Made available in DSpace on 2014-10-09T12:29:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01292.pdf: 4197340 bytes, checksum: e065f97f212a4098373c6cd14232d7c2 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP/SP

Por ser um semicondutor de elevado número atômico, elevada densidade de massa e largo gap de energia, o brometo de tálio (TlBr) é um material promissor para a detecção da radiação à temperatura ambiente. Entretanto, existem poucos trabalhos relacionados ao estudo deste material sob forma de filme fino policristalino para produção em grandes áreas como desejado para aplicações médicas. Neste trabalho, as técnicas de spray pyrolysis e evaporação térmica foram avaliadas como métodos alternativos para a deposição de filmes de TlBr policristalinos. Ambas as técnicas apresentam relativo baixo custo e podem facilmente ser expandidas para grandes áreas. O objetivos deste trabalho é o estudo da influência das principais condições de crescimento nas propriedades (estruturais, ópticas e elétricas) finais dos filmes de TlBr. Para os filmes produzidos por spray pyrolysis água mili-Q foi utilizada como solvente. A solução (0,10 g de TlBr dissolvidos em 100 g de água) foi agitada à temperatura de 70ºC. Cada deposição foi realizado mantendo os substratos (1cm x 1cm) à temperatura de 100ºC, com um fluxo de nitrogênio (N2) de 8 1/min e um fluxo de solução de aproximadamente 1/90 (ml/s). A distância bico de spray-substrato utilizada foi de 19 cm. Os filmes de TlBr evaporados foram crescidos pela evaporação térmica do material a partir de um cadinho de tungstênio. Um sistema de aquecimento dos substratos foi implantado e permitiu a variação da temperatura destes durante a deposição desde a temperatura ambiente até 200ºC. A separação substrato-superfície de evaporação, h, e o número de deposições por filme, n, também foram variados no intervalo de 3 a 9 cm e 1 a 4, respectivamente. A estrutura dos filmes foi investigada por Difração de Raio-x, a morfologia por Microscopia Eletrônica de Verredura e a composição através da Espectroscopia de Dispersão de Energia (EDS). Experimentos ópticos de transmitância em função do comprimento de ondas foram realizados para estimar o gap ótico dos filmes.As resistividades foram medidas a partir de experimentos de corrente em função da voltagem aplicada fluorescente (20 watts). Por fim, algumas amostras selecionadas foram expostas aos raios-X na faixa de diagnóstico mamográfico. As melhores propriedades foram obtidas para os filmes crescidos por evaporação térmica. A maior compactação e o maior gap óptico foram encontrados para os filmes produzidos a partir de h= 9 cm, os quais garantiram a maior sensibilidade para estes filmes quando expostos aos raios-X. Para os filmes produzidos pela deposição sequencial de várias camadas, a estrutura colunar dos filmes foi mantida para camadas superiores e resultados semelhantes para todas as amostras foram obtidos em relação ao gap óptico e à resistividade elétrica. Além disso, a sensibilidade a partir da utilização de raio-X na faixa mamográfica foi quadruplicada para o filme mais espesso. O aumento da temperatura do substrato resultou na maior compactação e homogeneidade no recobrimento do substrato. Entretanto, uma perda significativa de material durante a evaporação determinou filmes menos espessos em relação aos depósitos à temperatura ambiente. Variações cristalográficas e morfológicas foram obtidas entre os filmes depositados a diferentes temperaturas. Maiores valores gap foram obtidos para 150 e 200ºC. A caracterização elétrica dos filmes depositados a diferentes temperaturas foi limitada, neste trabalho, pela baixa pureza do pó utilizado para produção destes filmes. / Due to its high atomic number, high mass density and intrinsic band gap, thallium bromide (TlBr) is a promising semiconductor for room temperature operation for ionizing radiation detection. However, there are few works related to the study of this material in the polycrystalline thin film form for production in large areas (~ 40 x 40 cm2 ), as desired by medical applications. In this work, spray pyrolysis and thermal evaporation were used as alternative methods for the deposition of polycrystalline TlBr films. Both techniques present relative low cost and can be expanded for large areas. The aim of this work is to investigate the influence of the main growth conditions on the final structural, optical and electrical TlBr films properties. Films produced by spray pyrolysis used mili-Q water as solvent. The solution (0,10g of TlBr dissolved in 100g of water) was stirred at 70o C. Each deposition was performed maintaining the substrates (1cm2 ) at 100o C, the nitrogen rate at 8l/min and the solution flow at 1/90 ml/s approximately. The nozzle-spray to substrate distance was 19 cm. Evaporated TlBr films were grown by resistive thermal evaporation of purified material from a tungsten crucible. The substrate temperature was evaluated from room temperature to 200°C. The separation between evaporation source and substrates, h, and the number of depositions, n, were also varied from 3 cm up to 9 cm and from 1 up to 4, respectively. The structure of the crystals was investigated by X-ray Diffraction, the morphology by Scanning Electron Microscopy and the composition by Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy. Optical experiments of absorbance as a function of wavelength were performed to estimate the optical gap of the TlBr films. Electrical resistivities were measured using current versus voltage experiments. The dark current was compared to the current under illumination with a fluorescent lamp (20 watts). Finally, some selected samples were exposed to X-ray in the range of mammography diagnosis. The best properties were obtained for films produced by resistive thermal evaporation. This technique allowed the production of films with thickness of approximately 28 µm, for a unique deposition of 12 minutes. However, bromine has lower vapor pressure than the thallium, what leads to a Br loss of about 10% in the composition of evaporated films. The smallest distribution of cracks and the largest optical gap were obtained for films produced at the lowest deposition rates. This leads also to a higher increase of the ratio between current under irradiation and in the dark, when the films were exposed to X-rays. For films produced at room temperature using sequential depositions, the columnar structure was kept for the superior layers and similar results for all samples were obtained in relation to optical gap and electrical resistivity. Moreover, for the thicker film, an increase of a factor 4 was observed for the ratio between current under irradiation using X-rays in the mammography range in relation to the dark. The higher substrate temperature leads to significant material loss during the evaporation and determined less thick films in relation to the ones deposited at room temperature. Structural and morphological variations were verified for films deposited at different temperatures. Larger gap values were found for 150 and 200ºC. For the electrical characterization of the films deposited at different temperatures an original powder with higher purity would be necessary. Moreover, due to the significant difference between bromine and thallium vapor pressures, better results would probably be obtained by a change to the hot-wall evaporation technique.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho teve como objetivo estudar os efeitos da radiação ionizante em tomates (Lycopersicum esculentum Mill) e paralelamente avaliar a influência da irradiação sobre o teor de licopeno de um molho preparado com estes frutos irradiados. Para tanto os tomates foram submetidos a cinco tratamentos: controle, T1 (0,25 kGy), T2 (0,5 kGy), T3 (1,0 kGy) e T4 (2,0 kGy) sendo avaliados nos 3, 6, 9, 12, 15 e 20 dias após irradiação, para as seguintes análises: maturação, textura, cor, sólidos solúveis totais, pH, acidez titulável total e massa. Foram realizadas quantificações de licopeno em tomates in natura e no molho por cromatografia em coluna aberta em função do amadurecimento dos mesmos. Os resultados demonstraram que somente a massa não apresentou diferença significativa (p>0,05). Os tratamentos 1 e 2 demonstraram ser efetivos para o retardo do amadurecimento e manutenção da textura mais firme (p<0,05). Ao passo que o T4 ocasionou reações químicas na estrutura do tomate, levando-o a amadurecer precocemente em função da degradação das substâncias pécticas. A realização de um molho preparado a partir de tomates irradiados a 0.25 kGy, não apresentou diferença significativa (p>0.05) quando comparado ao controle. Entretanto, não indicou uma degradação do licopeno, como as doses de 1.0 e 2.0 kGy. Desta forma pode-se concluir que baixas doses são eficazes para manutenção do pH, firmeza, retardo da senescência, massa e ainda, além de não degradarem o principal composto bioativo do tomate: o licopeno, sugerem uma maior biodisponibilidade deste, em função da aplicação da radiação. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:29:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01292.pdf: 4197340 bytes, checksum: e065f97f212a4098373c6cd14232d7c2 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP/SP

Neste trabalho descrevemos os estudos visando à síntese do jungianol e a construção de anéis benzofurânicos. Em ambos os casos, a etapa chave da seqüência sintética é a reação de contração de anel mediada por tálio(III). O jungianol é um sesquiterpeno fenólico que foi isolado por Bohlmann et al., em 1977, da espécie Jungia malvaefolia. A etapa chave da síntese seria a reação do 1,2-diidro-5-metóxi-1,6-dimetilnaftaleno (intermediário-chave) com trinitrato de tálio (TTN), para dar origem ao esqueleto indânico presente no jungianol. Duas abordagens sintéticas foram utilizadas na tentativa de preparação do intermediário-chave: ciclização intramolecular e metátese olefínica, ambas sem sucesso. Outro objetivo de nossos estudos foi a reação de contração de anel de 2H-cromenos, mediada por TTN, visando à construção de esqueletos benzofurânicos. Escolhemos como substratos o 2H-cromeno, o 8-metóxi-2H-cromeno, o 7-metóxi-2H-cromeno e o 6-metóxi-2H-cromeno, que foram sintetizados de acordo com procedimentos descritos na literatura. As reações dos 2H-cromenos com TTN levaram à formação tanto dos produtos de contração de anel (esqueleto benzofurânico) quanto dos produtos de adição de água e/ou de metanol. Entretanto, não foi observada formação preferencial de nenhum produto, uma vez que estes foram obtidos em rendimentos de mesma ordem de grandeza, nas três condições reacionais testadas. Através da análise de RMN-1H foi possível determinar que a relação entre os substituintes dos produtos de adição formados é preferencialmente trans, e que estes compostos possuem o heterociclo em conformação do tipo meia-cadeira, com os substituintes ocupando posições pseudo-diaxiais. / This thesis describes the studies aiming at the synthesis of jungianol and the construction of benzofuranic rings. In both cases, the key-step is the reaction of thallium(III)-mediated ring contraction. Jungianol is a phenolic sesquiterpene isolated by Bohlmann et al., in 1977, from the species Jungia malvaefolia. The key-step of the synthesis could be the reaction of 1,2-dihydro-5-methoxy-1,6-dimethylnaphthalene (key-intermediate) with thallium trinitrate (TTN) to furnish the indan skeleton. Two different synthetic approaches were used to prepare the key-intermediate: intramolecular cyclization and ring-closing metathesis, both without success. Another target of our studies was the reaction of ring contraction of 2H-chromenes, mediated by TTN, aiming at the construction of benzofuranic skeletons. The substrates used are 2H-chromene, 8-methoxy-2H-chromene, 7-methoxy-2H-chromene and 6-methoxy-2H-chromene, prepared according to known methods. The reactions of the 2H-chromenes with TTN gave a mixture, in equal amounts, of ring contraction and addition products, in the three used conditions. By RMN-1H analysis it was possible to determine that the relationship between the substituents of the addition products is preferentially trans, and the conformation of the heterocycle is a half-chair, with the substituents in a pseudo-diaxial position.

Esta tese apresenta a primeira aplicação sintética da metodologia desenvolvida em nosso grupo de pesquisa, que se trata da contração de anel de 1,2-diidronaftalenos promovida por trinitrato de tálio (TTN) para fornecer derivados indânicos. A molécula-alvo da abordagem sintética é o Mutisiantol, um sesquiterpeno fenólico, que foi isolado da Mutisia homoeantha em 1979, e que possui substituintes nas posições 1 e 3 do anel ciclopentânico, com uma relação estereoquímica trans entre os mesmos. A rota proposta foi otimizada primeiramente na síntese de um composto modelo e depois aplicada na síntese total do Mutisiantol. O material de partida escolhido para a síntese do Mutisiantol foi o 2-metil-anisol, que é um composto comercial e bastante acessível economicamente. A etapa chave da seqüência envolveu a contração de anel do 1,6-dimetil-7-metóxi-1,2-diidronaftaleno promovida por TTN, que forneceu um derivado indânico com bom rendimento e elevada diastereosseletividade. Três etapas posteriores completaram a seqüência sintética, fornecendo o Mutisiantol em um total de 12 etapas. Descrevemos também o estudo de contração de anel de uma série de 1- tetralonas e 1,2-diidronaftalenos promovida por TTN, visando à obtenção de outros indanos e à complementação de estudos iniciados anteriormente. / This thesis presents the first synthetic application of the methodology developed in our research group, which involves the ring contraction of 1,2- dihydronaphthalenes promoted by thallium trinitrate (TTN) to afford indane derivatives. The target molecule of the synthetic approach is Mutisianthol, a phenolic sesquiterpene, isolated from Mutisia homoeantha in 1979, which embodies a trans-1,3-disubstituted cyclopentyl unit. The proposed route was first optimized in the synthesis of a model compound and then applied to the total synthesis of Mutisianthol. The starting material chosen for the Mutisianthol synthesis was the commercially available and cheap 2-methyl-anisol. The key step of the sequence involved the ring contraction of the 1,6-dimethyl-7-methoxy-1,2-dihydronaphthalene promoted by TTN, which furnished a functionalized indan with good yield and with high diastereoselectivity. The indan derivative was transformed into the final product in 3 steps. Overall, the total synthesis of Mutisianthol was accomplished in 12 steps. The TTN- promoted ring contraction of a series of 1-tetralones and of 1,2- dihydronaphthalenes was also studied in this thesis, with the aim to prepare other indanes and to extend earlier studies.

Esta tese apresenta um estudo sobre a contração de anel de olefinas e cetonas cíclicas promovida por sais de tálio(III). A reação de uma série de cicloexanonas e cis e trans-2-decalonas com TTN em CH2Cl2 levou aos correspondentes produtos de contração em rendimentos muito bons, desde que não houvesse um grupo metila em &#945;-carbonila. A reação de 3- e 4-alquilcicloexanonas, bem como de trans-2-decalonas, ocorreu com alto grau de seletividade. As diastereosseletividades observadas estão de acordo com o mecanismo proposto por McKillop. O sistema indânico, resultante da contração de um dos anéis do sistema bicíclico[4.4.0], foi construído de três maneiras diferentes. A reação de 1-tetralonas com TTN/K-10 em pentano forneceu 1-indanocarboxilatos de metila em rendimentos razoáveis, enquanto que o tratamento de 1,2-diidronaftalenos com TTN em MeOH levou aos correspondentes produtos de contração em bons rendimentos, quando não havia grupos alquílicos ligados à dupla ligação. Finalmente, a reação de dois álcoois homoalílicos, contendo a dupla ligação endocíclica, com TTN em uma mistura 1:1 de AcOH e H2O, levou às correspondentes 1-(2,3-diidro-1H-1-indanil)-3-hidroxi-1- propanonas em rendimentos excelentes. / This thesis presents studies toward the ring contraction of ketones and olefins promoted by thallium(III) The reaction of alkylcyclohexanones and cis and trans-2-decalones with TTN in CH2Cl2 led to the corresponding ring contraction products in very good yields, providing there is no methyl group at &#945;-carbonyl position. The reaction of 3- and 4-alkylcyclohexanones, as well as trans-2-decalones, occurred with high degree of selectivity. The observed diastereoselectivities agree with the McKillop\'s mechanism. The indan ring system was constructed by three different protocols. The reaction of 1-tetralones with TTN/K-10 in pentane afforded methyl 1-indanecarboxylates in reasonable yields, while treatment of 1,2-dihydronaphathlenes with TTN in MeOH furnished the corresponding ring contraction products in good yields, as long as there is no alkyl group at the double bond. Finally, the reaction of two homoallylic alcohols, bearing an endocyclic double bond, with TTN in a 1:1 mixture of AcOH and H2O, led to 1-(2,3-dihydro-1H-1-indenyl)-3-hydroxypropan-1-ones in excellent yields.

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This work was initially launched to study the synthesis of low-valent group 13 compounds bearing the bis(imino)pyridine ligand framework. Since its inception, this project has grown beyond the boundaries of group 13 to include low valent tin, silver, and rhenium. Alongside the reports of novel coordination compounds, we utilized computational chemistry to uncover unprecedented interactions which challenge conventional concepts of bonding. Synthesis, characterization, and complimentary computational studies are presented herein. Chapter 1 presents a historical overview of the bis(imino)pyridine ligand as well as our synthetic methodology and characterization of new ligand variants we have contributed to the literature. Chapter 2 presents the synthesis of a series of In(I) and In(III) bis(imino)pyridine complexes with varied sterics. Ligand-metal interaction and effect of ligand steric bulk on complex stability, as well as computational studies highlighting weak covalent interactions will be discussed. Chapter 3 presents the synthesis of Ga(III) bis(imino)pyridine complexes. Reactivity with “GaI” synthon as well as varied-stoichiometry one-pot synthesis attempts to generate low valent Ga-bis(imino)pyridine complexes will be discussed. Chapter 4 presents the synthesis of a series of Tl(I) bis(imino)pyridine complexes with varied sterics analogous to the approach taken with indium(I). Unprecedented weak ligand-metal as well as Tl-arene interactions will be discussed. Chapter 5 presents the synthesis of a series of Sn(II) bis(imino)pyridine complexes with varied sterics and halide substituents. Preferential cation-anion pair formation and attempted reactivity will be discussed. Chapter 6 presents the synthesis of a series of Ag(I) bis(imino)pyridine complexes with varied sterics. Resulting ligand-metal interactions as well as reactivity towards Lewis basic donor ligands will be discussed. Chapter 7 presents the synthesis of first crystallographically authenticated examples of rhenium(I) pincer complexes utilizing the bis(imino)pyridine ligand. Chapter 8 presents a general conclusion to the work.

Silicon is currently the most widely used semiconductor material with applications ranging from solar cells and sensors to electronic devices. Surface functionalization of silicon with molecular monolayers can be used to tune properties of the material toward a desired application. However, site-specific adsorption of molecules or molecular patterning on silicon surfaces is a difficult task due to the high reactivity of silicon. In this work, we use scanning tunneling microscopy, ab-initio calculations and kinetic Monte Carlo simulations to study adsorption of organic molecules on a bare and thallium-passivated Si(111) surface. We show that the polarity of molecules has a large impact on bonding of the molecules with the bare surface. We demonstrate that, in comparison with the bare surface, molecules or single-atom adsorbates deposited on the Tl-passivated surface have significantly higher mobility. The increased mobility induces formation of 2D gases on the surface and enables formation of self-assembled molecular structures. We propose a novel method to directly visualize the 2D surface gases and we show that a phase of surface gases containing molecule-bound dipoles can be controlled by a non-homogeneous electric field. 1