu3+ and more intense emission when the samples are excited at 265 nm. The laser treatment promotes the reduction of Eu3+ to Eu2+ and this effect is confirmed by the presence of a wide emission band in the green region of the spectrum with a maximum emission obtained after excitation at 350 nm. The luminescent decay time of the thermally treated sample was approximately 100 minutes. Via XRF measurements of acquired frits, DTA and TG of the frits, of the pigment and of mixtures of both, and via applications of the mixtures on ceramic plates it was noticed good compatibility in terms of thermal processes, that indicates that the pigment have a potential to be used in ceramic floor tiles. / No presente trabalho, pós cerâmicos de SrAl2O4:Eu3+, Dy3+ foram produzidos pelo método solgel proteico, uma rota de sol-gel modificada, que permite a formação do óxido em temperaturas mais baixas comparativamente a outros métodos. A sinterização a laser de CO2 foi utilizada como método para tratamento térmico, eficiente na redução dos íons trivalentes de európio das amostras dopadas. A análise térmica dos precursores, realizada por meio de DTA e TG, revelou que a cristalização da fase SrAl2O4 acontece em aproximadamente 1060 °C. Por difratometria de raios X verificou-se a formação de fase monoclínica e hexagonal nas amostras caracterizadas antes e após a sinterização. A técnica de EDL revelou a presença de partículas nanométricas, micrométricas e aglomerados de partículas, resultado este que foi confirmado por imagens de MEV de amostras antes e após a sinterização. Micrografias da superfície de fratura de uma pastilha sinterizada a laser revelaram o alto grau de densificação possibilitado pelo tratamento térmico. Medidas de fotoluminescência revelaram que as amostras após a síntese e antes do tratamento térmico a laser apresentam emissão com coloração avermelhada, composta de picos estreitos de emissão característicos do Eu3+ e com emissão mais intensa quando as amostras são excitadas em 265 nm. O tratamento a laser promove a redução do Eu3+ para Eu2+ e este efeito é confirmado pela presença de uma banda larga de emissão na região verde do espectro, com máximo de emissão obtido após excitação em 350 nm. O tempo de decaimento luminescente da amostra tratada termicamente chegou a alcançar aproximadamente 100 minutos. Por meio de medidas de FRX de fritas adquiridas, de DTA e TG de fritas, do pigmento e de misturas entre os dois, e da aplicação das misturas em placas cerâmicas foi possível observar boa compatibilidade em termos dos processos térmicos, o que aponta para um potencial uso do pigmento em placas de revestimento cerâmico.