O estudo apresentado nessa tese explorou as propriedades estruturais, eletrônicas e ópticasdo composto YVO4:Eu3+, famoso fósforo vermelho, bem como as modificações dessaspropriedades sob mudança do estado de oxidação do Eu3+. Segundo a experiência, o últimocenário se configura quando o YVO4:Eu3+ é submetido à radiação gamma, provocando aremoção de elétrons do material e facilitando sua subsequente captura pelos íons Eu3+. Essasituação foi simulada adicionando um elétron nas proximidades do Eu3+ e compensandosua carga pela carga positiva homogeneamente espalhada pelo interior do material. Oestudo foi realizado utilizando os mais modernos métodos computacionais baseados nateoria do funcional da densidade. Como ponto de partida, foram calculadas as propriedadesdo composto YVO4 puro e comparadas com cálculos anteriores. Simulação dos efeitosde troca e correlação (XC) pelo potencial “Modified Becke Johnson” (mBJ), resultou novalor do bandgap de 3,7 eV, muito próximo ao valor experimental de 3,8 eV. O compostoYVO4:Eu3+ foi simulado computacionalmente a partir da super-célula do YVO4 puro (48átomos), em qual um íon de Y3+ foi substituído por um íon de Eu3+, gerando a matrizcristalina contendo 2% das impurezas. Os efeitos XC foram simulados pelo potencialmBJ. Para o íon de Eu foi levada em conta a interação spin-órbita (SO), enquanto osaltamente correlacionados elétrons na subcamada 4f foram tratados em termos de correçãode Hubbard U (abordagem mBJ+SO+U). Diferentes valores de U foram testados, comobjetivo de calcular a estrutura eletrônica que reproduz o espectro de absorção óptica(OA) do YVO4:Eu3+ produzido experimentalmente. O valor U = 2.5 eV atendeu essecritério, reproduzindo todas as características principais de OA experimental, bem como arica estrutura de picos relacionada a absorção de Eu3+. Todos eles foram interpretados emtermos da estrutura eletrônica calculada. O espectro AO é altamente anisotrópico, comabsorção predominante da luz polarizada paralelamente ao eixo tetragonal c. Ao introduzirum elétron adicional na super-célula do YVO4:Eu3+, constatou-se que o Eu3+ capturauma parte significativa da carga dele (0,3e), sem, no entanto, poder confirmar alteraçãocompleta do seu estado de oxidação para 2+, como sugerido pela experiência. Contudo,a configuração eletrônica do Eu sofre mudanças notáveis, com os estados 4f ocupadosaumentando sua energia e aproximando-se da banda de condução. Essa modificação alterasignificantemente absorção óptica do Eu, gerada pelas transições 4f-5d, em contraste comas transições 4f-4f no caso do YVO4:Eu3+ sem carga adicional. Esse fato explica a mudançadrástica do espectro de emissão do YVO4:Eu3+ irradiado por raios gamma, observadoexperimentalmente. Finalmente, a mudança parcial do estado de oxidação do Eu foiconfirmada pelo cálculo da borda de absorção L do Eu, cujos resultados mostram umdeslocamento da borda de YVO4:Eu3+ irradiado para mais baixas energias em comparaçãocom YVO4:Eu3+.

Materiais luminescentes vêm sendo cada vez mais investigados, devido a seu grande potencial de aplicações em diversas áreas, incluindo o desenvolvimento de dispositivos como lasers, lâmpadas e sensores. Neste trabalho, foi investigado o desenvolvimento do óxido de ítrio (Y2O3) não dopado, dopado e co-dopado com íons de európio (Eu3+) e térbio (Tb3+), para explorar as suas propriedades luminescentes e potencial aplicação em termometria óptica. Nesse sentido, a busca por uma produção sustentável, com baixo custo e com controle de propriedades, vem ganhando espaço nos últimos anos. Para a produção do material, foi abordada a rota sol-gel modificada utilizando substâncias húmicas da água de rio para produção de nanomateriais. As amostras foram preparadas e calcinadas a uma temperatura fixa de 1000 ºC, e a fonte do rio e a concentração da dopagem foram os parâmetros investigados na parte inicial do trabalho. Como material de referência, foram preparadas amostras substituindo a água de rio por água destilada. Por meio das medidas de DRX foi observada a fase cúbica do Y2O3 independentemente do solvente utilizado, o que indica boa reprodutibilidade da síntese. Os padrões de difração das amostras dopadas e co-dopadas não apresentaram picos secundários, o que implica que a dopagem foi realizada com sucesso. Medidas de fotoluminescência foram realizadas, e o espectro de emissão apresentou os picos característicos de Eu e Tb. Para o espectro de excitação foram observadas várias bandas de excitação abrangendo desde a região do ultravioleta (UV) até a região do azul do espectro visível, tornando este material um potencial candidato para diversas aplicações, como células solares e termômetros. As amostras co-dopadas exibiram medida de emissão com os picos principais e característicos do do Eu3+ (5D0→7F2) e Tb3+ (5D4→7F5), com uma resposta luminescente otimizada quando excitados à 277 nm, especialmente em concentrações reduzidas dos dois dopantes (dopada com 1% de Eu e 1% de Tb). Há um indicativo de transferência energética dos íons Tb3+ para o Eu3+, para essas amostras. Além disso, foi observado que esses picos principais de emissão do Eu3+ e Tb3+ são mais sensíveis às variações de temperatura, em comparação com as demais,exibindo uma variação significativa em sua intensidade relativa. Os resultados com temperatura, indicam potencial aplicação como sensor térmico luminescente.

A radioterapia é uma modalidade essencial no tratamento do câncer, utilizando sistemas de planejamento 3D para avaliar tecidos saudáveis e alvos adjacentes. Durante o planejamento, a equipe de radiação médica busca maximizar a dose no órgão-alvo e minimizar as doses nos órgãos de risco, utilizando imagens de Tomografia Computacional (TC), Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET) ou Ressonância Magnética Tridimensional (RM 3D). No entanto, a verificação da distribuição real da dose no tecido do paciente é desafiadora, devido à impossibilidade de colocar dosímetros dentro do corpo. Para abordar isso, foram desenvolvidos simuladores antropomórficos virtuais integrados aos códigos de Monte Carlo, permitindo a reprodução de situações clínicas e evitando irradiação inadequada. A simulação de Monte Carlo do transporte de radiação é considerada o método mais preciso para calcular a distribuição de doses em radioterapia e é amplamente utilizado para modelar aceleradores lineares na física médica. Antes da disponibilidade generalizada de sistemas computadorizados de planejamento de tratamento, as distribuições de doses eram calculadas manualmente a partir de gráficos de isodose. Neste estudo, propomos a simulação de um acelerador linear Elekta Synergy com um feixe de 6 MV no código PHITS. A curva de dose profunda foi inicialmente simulada nos campos de 10 x 10 cm² e 40 x 40 cm². Os resultados obtidos através de Tally T-Deposit foram comparados com medidas experimentais, demonstrando equivalência com variações inferiores a 5%. Este método de avaliação numérica representa a melhor abordagem para validar valores medidos e calculados da distribuição de dose em radioterapia, permitindo avaliações em pacientes por meio de simuladores computacionais antropomórficos virtuais.

A natureza está repleta de fenômenos que ocorrem de forma aleatória, como a disseminaçãode vírus ,e reações químicas, entres outros. A imprevisibilidade desses fenômenos implicaem uma grande dificuldade de descrevê-los em função do tempo, desse modo, é fundamentala busca de novas ferramentas matemáticas que nos permitam melhorar nossa compreensãodos mesmos. O formalismo do espaço de Fock tem se mostrado uma ferramenta bastanteútil na descrição de sistemas estocásticos clássicos. Nessa abordagem, pode-se mapeara equação mestra na forma de uma equação de Schrödinger e utilizar os operadores desegunda quantização para descrever a dinâmica de pequenos modelos estocásticos clássicos.A solução dessa equação descreve a probabilidade de uma determinada configuração dosistema ocorrer em função do tempo. Utilizamos essa abordagem para estudar a cinéticaquímica de Michaelis-Menten com inibidor e o modelo infectológico Suscetível – Exposto– Assintomático – Infectado - Recuperado (SEAIR). Obtemos, em função do tempo, oscomportamentos médios das substâncias envolvidas na cinética química para diferentesquantidades de substâncias, os resultados demonstram o aparecimento de rigidez (equaçõescaracterizadas por seu comportamento varia rapidamente em diferentes escalas de tempo)para tempos curtos. Estudamos o comportamento da densidade de probabilidade do tempode primeira formação do produto da reação. Apresentamos também, uma relação entre otempo médio de formação do produto com a linearização de Lineweaver-Burk. As relaçõesde incerteza termodinâmica (RIT) para processos estocásticos unidirecionais tambémforam analisadas no contexto da reação de Michaelis-Menten, onde foi possível estabelecero limite inferior para a variância do tempo de formação do produto para cada tipo deinibição analisada. Para o modelo SEAIR, determinamos a dinâmica de contaminaçãoem função do tempo para diferentes números de indivíduos. Estudamos a dinâmica paratempos longos do número de susceptíveis e observamos que existe a possibilidade denão contaminação de toda população suscetível para uma certa faixa de parâmetros.Avaliamos quantitativamente uma estratégia de contenção do contágio removendo apenasos indivíduos assintomático/infectado e comparamos sua eficácia com estratégias maisrestritivas.

No presente trabalho niobatos de ferro puro e substituídos por Cu, no sitio A(Fe1−xCuxNbO4 com x = 0 - 0.15 e 0.25), foram preparados com sucesso pelo metodo do estado solido modificado e caracterizados por difraçao de raios X (DRX), difraçao de raios x síncrotron (DRXS), microscopia eletronica de varredura (MEV/EDX), espec-troscopia Mossbauer (EM), espectroscopia Raman (ER) dependente da temperatura ̈(10 - 1000 K), espectroscopia Raman dependente da temperatura e campo (magnetoRaman, 300 - 1000 K) e medidas magneticas em baixas (1.8 - 300 K) e altas tempe- ́raturas (300 - 1000 K). Os resultados das caracterizac ̧oes estruturais (DRX, DRXS e ̃ER) confirmam a fase (m-FeNbO4), bem como, as influencias locais provocadas pela ˆinserçao de ıons de Cu e revelaram a alta solubilidade dos ıons Cu na estrutura. Oresultado de MEV sugere uma distribuic ̧ao n ̃ ao uniforme de tamanho de part ̃ ́ıculascom diametro m ˆ edio de 1.62 ́ μm. As primeiras analises magn ́ eticas ( ́ M − H e M − T )confirmaram que a estrutura FeNbO4 pura apresenta um estado de ordenac ̧ao antifer- ̃romagnetico (AFM), com uma temperatura de ordenamento ́ TN ∼36,81 K. Alem disso, ́revelaram uma transic ̧ao antiferromagn ̃ etica-ferrimagn ́ etica (AFM-FIM) em func ̧ ́ ao da ̃substituic ̧ao de ̃ ́ıons de Fe3+ (s = 5/2) por ́ıons Cu2+ (s = 1/2) na Fe1−xCuxNbO4(x >0.05). Verificou-se que o aumento da substituic ̧ao provocou uma mudanc ̧a no orde- ̃namento magnetico que permanece acima da temperatura ambiente. Uma an ́ alise ́mais especifica, para amostra com maior concentrac ̧ao de Cu, por estudo do efeito ̃magnetocalorico (EMC) atrav ́ es da an ́ alise da variac ̧ ́ ao da entropia magn ̃ etica depen- ́dente da temperatura (∆SM) em diferentes campos magneticos (1 a 7 T), confirma a ́transic ̧ao da ordem magn ̃ etica de AFM para FIM, com uma temperatura de transic ̧ ́ ao ̃de T0N = 38 K. Alem disso, usando medidas de suscetibilidade magn ́ etica AC ( ́ χac(T , f )e χac(T , f ,H)), descobrimos que, em baixas temperaturas, a inserc ̧ao de spin 1/2 pro- ̃voca um aumento na anisotropia magnetica e, na aus ́ encia de ordem de longo alcance ˆ(LRO) promove processos de relaxac ̧oes magn ̃ eticas lentos, entre 52 e 163 K, que se ́assemelham fortemente ao comportamento de um magneto da cadeia unica (SCM). Os ́estudos magneticos em altas temperaturas mostraram a transic ̧ ́ ao magn ̃ etica FIM-PM ́(ferrimagnetica-paramagn ́ etica) com ́ Tc = 908 K, atraves de medidas de magnetizac ̧ ao dependente da temperatura (M − T ) e evidenciada por espectroscopia Raman depen-dente da temperatura e campo. Relatamos tambem a observac ̧ ́ ao direta da excitação magnetica de dois m ́ agnons e dos acoplamentos m ́ agnons-f ́ onons, spin-f ˆ onons na regi ˆ ao ̃
de transic ̧ao magn ̃ etica FIM-PM para Fe ́ 0.75Cu0.25NbO4 policristalino, via espectrosco-pia Raman dependente da temperatura.

Diferentes materiais sintéticos e inorgânicos com propriedades luminescentes têm sido utilizados para dosimetria das radiações ionizantes por meio das técnicas da termoluminescência (TL) e da luminescência opticamente estimulada (OSL). Apesar de sua alta sensibilidade TL, o CaSO4:Mn apresenta limitações dosimétricas por possuir níveis de energia muito rasos dos centros de captura de portadores de cargas responsáveis pelo sinal luminescente. Porém, recentemente foi observado que esse composto apresenta características promissoras para dosimetria OSL. Na tentativa de superar essa limitação, tem sido proposta também a incorporação de novos elementos como co-dopantes do CaSO4. Elementos terras-raras não usuais, como o térbio (Tb) podem conferir ao CaSO4 dopado características que o tornam promissor para ser aplicado como dosímetro TL/OSL. O objetivo deste trabalho foi investigar as propriedades luminescentes de CaSO4:Tb, CaSO4:Mn e CaSO4:Mn,Tb sintetizados pela rota de evaporação lenta. A estrutura cristalina, morfologia, propriedades térmicas e ópticas dos fósforos foram caracterizadas por análise de difração de raios X (XRD), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia no infravermelho, espectroscopia Raman, fotoluminescência (PL) e radioluminescência (RL). Além disso, usando técnicas de termoluminescência (TL) e luminescência opticamente estimulada (OSL), propriedades dosimétricas dos fósforos, como espectros de emissão, reprodutibilidade, linearidade, fading, curvas de decaimento OSL, correlação entre emissões TL e OSL e menor dose detectável (LID) foram investigadas. Para as análises dosimétricas, as amostras foram irradiadas com doses entre 169 mGy e 10 Gy. Os espectros de emissão TL, PL e RL confirmaram a presença de íons Tb3+ e Mn2+ nas matrizes cristalinas. Nas análises de OSL, amostras apresentaram uma típica curva de decaimento exponencial com predominância da componente de decaimento rápido, indicando que os centros de captura de portadores de carga possuem uma alta seção de choque de fotoionização para LEDs azuis e um LID da ordem de mGy. Os sinais luminescentes mostraram-se lineares e reprodutíveis na faixa de dose estudada. A alta sensibilidade TL dos fósforos foi comprovada quando comparada com as de dosímetros disponíveis comercialmente. Observou-se também que a co-dopagem com Mn2+ e Tb3+ contribuiu para a redução do fading em relação ao observado nas emissões de CaSO4:Mn e CaSO4:Tb.

Nesta tese, apresentamos dois trabalhos desenvolvidos por t ́ecnicas de modelagemcomputacional cl ́assica. Ambos utilizando simula ̧c ̃ao est ́atica, al ́em do uso da dinˆamicamolecular no segundo trabalho. Na primeira parte, simulamos cristais ortorrˆombicos dotipo perovskita RN iO3, em que R = P r, N d, Sm, Eu, Gd, Dy, Y, Ho, Er, Tm, Y b, e Lu, nabusca de entender a reposta estrutural e mecˆanica dessa fam ́ılia de niquelatos sob press ̃aoexterna (hidrost ́atica) e interna (qu ́ımica). Ajustamos o potencial interatˆomico de formasatisfat ́oria e verificamos a transferibilidade desse potencial simulando ́oxidos precursores.Os c ́alculos revelaram que o comportamento dos parˆametros de rede e do volume da c ́elularunit ́aria com o aumento da press ̃ao hidrost ́atica est ́a de acordo com os dados encontradosna literatura relacionada. O mesmo pˆode ser verificado para a evolu ̧c ̃ao da anisotropia emfun ̧c ̃ao da press ̃ao qu ́ımica. A influˆencia de ambas press ̃oes nos comprimentos de liga ̧c ̃ao(R-O, Ni-O) e nos ˆangulos de liga ̧c ̃ao (Ni-O1-Ni, Ni-O2-Ni) tamb ́em foram investigadas.Um comportamento anˆomalo foi visualizado no ˆangulo de liga ̧c ̃ao m ́edio (<Ni-O-Ni>)com a press ̃ao hidrost ́atica, o qual foi relacionado `a baixa sensibilidade de varia ̧c ̃ao datemperatura de transi ̧c ̃ao metal-isolante (TMI ) para compostos com ́ıons R pequenos. A
respeito da resposta mecˆanica, constantes el ́asticas, bulk e shear moduli foram estuda-dos. A an ́alise dessas quantidades sob press ̃ao interna e externa sugeriram a possibilidade
de transi ̧c ̃ao de fase estrutural. Na segunda parte, simulamos utilizando a modelagemcomputacional est ́atica quatro fases do Al2O3 (R-3c, Pbcn, Pna21 e C2/m) e trˆes fasesdo Al2SiO5 (silimanita, andalusita e kyanita) afim de ajustar o potencial para simula ̧c ̃aosatisfat ́oria do vidro de aluminossilicato Al2O3 − SiO2. Inicialmente definimos a cargamais apropriada do alum ́ınio igual a 1,62e e com isso simulamos os parˆametros de rede,volume da c ́elula unit ́aria, constantes el ́asticas e bulk modulus de forma satisfat ́oria nas
sete estruturas utilizando simula ̧c ̃ao est ́atica e dinˆamica molecular. Agora somente uti-lizando dinˆamica molecular, calculamos as fun ̧c ̃oes de distribui ̧c ̃ao radiais e acumuladas
(gij (r) e nij (r)) para discutir sobre comprimentos de liga ̧c ̃ao e n ́umero de coordena ̧c ̃aonas estruturas de Al2SiO5. Ap ́os valida ̧c ̃ao do potencial ajustado nos sistemas cristalinos,
simulamos o vidro com 67% de Al2O3 e reproduzimos em bom acordo os espectros do fa-tor estrutural normalizado (S(Q)) e da fun ̧c ̃ao de correla ̧c ̃ao (D(r)). Por fim, simulamos
quatro vidros com porcentagens diferentes de Al2O3 e discutimos sobre a temperatura detransi ̧c ̃ao v ́ıtrea Tg.

Diante do cenário pandêmico no qual estamos inseridos, a busca por diferentes meios deprevenção vem sendo um dos principais assuntos estudados a nível mundial. Desse modo,nos fez relembrar a importância do processo de desinfecção e saneamento ambiental emáreas internas, bem como clínicas e hospitais. Dentro desse contexto, foi realizado umlevantamento de trabalhos que utilizaram a radiação ultravioleta-C (UVC) como um eficazagente físico para inativar tanto o vírus SARS-CoV-2, quanto outros microrganismos emdiferentes ambientes e superfícies. Nesta presente pesquisa, efetuamos um levantamento deestudos realizados principalmente nos últimos 3 anos (2019-2022), com a finalidade deencontrar o que há de mais atualizado do ponto de vista tecnológico. Os principais veículosde busca dos referidos trabalhos foram o banco de dados Web of Science, o Science Direct,o PubMed e o Portal de Periódicos da CAPES. Utilizando as estratégias de busca foramidentificados cerca de 2.137 registros, dentre eles, artigos, dissertações e teses, que traziamcomo base a radiação UVC como meio de inativação de agentes patogênicos. Constatou-seo uso de diferentes tecnologias e doses de luz. Foi verificado a inativação dosmicrorganismos (fungos, bactérias e vírus) incluindo o vírus SARS-CoV-2, chegando a umafaixa de até aproximadamente 99,999% em sua inatividade, onde tais resultados tinhaminfluência das condições experimentais em questão. Essas decorrências mostram indícios daeficácia da radiação UVC como um importante recurso tecnológico para o combate aoSARS-CoV-2. Logo, nessa perspectiva, este trabalho tem o cuidado de fornecer uma visãogeral do papel significativo em que essa radiação desempenhou no processo de combateimediato a pandemia do COVID-19, tal como redirecionar tecnologias já existentes com aóptica de prevenção e combate em médio/longo prazo a possíveis pandemias desse calibre.

A European Society for Therapeutic Radiology and Oncology Advisory
Committee in Radiation Oncology Practice (ESTRO-ACROP) divulgou recentemente
novas diretrizes de contorno do volume alvo para radioterapia pós-mastectomia após
reconstrução baseada em implante. Em comparação com as diretrizes ESTRO
convencionais, as novas diretrizes recomendam que no planejamento radioterápico
o volume do implante não seja incluído no volume alvo clínico (CTV), com fins de
reduzir as complicações relacionadas à radioterapia. O objetivo deste estudo foi
avaliar a usabilidade de templates convencionais em planejamentos baseados na
nova diretriz de contorno ESTRO-ACROP. Para isso, planos de radioterapia de
intensidade modulada e de terapia de arco modulado volumétrico realizados em dois
sistemas de planejamento de tratamento (TPS) diferentes foram analisados.
Imagens de tomografia computadorizada obtidas no planejamento inicial de seis
pacientes com idade entre 35 e 54 anos, que em decorrência de câncer de mama
esquerda foram submetidas à mastectomia, reconstrução mamária com implante de
silicone e radioterapia, foram selecionadas retrospectivamente. Contribuíram para a
elaboração dos planos seis radio-oncologistas (ICC) e três físicos médicos do
Instituto do Câncer do Ceará. Cada um dos médicos contornou o CTV de acordo
com as diretrizes convencionais e com as novas diretrizes de contorno e os físicos
médicos efetuaram os respectivos planos. Verificou-se que os templates
convencionalmente empregados para radioterapia de pacientes que fizeram
mastectomia e reconstrução mamária com implantes considerando o novo contorno
proposto pela ESTR-ACROP resultaram em cobertura de dose do CTV menos
adequada do que quando esse novo contorno não foi considerado. Esse resultado
indica que a nova estratégia de planejamento resultaria em maior probabilidade de
as pacientes desenvolverem câncer secundário em decorrência da radioterapia
devido os valores de unidades de monitor calculados terem sido significativamente
superiores em comparação com os resultantes da estratégia anterior. Além disso, os
planos com o novo contorno indicaram tendência a aumento da dose média no
pulmão contralateral. Após essas análises, pode-se concluir que a estratégia de
planejamento radioterápico baseada no novo contorno proposto pela ESTROACROP não poderia ser empregada de forma semelhante à do planejamento
convencional, sendo necessários mais estudos para esse uso.

Nesta tese, foi realizado um estudo sistemático detalhado das propriedades estruturais, magnéticas, magnetocalóricas e comportamento críitico das perovskitas dupla RSrCoFeO₆ (R = Nd e Gd), preparadas pelo método sol-gel e estado sólido, respectivamente. Inicialmente, uma caracterização estrutural foi realizada por Difração de raios X (DRX), Difração de raios X síncrotron (DRXS), refinamento Rietveld, Espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS) e Microscopia Eletrônica de Tramissão (TEM), revelando que as amostras cristalizam em uma estrutura ortorrômbica com os íons (Nd,Gd)/Sr e Co/Fe de valências mistas ocupando aleatoriamente seus respectivos sítios. Em seguida, medidas de magnetização DC em função da temperatura M(T) e do campo M(H), e susceptibilidade AC foram realizadas para desvendar o comportamento termomagnético das amostras, as quais, revelaram múltiplas transições magnéticas originadas de competições magnéticas de curto e longo alcance, e, curiosamente, características magnéticas interessantes como fase de Griffiths (GP) e spin glass (SG), relacionadas à presença de desordem e frustração magnética nesses materiais. Medidas de calor específico confirmam as temperaturas de transições magnéticas observadas para ambas as amostras, revelando ainda um comportamento de anomalia de Schottky em baixa temperatura. Complementarmente, a análise de DRXS em função da temperatura indica um efeito magnetoelástico que coincide com a temperatura de transição magnética. O efeito magnetocalórico foi investigado através das análises de variação de etropia magnética (∆S_M) e potência de resfriamento relativo (RCP), as quais revelam uma dependência como lei de potência em função do campo aplicado. A natureza magnética foi revelada através de curvas de Arrot e curva universal normalizada, comprovando uma típica transição de fase de segunda ordem (SOPT). Finalmente, o comportamento crítico foi explorado através dos expoentes críticos (β, γ e δ) e análise de hipótese de escala, demonstrando um comportamento distinto de qualquer classe de universalidade convencional.

As propriedades críticas de sistemas que exibem magnetismo têm sido objeto de intensa pesquisa ao longo dos anos. O estudo do comportamento crítico de muitos materiais magnéticos, isolantes e anisotrópicos pode ser abordado através de modelos tais como Ising e Heisenberg. A consideração de efeitos anisotrópicos em modelos de spins usualmente resulta na presença de comportamento tricrítico no diagrama de fases. Em particular, a interação Dzyaloshinskii-Moriya consiste em um importante tipo de anisotropia, que tem atraído atenção ao longo das últimas décadas, desempenhando um papel relevante na descrição de algumas classes de isolantes, bem como no estudo dos fenômenos envolvendo quiralidade, dentre outros. A presença de desordem nos modelos, introduzida através de variáveis aleatórias governadas por distribuições de probabilidades, também resulta na alteração do comportamento crítico em relação a sistemas puros. Nesta tese, o modelo de Heisenberg anisotrópico ferromagnético com interação Dzyaloshinskii-Moriya é estudado nas versões spin-3/2 e spin-2, através de uma aproximação de pares. O formalismo apresentado pode ser aplicado a diversos tipos de redes, contudo os resultados tratam em detalhes o caso da rede cúbica simples (q=6). Os diagramas de fases e as propriedades magnéticas investigados revelam a presença de pontos tricríticos e transições de fase de primeira ordem. Para o modelo de spin-1, são tratados os casos envolvendo a desordem gerada a partir da inclusão de campo aleatório. Além disso, alguns resultados com aplicação da teoria de campo efetivo, bem como o modelo antiferromagnético são discutidos.

Fazendo uso do método de modelagem computacional estática para o estudoestrutural e de defeitos intrínsecos e extrínsecos no MW O4, M = Co, Mn e Cu. Foimodelado parâmetros de potenciais que reproduzem as propriedades estruturais e físicasdos 3 tungstatos, além dos óxidos precursores relacionados aos materiais estudados. Emseguida, as energias de solução para os defeitos intrínsecos foram calculadas e observamosque aqueles envolvendo vacância de oxigênio são os que possuem menor energia de solução.Por fim, foi estudado defeitos provenientes da inserção de íons divalentes e trivalentesna rede dos tungstatos. Todos os cálculos foram feitos através do pacote computacionalGULP. Dos dados obtidos das simulações, obtém-se que o defeito mais provável é quandoo dopante substitui o sítio do íon divalente M, com mecanismo de compensação de cargapor autocompensação para os dopantes divalentes e interstício de oxigênio pra os dopantestrivalentes.

Neste trabalho, as propriedades estruturais e luminescentes dos compostos YAG (Y3Al5O12) –puro, dopado com Eu3+ e codopado com Tb3+ ou Ca2+ foram investigadas, para aplicações comofonte de iluminação por meio de WLEDs. Para estudar tais materiais, foram produzidos doisconjuntos de amostras (YAG:Eu,Tb e YAG:Eu,Ca) através do método sol-gel modificado, oqual utiliza a glicose como agente polimerizante. Para a caracterização dessas amostras, foramutilizadas diferentes técnicas como difratometria de raios X (DRX), espectroscopia de absorçãode raios X (XAS), luminescência óptica excitada por raios X (XEOL), espectroscopia defotoluminescência (PL), radioluminescência (RL) e tempo de decaimento luminescente. Osresultados de DRX revelaram a formação da fase desejada em todas as amostras, sem aformação de fases secundárias, comprovando que o método de produção foi bastante eficientepara obtenção do composto desejado. Através do refinamento Rietveld e da equação deScherrer, os parâmetros de rede e o tamanho médio do cristalito foram determinados,mostrando que os valores sofreram mudanças com as variações das concentrações dedopantes/codopantes. As medidas de XAS confirmaram o estado de oxidaçãopredominantemente trivalente dos íons de európio, não havendo indícios de uma possívelredução dessa valência em razão da radiação ionizante ou da incorporação desses íons no sítiodo Y3+. Os resultados das medidas de emissão PL, obtidos excitando as amostras YAG:Eu,Tbe YAG:Eu,Ca com comprimento de onda de 230 nm e 225 nm, respectivamente, mostraram astransições típicas dos íons envolvidos, com exceção para os íons de Ca2+
, os quais as transiçõesnão foram evidenciadas. Além disso, através desses espectros, foram obtidos os diagramas decromaticidade, os quais possibilitaram determinar como as proporções molares dos dopantespodem influenciar nas coordenadas de cor emitida pelas amostras. A maioria dessas transições,observadas nos espectros de PL, também foram observadas nos espectros de XEOL e RL. Essescorroboraram a alta estabilidade dos compostos quando submetidos a radiações de alta energia,não apresentando transições relacionadas ao íon Eu2+
. Todos os espectros de emissãoconfirmaram que suas intensidades foram influenciadas pelas concentrações dos íons Eu, Tb eCa, além disso, permitiram realizar uma investigação sobre a simetria local em torno dos íonsde Eu3+. Por fim, o tempo de decaimento luminescente foi fortemente influenciado pelavariação de dopantes e codopantes.

Neste trabalho foram estudadas as propriedades estruturais e magnéticas dos compostosortocromitas Nd1-xPrxCrO3 (0 ≤ x ≤ 1) e Nd1-xDyxCrO3 (x = 0,05 e 0,20) obtidos pelo método deco-precipitação. As amostras foram caracterizadas por meio de medidas de difração de raios X(DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por energia dispersiva deraios X (EDS), medidas de magnetização em função da temperatura (MvsT) e do campomagnético (MvsH). As amostras do sistema Nd1-xPrxCrO3 apresentam uma única fase cristalinacom simetria ortorrômbica, grupo espacial Pnma e leves alterações nos parâmetros estruturaisem função da concentração de Pr. Análises de EDS confirmam a incorporação dos íons Pr3+ naestrutura consistente com a concentração nominal das amostras. As curvas de MvsT mostramum aumento gradativo da temperatura de transição antiferromagnética (TN) da sub-rede do Crcom o aumento da concentração do Pr. Além disso, a temperatura de reorientação de spin (TRS≈ 35 K) da amostra x = 0 é suprimida com a adição do Pr. Abaixo da TN observa-se a presençade temperaturas de compensação e magnetização reversa (MR) para amostras entre 0,15 ≤ x ≤0,60, sugerindo que a dopagem com o íon não Kramer Pr3+ pode desempenhar um papelimportante nas propriedades magnéticas do sistema. Medidas de MvsH mostram a presença deum estado antiferromagnético acompanhado de uma contribuição ferromagnética fraca e efeitosde exchange bias (EB) convencional (FC) e espontâneo (ZFC). O sinal do campo de EB (HEB)(negativo ou positivo) e a MR podem ser sintonizados variando a concentração de Pr, indicandouma forte correlação entre os efeitos. Tanto o EB quanto a MR mostram uma dependência como valor absoluto da magnetização total da sub-rede do íon terra rara. Além disso, ambos osfenômenos exibem uma forte dependência com a temperatura e o campo magnético deresfriamento. Adicionalmente, foram investigados os efeitos do tamanho das partículas naspropriedades magnéticas das amostras Nd0,5Pr0,5CrO3 e Nd1-xDyxCrO3 calcinadas em diferentestemperaturas. Nesses casos, os dados de DRX e as imagens MEV mostram claramente umaumento do tamanho da partícula em função da temperatura de calcinação. Além disso, nãoforam observadas mudanças significativas da TN com o aumento da temperatura de calcinação.Observa-se, particularmente para a amostra Nd0,5Pr0,5CrO3, um aumento da temperatura decompensação com o aumento do tamanho da partícula. As curvas de MvsH indicam a presençado fenômeno de EB positivo e negativo para as amostras dopadas com Pr e Dy,respectivamente. A intensidade do HEB aumenta com a redução do tamanho das partículas. Este comportamento pode estar relacionado a uma variação na fração de clusters ferromagnéticos na superfície da partícula e dos spins antiferromagnéticos do núcleo.

O fluorofosfato de sódio e vanádio Na3V2(PO4)2F3 vem atraindo bastante atençãocomo cátodo promissor para baterias de íons de sódio, devido ao seu alto desempenho eà sua estrutura aberta 3D estável. Neste trabalho, foi utilizado o método de modelagemcomputacional estática para o estudo estrutural dos defeitos intrínsecos e extrínsecos noNa3V2(PO4)2F3. O procedimento realizado inicialmente foi modelar os parâmetros dos
potenciais que reproduzisse as propriedades estruturais e físicas do Na3V2(PO4)2F3.Em seguida, calculou-se a energia de solução para os defeitos intrínsecos e observou-seque os defeitos do tipo Na Frenkel, Na2O anti-Schottky e NaF Schottky foram os quepossuíram menor energia de solução. O passo seguinte foi estudar os defeitosprovenientes da inserção de íons trivalentes terras raras na rede do Na3V2(PO4)2F3.Todos os cálculos realizados foram feitos utilizando o pacote computacional GULP.Obteve-se que o defeito mais provável é aquele no qual os dopantes trivalentes terrasraras substituem os sítios de V
3+, nesse caso, os mecanismos com menor energia desolução foram isovalentes. Os resultados indicam que o dopante trivalente terra rara(R3+ = Yb e Er) no sítio de V
3+ são os dopantes mais energeticamente favoráveis para
Na3V2(PO4)2F3.

Neste trabalho, o cintilador de CdWO4 foi sintetizado através da rota hidrotermal assistidapelo micro-ondas e aplicado na confecção de filmes compósitos à base de poliestireno (PS). Afase cristalina única do CdWO4 foi obtida a 120oC por 60 minutos, em suspensão dos óxidosmetálicos mantendo pH=10. Em seguida, foram produzidos filmes de variadas espessurasutilizando a técnica de casting. Como os resultados de microtomografia mostraram que ocintilador se concentrava de forma majoritária em um único lado do filme, foi realizada amodificação superficial das nanopartículas de CdWO4 com ácido esteárico, a fim de melhorara afinidade química entre o cintilador (inorgânico) e o polímero (orgânico). O uso do ácidocomo agente modificador das partículas, e as variações na concentração da solução de PS,resultaram na otimização do processo de confecção dos filmes. Apresentando os compósitosuma distribuição homogênea do cintilador na matriz do polímero, com o aumento daconcentração da solução de PS e com a utilização da modificação superficial. A caracterizaçãoóptica dos compósitos cintiladores foi realizada através das técnicas de fotoluminescência (PL),radioluminescência (RL), transmissão e absorção óptica (AO). Os resultados mostraram que oscompósitos apresentam a emissão característica dos grupos tungstatos, com um máximo em490 nm. Quando exposto a altas doses de raios X moles, houve a formação de centros de corno poliestireno, porém, a degradação do polímero não resultou em perda significativa daeficiência luminescente. O desempenho dos compósitos como tela luminescente na formaçãode imagens foi testado através de experimentos de microtomografia realizado na linha IMX doLaboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). Os resultados demonstram que os filmes deCdWO4-PS confeccionados a baixo custo são capazes de formar imagens radiográficas comresolução comparável à do detector comercial (LuAG:Ce) usado na linha IMX, o que torna astelas luminescentes apresentadas nesse trabalho, uma opção simples e econômica para seraplicada na formação de imagens de raios X.

Nas últimas décadas o interesse por materiais que apresentam luminescência persistente (LP) tem crescido consideravelmente, sendo estudados e aprimorados constantemente. Inúmeras são as possibilidades de aplicações deste tipo de materiais, desde as mais simples como artigos de decoração até mais avançadas como sensores de radiação. O aluminato de Bário (BaAl₂O₄) quando dopado com alguns íons terras raras apresenta o fenômeno de LP, particularmente, o Európio (Eu) é o principal utilizado para a luminescência neste material, porém a dopagem única com o Eu não garante uma luminescência persistente duradoura, uma alternativa para melhorar tal característica tem sido a dopagem múltipla. Diversos trabalhos mostram que a codopagem com Dy é eficaz no prolongamento da LP no BaAl₂O₄:Eu, entretanto, a luminescência persistente apenas ocorre quando há a redução do estado de valência III para II do Eu, o que geralmente requer condições especiais de processamento. No presente trabalho pós de BaAl₂O₄ dopado com Eu e codopado com diferentes terras raras foram preparados pelo método Pechini, sinterizados por meio de um laser de CO₂ como fonte de aquecimento e em atmosfera aberta. As características estruturais e morfológicas das amostras foram investigadas pelas técnicas Analise Térmica Diferencial e Termogravimetria (DTA/TG), Difração de raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), todas as cerâmicas sinterizadas a laser apresentaram a fase principal do BaAl₂O₄ e uma microestrutura homogênea. Para as analises ópticas foram realizadas medidas de fotoluminescência. Todas as amostras exibiram a característica emissão em 495 nm do Eu²⁺ na matriz do BaAl₂O₄, indicando a redução do Eu durante o processamento a laser. Além disso, foi demonstrado que a codopagem possui um papel importante na luminescência das cerâmicas estudadas, sendo possível definir quais terras raras e suas respectivas concentrações apresentam os resultados mais eficazes na propriedade de luminescência persistente no BaAl₂O₄:Eu²⁺. Adicionalmente, através dos resultados obtidos, foi possível montar um modelo preliminar de luminescência persistente para o material estudado.

Neste trabalho foram aplicadas técnicas de modelagem computacional atomística clássicapara o estudo dos casos de defeitos intrínsecos e extrínsecos nos silicatos Lu2SiO5 (LSO)e Y2SiO5 (YSO) a temperaturas de 0 K e 300 K. A abordagem utilizada foi baseada nomodelo de potenciais interatômicos e método de minimização da energia da rede. Foidefinido um conjunto de potenciais e seus respectivos parâmetros, que foram ajustadosempiricamente, reproduzindo os parâmetros de rede com concordância de 97,80% e99,02% para LSO e YSO, respectivamente. Os defeitos foram calculados usando ométodo de Mott-Littleton. Foram adotadas duas condições para o cálculo dos defeitos.No caso em que os defeitos pontuais não interagem na rede, chamado de defeitos nãoligados, e o caso em que os defeitos pontuais interagem uns com os outros na rede,chamado de defeitos ligados. Todas as configurações possíveis foram consideradas paradefeitos intrínsecos tipo Frenkel e Schottky. Para os defeitos extrínsecos foi consideradaa dopagem substitucional de íons terra rara trivalentes nos sítios de Lu, Y e Si. Nossosresultados mostram que o defeito tipo Frenkel de O é o defeito intrínseco energeticamentemais favorável, enquanto para os defeitos extrínsecos são as dopagens de íons terra raratrivalentes nos sítios de Lu e Y em ambas as estruturas e em ambas as temperaturas.Cálculos de defeitos intrínsecos ligados mostraram que a vacância de oxigênio e o Ointersticial distanciados em cerca de 4 Å são energeticamente mais favoráveis. Noentanto, no LSO, tivemos a formação de um íon de O intersticial ligado exclusivamentea íons de Lu, enquanto o YSO favoreceu a formação de um íon intersticial ligado a doistetraedros de SiO4, com energia 65% menor que o caso do LSO. Para a dopagem de íonsterra rara trivalente, quanto maior for o raio iônico em comparação ao íon terra rarahospedeiro (Lu ou Y), menor o custo energético para incorporar o dopante na estrutura,bem como o número de coordenação do sítio e comprimento de ligação Lu-O/Y-Otambém ter efeito direto no custo energético. Outro fato importante é o dopante favorecera formação de pares vacância-interstício de O próximos no LSO, exceto para o dopanteCe3+ e Er3+, mais prováveis de serem formados mais distante. No YSO, esses defeitossão energeticamente mais prováveis de serem formados próximos aos dopantes, podendoter efeito direto nas propriedades luminescentes do material.

Cálculos baseados na teoria do funcional da densidade (DFT) foram realizados para estudar as propriedades eletrônicas, óticas, vibracionais e termodinâmicas de compostos AWO4 (A = Ba, Sr ou Ca) com estrutura cristalina do tipo scheelita. Os efeitos de troca e correlação eletrônica nos cálculos foram abordados de acordo com as propriedades de interesse a serem investigadas. Em uma primeira etapa deste estudo foi empregado o potencial de troca modificado de Becke-Johnson (mBJ) proposto por Tran e Blaha para investigar a estrutura eletrônica e os espectros ópticos dos referidos materiais. Com base nessa metodologia de cálculo, as energias de bandgap obtidas foram de 5,08; 5,37 e 5,56 eV para o CaWO4, o SrWO4 e o BaWO4, respectivamente. Esses resultados concordam muito bem com os resultados experimentais derivados de medidas de absorção óptica em amostras monocristalinas. Os espectros ópticos calculados também concordam muito bem com os resultados experimentais. Esses fatos demonstram que a abordagem de cálculo empregada neste trabalho descreve melhor as propriedades eletrônicas e ópticas dos AWO4 (A = Ca, Sr ou Ba) do que os cálculos DFT realizados anteriormente a este. A parte imaginária do tensor dielétrico foi analisada e interpretada em termos da estrutura eletrônica calculada. Mostra-se que o pico de menor energia (centrado em ~6 eV) é gerado pelas transições eletrônicas dentro do complexo molecular WO42−, enquanto que a região de média energia do espectro (de 7 a 15 eV) é devido as transições eletrônicas dentro dos complexos moleculares WO42− e AO86−. Os espectros óticos no intervalo de energia entre 0 a 15 eV são muito similares para os três compostos. A principal diferença surge na faixa do espectro de altas energias, entre 15 a 30 eV, em que as transições eletrônicas são entre os estados p e d dos íons A2+. Em uma segunda parte deste trabalho de tese foram realizados cálculos de algumas propriedades vibracionais e termodinâmicas dos compostos AWO4 (A = Ca, Sr ou Ba). Para esses cálculos foi utilizado o método da constante de força dentro da aproximação harmônica combinado com cálculos prévios via DFT. Primeiramente, foi realizada uma análise desempenho dos funcionais de troca e correlação eletrônica denominados de aproximação da densidade local (LDA)e do gradiente generalizado revisado para sólidos (GGA-PBEsol) no cálculo da densidade de estados vibracionais, calor específico a volume constante, entropia e energia de Gibbs do composto BaWO4. Comparações entre os resultados calculados e experimentais mostram que a aproximação GGA-PBEsol tem melhor desempenho. Por fim, o estudo das propriedades termodinâmicas foi estendido para os compostos SrWO4 e CaWO4 usando a aproximação GGA-PBEsol. Foi obtido que a magnitude do calor específico a volume constante em altas temperaturas segue a seguinte ordem BaWO4 > CaWO4 > SrWO4. Além disso, verificou-se uma relação entre o raio iônico do íon A2+ nas scheelitas e sua entropia, energia livre de Gibbs e energia livre de Helmholtz. Espera-se que todos esses resultados contribuam para o melhor entendimento das propriedades desses sistemas de grande interesse para aplicações tecnológicas.

Neste trabalho, foi investigado o efeito do excesso de lítio nas propriedades estruturais e ópticas do LiBaPO4 puro e dopado como lantanídeos trivalentes (Eu3+ ou Tb3+). As amostras foram produzidas via rota Sol-gel, usando como agente polimeralizador o álcool polivinílico (PVA) e a glicose. A fase hexagonal do LiBaPO4 foi confirmada através da Difratometria de Raios X (DRX). Foram calculados os tamanhos médios dos cristalitos através da equação de Scherrer , os quais estão em escala nanométrica (17–39 nm). O excesso do Li+ não influenciou de forma linear no tamanho médio dos cristalitos mas, como esperado, a temperatura sim. Com base nos espectros de emissão e excitação, foi possível investigar as propriedades fotoluminescentes dos fósforos LiBaPO4 dopado com Eu3+ e Tb3+ . As amostras dopadas com Eu3+ com excitação em 251 nm apresentam uma emissão intensa em 464 nm (região do verde), referente ao Eu2+ e outro pico intenso na região do vermelho (616 nm), atribuído ao Eu3+ . Estas são decorrentes das elevadas absorções na região do UV e UV próximo (227 – 393 nm). Para o LiBaPO4:Tb3+ , ocorre uma excitação muito intensa na região UV (223 nm) e consequentemente espectros de emissão elevada, na região do verde (546 nm). Para este dopante, adição de Li+ não influenciou significativamente na intensidade da emissão mais alta (546 nm), porém afetou nas suas transições eletrônicas. Em contrapartida, o excesso do Li+ contribui para a redução do Eu3+→ Eu2+, bem como para estabilização do Eu2+ no composto, como foi constatado pelas medidas de XEOL na borda LIII do Eu. Os espectros de XANES atribuíram sua forte absorção (6977 eV) ao Eu3+ , confirmando que o Li+ nao afetou na valência estabelecida do Eu

Nesta dissertação, foram investigados os efeitos da concentração dos dopantes e da temperatura de calcinação no vanadato de ítrio (YVO4) dopado com Er3+ e Nd3+ . Para produzir as amostras foi utilizado o método sol-gel modificado. A caracterização estrutural foi feita através técnica de difração de raios X (DRX) e a caracterização óptica por medidas fotoluminescentes. Os resultados de DRX mostraram que o método utilizado foi bastante eficiente para a obtenção dos compostos desejados com fase única. Os materiais produzidos foram avaliados como termômetros luminescentes dentro das janelas biológicas I e II. Para a termometria luminescente, os espectros de emissão foram coletados em diferentes temperaturas, enquanto as amostras eram excitadas com laser CW, em 660 nm. As razões de intensidade de luminescência (LIR) entre as razões: 802/830, 802/1002 do YVO4: Er3+, 809/914 do YVO4: Nd3+ e 809/914, 809/1002 do YVO4: Er3+_Nd3+ foram exploradas. Além disto, sensibilidade relativa também foram invest. Foram identificadas emissões das transições do neodímio em ~ 810 nm ( 4F5/2 → 4 I9/2), ~ 914 nm ( 4F3/2 → 4 I9/2), e ~ 1065 nm ( 4F3/2 → 4 I11/2) e as do érbio ~ 820 nm ( 4 I9/2 → 4 I15/2) e transição ~ 975 nm ( 4 I11/2 → 4 I15/2) e novos esquemas LIR para níveis não acoplados termicamente foram avaliados. A influência da variação da temperatura de calcinação e a concentração de neodímio e de érbio na matriz hospedeira para o sensoriamento de temperatura foi investigada. Além disto, verificou-se que a sensibilidade relativa(Sr) de pares de níveis não acoplados termicamente pode estar associada a prováveis migrações de íons ou ao processo de relaxação cruzada, provocando assim uma Sr baixa no YVO4: Er3+. Em todos os casos com o YVO4: Nd3+, foram obtidas boa sensibilidades e no material co-dopado com 0.5% Er3+ ,1%Nd3+ foi o que obteve melhor sensibilidade com o valor correspondente a 2.1% K-1 . Os resultados obtidos indicam que os materiais investigados, bem como as metodologias propostas, são promissoras para sensoriamento térmico e o aquecimento óptico de tecidos profundos.

A infecção do vírus da herpes está presente na humanidade desde 3000 a.C, depois
da infecção primária com o tecido epitelial o vírus entra nas células ocorrendo a tra-dução e transcrição do DNA viral formando novas proteínas virais que podem infectar
as células vizinhas. Utilizando regras do modelo de autômatos celulares para estudar
o comportamento do vírus no organismo, foram criadas simulações no Python com di-ferentes tempos (400, 800, 2.000 e 30.000) modificando parâmetros importantes para
infecção como o tempo que o sistema imunológico leva para reconhecer o vírus z,a probabilidade de nascer novas células no ambiente da infecção, as reinfeções e ocomportamento sem a presença de células T de defesa. Os resultados obtidos a partirdessas variações de parâmetro estão de acordo o literatura, sem sistema imunológicoo vírus no organismo se comporta de forma agressiva o que pode representar o iniciodas infecções do vírus da herpes com os seres humanos, o sistema imune dependede z para reconhecer o vírus e a infecção é maior quando as células T demoram
para reconhecer o vírus. Ao nascer células novas existe a possibilidade de ser infec-tadas novamente caso as suas células vizinhas estejam infectada isso interfere nos
resultados das simulações. Para reativação do vírus no hospedeiro quando o sistemaimunológico enfraquece existe uma probabilidade de ocorrer infecções sintomáticasnovamente porém o corpo leva menos tempo para reconhecer o vírus e elimina-los.

Medições de doses de entrada e doses de extremidades em campos de mistos são bastante complexas, particularmente quando se trata de radiação de nêutrons. Por esse motivo, filmes de polímeros transparentes e flexíveis carregados com materiais luminescentes sensíveis a fótons e nêutrons foram desenvolvidos experimentalmente. No entanto, existe uma demanda para otimizar a forma e a disposição dos cristais nesses filmes. Usando simulações de Monte Carlo com o código PHITS, simulamos uma geometria para que fosse possível medir a dose depositada pelos nêutrons primários e pelos nêutrons espalhados por um phantom de água. Avaliamos a sensibilidade dos filmes carregados com MgB4O7 produzidos com diferentes isótopos de boro. Verificamos que, no caso de uma fonte de fótons, a energia depositada nas partículas de MgB4O7 vem dos fótons que impactam diretamente no filme e que não houve diferença significativa na sensibilidade para os diferentes isótopos. No entanto, usando feixes de nêutrons, o phantom de água é responsável por refletir os nêutrons que depositam a dose no filme produzido com B-10, indicando que os filmes podem ser usados para detectar nêutrons albedo de um corpo irradiado e diferenciá-los da irradiação gama.

Neste trabalho, foi produzido o LiSrPO4 por meio da técnica Sol-gel modificadautilizando glicose anidra visando a produção de cromóforos quando dopado e codopado comlantanídeos trivalentes, em especial o európio e o térbio. A produção do LiSrPO4 com diferentesconcentrações de Eu3+ ou Tb3+ permitiu a obtenção da melhoria das propriedades luminescentesdestes cromóforos, como bem, resultaram na mudança da fase monoclínica do LiSrPO4 para afase hexagonal com temperaturas de calcinação menores do que as reportadas na literatura.Estes materiais apresentam tamanho médio de cristalito variando de 20 a 70 nm, e as amostrasapresentam uma melhoria da homogeneidade em função do aumento da concentração dosdopantes. As amostras codopadas LiSr0,99-xPO4:Tb0.01Eux (x = 0,01, 0,02 ou 0,03) apresentammudança da fase monoclínica para a fase hexagonal com proporções de dopagem inferioresquando comparadas com as amostras dopadas individualmente. O tamanho médio doscristalitos destas amostras estão em torno de 10 e 50 nm. As análises de XAS permitiramconfirmar o caráter trivalentes dos dopantes, como bem, verificar a redução do Eu3+ para o Eu2+devido a excitação com radiação ionizante. A mudança da fase monoclínica para a fasehexagonal reduz consideravelmente a proporção de Eu2+ devido ao aumento da simetria,redução de defeitos e melhoria da homogeneidade das amostras em função do aumento dadopagem. Os resultados de EXAFS mostram uma redução no fator de desordem em função daesfera de coordenação analisada, que segue um padrão decrescente em função de suas distânciasdo sítio onde está o íon dopante. Os resultados de PL mostram que o Eu3+ está em um ambientede baixa simetria, resultando na transição de dipolo elétrica com intensidade superior a transiçãode dipolo magnética. O fator de simetria (R) reduz com o aumento da concentração do dopanteindicando um aumento da simetria ao redor do dopante. Estas amostras apresentam emissão novermelho alaranjado. As amostras dopadas com Tb3+ apresentam uma emissão variando do azulaté o verde devido à redução das emissões radiativas do estado 5D3 em função do aumento daconcentração de Tb3+. A emissão em conjunto do Eu3+ e do Tb3+ no LiSrPO4 resultam numagama significativa de emissão em diversas cores do espectro visível e com emissão na corbranca, indicando a potencial aplicação deste material em dispositivos emissores de luz branca(W-LEDs). Os resultados XEOL apresentam boa concordância com os resultados PL. Ostempos de vida de excitação estão na ordem do nanosegundo devido ao caráter proibidos dastransições f-f.

Neste trabalho foram sintetizadas cinco diferentes e inéditas matrizes vítreas de bismuto-cálcio-borato, puras, na busca por um material não higroscópico, transparente e com propriedades eletrônicas e estruturais favoráveis para aplicações ópticas. Essas matrizes bismuto-cálcio-borato não dopadas têm as seguintes composições: xBi2O3-(0,9-x) B2O3- 0.1CaO (x = 0,2, 0,3 e 0,4 mol%), 0,7B2O3-0,26Bi2O3-0,04CaO e 0,77B2O3-0,21Bi2O3- 0,02CaO. Uma dessas matrizes foi dopada com três diferentes concentrações de túlio (Tm) a fim de se investigar sobre a influência do túlio na sua estrutura. Para isso, foi escolhida a matriz 0,3Bi2O3-(0,6-x) B2O3-0,1CaO-:xTm2O3, com x = 0,0; 1,0; 3,0 e 5,0% em peso, sendo os vidros resultantes denominados de R01, R02, R03 e R04, respectivamente. Foram também investigadas as propriedades eletrônicas e estruturais de uma matriz pura e de outra dopada bismuto-cálcio-borato por meio de cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade (DFT) com uma descrição da ordem de curto alcance, semelhante àquela para sólidos cristalinos, e considerando os estados Tm 4f como estados centrais. Todas as oito matrizes foram sintetizadas via método de resfriamento rápido. A caracterização estrutural por difração de raios X (DRX) confirmou que todas as amostras produzidas neste trabalho são amorfas. A técnica calorimetria diferencial de varredura (DSC) foi utilizada para identificar a temperatura de transição vítrea, Tg das amostras R01 (445 ºC), R02 (455 ºC), R03 (460 ºC) e R04 (470 ºC). Uma investigação óptica e estrutural sistemática, baseada em espectros de UV-Vis, FTIR e Raman, foi conduzida com a finalidade de identificar as unidades estruturais dos vidros de bismuto-cálcio-borato e investigar a influência de Tm3+ na rede. As transições eletrônicas do Tm3+ do estado fundamental para estados excitados têm configuração 4f12. Os espectros de FTIR e Raman mostraram que unidades estruturais BiO3, BiO6, BO3 trigonais e BO4 tetraédricas com ligações B-O-Bi estão presentes na rede de todos os vidros. A concentração de 1% Tm3+ resultou no maior número de oxigênio não-ponteantes (NBOs). As análises espectrais ópticas revelaram que a quantidade de NBOs é diretamente proporcional ao conteúdo de bismuto na rede dos vidros. Os estudos sobre as matrizes Bi6Ca2O28B12 e Bi6Ca2O28B11:Tm empregando cálculos de primeiros princípios baseados na DFT possibilitaram simular a configuração estrutural das respectivas redes em função da incorporação do Tm, corroborando com os resultados experimentais. Os resultados deste trabalho podem auxiliar na investigação das aplicações tecnológicas de dispositivos para projetos de lasers de estado sólido.

Neste trabalho de dissertação, o espinélio aluminato de magnésio (MgAl2O4) foiproduzido por meio da metodologia de síntese chamada sol-gel modicada utilizando água derio de maneira a investigar a influência da substituição dos íons Mg2+ por íons Mn2+ na rede doespinélio. A fim de se obter a fase cristalina deste material, foram explorados sistematicamenteos seguintes parâmetros de síntese: temperatura e tempo, cujo as melhores condições paraproporcionar a reação ente os precursores foram temperatura de 800 °C por um tempo de 4horas. As amostras foram submetidas a caracterização por meio das técnicas: termogravimetriae análise térmica diferencial (TG-DTA), espectroscopia de raios X por energia dispersiva(EDX), difração de raios X (DRX), fotoluminescência (PL) e luminescência excitada por raios
X (RL). A partir dos resultados de análise térmica do xerogel do aluminato de magnésio pré-calcinado, é possível inferir que inicialmente, o material começou com uma temperatura estável
no qual se tem um patamar inicial de massa constante e em seguida começa-se a evaporação demoléculas de água até aproximadamente 350 °C e consequentemente a ocorrer uma perdasignificativa de massa, que chega a cerca de 30%, finalizando em aproximadamente 600 °C.
Contudo, uma vez que acima de 600°C não há expressiva diferença de perda de massa, inferiu-se que a calcinação poderia ser realizada a 800°C. Os resultados de DRX mostraram que os
materiais apresentaram alta organização, obtendo assim a formação da fase MgAl2O4. Aspropriedades ópticas dos pós foram investigadas mediante as técnicas de fotoluminescência(PL), Radioluminescência (RL) e absorção óptica (AO) via reflectância difusa.

Um estudo teórico sistemático da simetria local do Eu3+ em cristais fluoretos (LiF, EuF3 e a
família AF2 (A = Ca, Sr e Ba)) usando a teoria de campo de cristalino aplicada a lantanídeos jun-tamente com a modelagem computacional atomística é apresentado. O Modelo de Recobrimento
Simples com o Método dos Primeiros Vizinhos Equivalentes foi empregado na equação Auzel-Malta para calcular os subníveis de energia dos multipletos 7F1,
7F2,5D1 e o desdobramento do7F1, usando um conjunto de fatores de carga fenomenológicos. Empregando um conjunto deparâmetros de potenciais interatômicos de curto alcance do tipo Buckingman e o shell-model, os
parâmetros de rede e o volume da célula unitária desses cristais foram reproduzidos satisfatoria-mente em boa concordância com os resultados experimentais. Em vista disso, cálculos de energia
de defeitos intrínsecos, extrínsecos ligados e não-ligados foram obtidos por meio do códigocomputacional GULP. O LiF foi estudado em três situações. No primeiro caso de dopagem combaixas concentrações de Eu3+, este lantanídeo trivalente ocupa uma simetria local sem centro deinversão em razão da transição 0 - 2 ser mais intensa que a transição 0 - 1, na qual indicamosa formação de uma fase polimórfica α-EuF3. Assim, com uma combinação de parâmetros decampo cristalinos não-nulos, nesse caso a simetria C2v levemente distorcida é provável. Emsegundo caso de dopagem com altas concentrações de Eu3+ e com a 0 - 2 menos intensa quea 0 - 1, e devido à assimetria do espectro de emissão uma deconvolução gráfica foi realizada edois picos nessas transições foram obtidos. Nesse caso o Eu3+ ocupa uma simetria com centrode inversão distorcido, na qual indicamos uma combinação de simetrias D4𝑕, D4d e D2d. Emterceiro caso e por meio da simulação computacional atomística com a menor energia de soluçãopor defeito, o Anti-Schottky de LiF é mais favorável intrinsicamente e o Eu3+ substitui o sítiodo Li+ compensado por vacâncias de lítio de forma extrínseca. Com a estrutura local obtidacomputacionalmente, o lantanídeo ocupa uma simetria D4𝑕 levemente distorcida. O EuF3 foianalisado com duas e três linhas observadas na transição 0 - 1. Uma combinação das simetriasD3d com D3𝑕 e C2𝑕 com C2 são prováveis para duas e três linhas, respectivamente. Nos cristaisAF2 (A = Ca, Sr e Ba) e considerando os defeitos extrínsecos ligados, o Eu3+ substitui o sítio doA2+ compensado por vacâncias catiônicas e ocupa uma simetria local S6 distorcida. Em todas asanálises espectroscópicas, o sinal do B20foi investigado. Uma nova equação para calcular a cargade interação do Eu3+ foi proposta considerando os efeitos de covalência na ligação química,integrais de recobrimento de Brik-Avram, regra do octeto e valência química do primeiro vizinho.A magnitude dessa carga foi comparada com a obtida por meio da equação apresentada peloModelo Aprimorado Batista-Longo. Isso indicou que nas interações Eu3+ - PV (PV = F−, O2−),a carga está mais próxima do PV e em torno da meia distância interatômica. Todos os cálculosteóricos realizados neste trabalho estão em bom acordo com os dados experimentais.

Os ortofosfatos KMPO4 (M = Ba e Sr) pertencem a um importante grupo de materiaisluminescentes quando dopados com íons terras raras RE, apresentam uma ampla faixa deaplicações ópticas. Esses materiais podem ser eficientemente excitados na regiãoultravioleta próximo (NUV) e podem apresentar emissões na região do visível ou doinfravermelho próximo (NIR), dependendo do dopante a ser utilizado. Devido a essaspropriedades, por poucos trabalhos que descrevem de maneira geral os mecanismos dedefeitos que prevalecem ou contribuem para uma maior eficiência da luminescência, asestruturas destes ortofosfatos puro e dopados com íons RE foram investigadas pelasimulação atomística que tem como base a minimização da energia da rede. Dessa maneira,um novo conjunto dos parâmetros dos potenciaisinteratômicosfoi obtido, para reproduziras estruturas desses compostos, apresentando boa concordância com os dadosexperimentais. Em seguida, mecanismos de defeito intrínsecos e de incorporação dosdopantes trivalentes (RE3+) (RE = Yb, Dy, Tb, Eu, Sm, Pr e Ce) e divalente (Eu2+), e suasconsequências foram investigados no KBaPO4 e no KSrPO4. Observou-se que, noscompostos puros, os defeitos intrínsecos mais favoráveis foram o anti-sítio KM'+MK•(M =Ba e Sr) e o defeito Frenkel de potássio. Além disso, os resultados sugerem que aincorporação dos dopantes é mais provável no sítio divalente (Ba/Sr). Prevê-se, que odefeito intrínseco para neutralizar a carga em excesso gerado pelos dopantes trivalentesseja o anti-sítio KMʼ, por possuir menor custo energético. Os processos de redução doeurópio (Eu3+ → Eu2+) também foram investigados considerando quatro ambientesredutores (as atmosferas aberta, CO, N2 e H2). Neste caso, CO foi o agente mais eficaz paraa redução do Eu3+
. A partir dos resultados, observa-se que o sítio preferido do hospedeiro,a compensação de carga e os processos de redução dos íons de Eu, desempenham umpapel importante na compreensão das propriedades luminescentes desses ortofosfatos.

Esta pesquisa teve como objetivo estimar as doses absorvidas, o risco de câncerinduzido por radiação e a influência da variação angular do tubo de raios X sobreesses fatores em decorrência de tomossíntese mamária digital (DBT), mamografiadigital (DM) e exame modo combo (DBT+DM). O estudo considerou a mamaexaminada e outros órgãos. Nas simulações, realizadas com o uso do Método deMonte Carlo (código MCNP 6.2), foram empregados objetos simuladores (phantoms)antropomórficos feminino e masculino adultos para representar pacientes adultos emexame de DBT ou DM. As projeções consideradas de exame de mamografia foramcraniocaudal (CC) e mediolateral oblíquo (MLO), tanto para a mama direita quantopara a esquerda. A dose absorvida em cada órgão foi normalizada pela dose glandularna mama. Os phantoms antropomórficos adultos foram incorporados a um cenáriocontendo um equipamento de tomossíntese, com combinação de alvo/filtro W/Rh etensão de feixe de 24 e 28 kV. A comparação entre os resultados das simulaçõesconsiderando os dados de DM e DBT mostraram que os valores de dose absorvidanos órgãos (exceto a mama examinada) do phantom masculino são maiores do quenos órgãos (exceto a mama examinada) do feminino. Isso se dá em razão dasdiferenças morfológicas dos tecidos mamários em cada phantom, mesmoconsiderando iguais características dos feixes de raios X. As doses calculadas para oexame de DBT foram maiores do que as doses do exame de DM para as duas tensõesconsideradas, tanto considerando a simulação do exame com o phantom femininoquanto com o masculino. Por consequência, observou-se um maior risco efetivoestimado ao longo da vida em decorrência de exame de DBT do que de DM de umamama feminina com 50% de tecido glandular. Esse risco efetivo varia de 20,51casos/105
(DM) a 51,68 casos/105(DBT).

Nesta tese, fósforos de LiBaPO4 dopados com 1, 3, 5 e 7% de Nd3+, Y2O3 dopados com 2 e10% de Nd3+, e Y2O3 dopados com 2% de Er3+ são avaliados como termômetros luminescentesdentro das janelas biológicas I e II e como aquecedores ópticos. Para a termometrialuminescente, os espectros de emissão das sondas foram coletados em diferentes temperaturasambientes, enquanto as amostras eram excitadas com laser CW, emitindo em 532, 660 ou 800nm. Para os testes de aquecimento óptico, as amostras dopadas com Nd3+ foram excitadas porum laser CW de 800 nm com diferentes potências. As razões de intensidade de fluorescência(RIF) entre os níveis 4F7/2, 4F5/2 e 4F3/2 e, também, entre os subníveis Stark do nível 4F3/2 foram exploradas. Além disto, a RIF entre as transições 4F5/2 –4I11/2 e 4F3/2 –4I9/2 foi utilizada pelaprimeira vez na termometria luminescente, fornecendo sensibilidade relativa cerca de umaordem de grandeza superior às reportadas para os subníveis Stark. Técnicas de variação dalargura de banda e razão de intensidade vale/pico (RIVP) também foram usadas. Uma novatécnica de termometria luminescente explorando a variação da largura à 90% da intensidademáxima também foi proposta, exibindo alta sensibilidade. Foram identificadas emissões deY2O3:Er3+ em 800 e 860 nm, pouco reportadas na literatura, e novos esquemas RIFs para níveisnão acoplados termicamente foram avaliados. A influência da concentração de neodímio parao sensoriamento de temperatura e para o aquecimento óptico em LiBaPO4 e Y2O3 foiinvestigada. Mostrou-se, também, que o tamanho de partícula de Y2O3: Nd3+ tem forteinfluência sobre a sensibilidade relativa e o aquecimento óptico. Além disto, verificou-se que asensibilidade relativa de pares de níveis não acoplados termicamente pode exibir dependênciacom o tamanho de partícula de forma diferenciada para cada par de níveis. Em todos os casos,foram obtidas sensibilidades e taxas de aquecimento iguais ou superiores aos esquemastermométricos similares reportados na literatura. Os resultados obtidos indicam que as micro enanopartículas investigadas, bem como as metodologias propostas, são promissoras parasensoriamento térmico e o aquecimento óptico de tecidos profundos.

Neste trabalho, são estudadas as propriedades termodinâmicas com o uso de modelos clássicosde spins. Aplicando o modelo de Ising de spins 1/2 à Teoria de Campo Efetivo (EFT), aliadaà Técnica do Operador Diferencial (DOT), foram calculadas as temperaturas críticas (Tc) paraclusters de spins em redes quadrada, triangular e cúbica simples. Os resultados obtidos reforçamque com o aumento do aglomerado os dados adquiridos com à EFT são aperfeiçoados. Tambémfoi tratado a unificação da EFT com a Teoria de Grupo de Renormalização (RG), chamadade método de grupo de renormalização de campo efetivo (EFRG). As construções de rotinascomputacionais possibilitaram a obtenção da temperatura e o expoente crítico ν para redesquadrada e cúbica simples. Os valores resultantes dessa operação foram confrontados comos dados divulgados pela literatura, de forma a averiguar os métodos utilizados. Em paralelo,foi apresentado a biblioteca de algoritmos para simulações físicas de sistemas fortementecorrelacionados, ALPS Project. O mesmo possibilitou a realização de simulações para cadeiase escadas antiferromagnéticas com a utilização do modelo clássico de Heisenberg. Com assimulações, foi calculado a suscetibilidade magnética para diversos tamanhos de rede e osresultados obtidos foram comparados com o esperado pela teoria. Ao final, são descritas asperspectivas futuras com relação à obtenções de grandezas termodinâmicas para maiores clusterse a utilização da ferramenta ALPS aplicada no estudo das transições de fase quânticas e emsistemas reais.

A busca por materiais orgânicos exibindo altas respostas ópticas não lineares (ONL) tem recebido uma atenção considerável da comunidade cientifica em virtude de seu excelente potencial para o desenvolvimento de notáveis aplicações tecnológicas nos campos da fotônica e optoeletrônica. Nesta tese, apresentamos uma investigação experimental e computacional sobre estrutura molecular e respostas ópticas não lineares de segunda e terceira ordem de diferentes classes de moléculas orgânicas, mais especificamente, derivados de benzofenonas, chalconas, dibenzalacetonas, hidrazonas, pirazolinas e tiossemicarbazonas. O estudo computacional foi realizado através da abordagem teórica da química quântica semiempírica, empregando a teoria de Hartree-Fock dependente do tempo (TDHF) e o hamiltoniano PM7 disponível no programa MOPAC2016. A partir dos resultados obtidos teoricamente, verificamos que todas as classes de moléculas investigadas exibem boas respostas não lineares de segunda ordem, associadas à transferência de carga entre os grupos doadores e aceitadores de elétrons, que apresentam naturezas de doação mais contrastantes. A partir de medidas de absorção óptica, determinamos as bandas de energia correspondentes aos primeiros estados excitados e a região de transparência dos compostos sintetizados. Utilizando difração de raios X método do pó, verificamos a natureza cristalina dos cristais investigados. Caracterizamos as propriedades ONL de segunda e terceira ordem, denominadas de geração e segundo harmônico (GSH) e seção de choque de absorção de dois fótons (), respectivamente. Os valores experimentais da eficiência de GSH e a foram determinados experimentalmente através do método do pó de Kurtz e Perry e da técnica de varredura-Z, respectivamente. Observamos que as eficiências máximas de GSH foram cerca de 5 a 18 vezes superior à do KDP, para as pirazolinas e tiossemicarbazona, respectivamente. Os valores máximos de foram de 29 GM, 54 GM, 66 GM e 69 GM, para os compostos do tipo pirazolina, hidrazona, dibenzalacetona, e tiossemicarbazona, respectivamente. Os resultados obtidos experimentalmente e computacionalmente sugerem que essas classes de moléculas orgânicas são materiais promissores, com excelente potencial para o desenvolvimento de diferentes aplicações baseadas em suas respostas ONL.

Neste trabalho, foram estudadas propriedade luminescentes do composto fosfato de lítio e magnésio (LiMgPO₄ - LMP). As amostras de LMP foram produzidos através do método sol-gel modificado, adotando álcool polivinílico (PVA) como agente polimerizante do processo sol-gel. As amostras foram sintetizadas na forma não dopada e também dopada com íons de térbio (Tb³⁺) e co-dopadas com íons de boro (B⁵⁺), ambos na concentração de 1 mol %. Após a síntese, os pós das amostras foram prensados e sinterizados afim de produzir pastilhas cerâmicas. A identificação da fase cristalina das amostras, na forma de pó e pastilhas cerâmicas, foi realizada a partir da difração de raios X (DRX), em que foi verificado a formação da estrutura ortorrômbica do LMP, tanto para os pós quanto para as pastilhas. A caracterização luminescente das amostras foi realizada apenas para as pastilhas cerâmicas. Utilizando a espectroscopia de ultravioleta de vácuo e visível, foram identificados as energias de formação de éxciton e bandgap do LMP. A técnica de radioluminescência (RL) foi utilizada para identificar o perfil de emissão das amostras quando expostas a radiação ionizante. A presença de defeitos, intrínsecos e extrínsecos, nas pastilhas cerâmicas de LMP, foi investigada através da técnica de termoluminescência (TL). O método de ajuste da curva foi utilizado para fazer a decomposição das curvas de emissão TL e calcular a energia de ativação dos picos TL, ou seja, calcular a profundidade dos defeitos associados a cada pico TL. Adicionalmente, as energias de ativação também foram calculadas através do método baseado na dependência da posição de máximo do pico TL, com a taxa de aquecimento. Através do método da variação da taxa de aquecimento também foi possível estimar o parâmetro cinético conhecido como fator de frequência.

A tomografia computadorizada (TC) é uma técnica radiográfica que possibilita obterimagens de alta resolução. No cenário atual, exames de TC de tórax vêm sendoutilizado principalmente para o auxílio na avaliação da extensão de lesão pulmonarcausada pela síndrome respiratória aguda grave relacionada à infecção pelo vírusSARS-CoV-2, causador da COVID-19. Entretanto, as doses de radiação absorvidasdurante exames de TC podem induzir risco de câncer e mortalidade ao paciente. Oobjetivo deste trabalho foi, com o uso do sistema do CALDose_XCT, realizar umestudo dosimétrico sobre exames de TC de tórax feitos no Hospital Universitário daUniversidade Federal de Sergipe (HU-UFS) a fim de avaliar a efetividade de umProtocolo de TC-tórax COVID-19 na minimização das doses efetivas de radiaçãorecebidas pelos pacientes com essa doença e estimar os riscos de câncer e demortalidade associados a esse tipo de exame. Para isso, foram analisados dados de115 exames de CT de tórax realizados ao longo de três meses de 2020 no HospitalUniversitário da Universidade Federal de Sergipe (HU-UFS), Campus Aracaju. Osparâmetros de cada exame foram coletados a partir do sistema de comunicação earquivamento de imagem (PACS) do hospital. Para cada avaliação, foi escolhido umobjeto simulador que se assemelhasse com as características do paciente examinado,considerando-se os parâmetros. A dose efetiva média resultante dos exames de TCcom finalidades de diagnóstico diversos, realizados considerando-se o protocolo deTC de Rotina, foi 13,6 mGy e nos de TC de tórax COVID-19 foi 10,7 mSv, sendo21,32 % menor que a resultante no protocolo TC tórax Rotina. Os resultados tambémmostraram que o risco médio de incidência de câncer devido apenas um exame deTC de tórax foi de 0,06% e de mortalidade foi 0,4% para pacientes femininos emasculinos. Esses resultados mostram que o uso do protocolo tórax COVID-19possibilita otimização da proteção radiológica nesse tipo de exame e que o sistemaCALDose_XCT serve como auxilio para o planejamento de programas de otimizaçãode doses decorrentes de exames de TC realizados no HU-UFS.

Esse trabalho, pesquisou as propriedades estruturais, morfológica, química e magnética das nanopartículas de óxido de cério (CeO2) pura e dopadas com íons de Fe2+ a partir das seguintes concentrações 2,5; 5; 7,5 e 10%. Essas nanopartículas de CeO2 puras e dopadas foram sintetizadas por meio do método sol-gel, utilizando como agente complexante o amido de mandioca (tapioca) e foram calcinadas a uma temperatura de 400 °C por 1h. A caracterização das nanopartículas de CeO2 pura e dopadas ocorreu através das técnicas de difração de raios X (DRX), refinamento Rietveld, espectroscopia Raman, espectroscopia de fotoelétrico excitado por raios X (XPS) e medidas magnéticas. A análise das medidas de DRX e espectroscopia Raman indicaram a presença de fase de CeO2 com estrutura do tipo fluorita em todas as amostras, sendo que na medida de Raman para x = 0,10 o gráfico da intensidade versus o deslocamento Raman, por meio da deconvolução e literatura indicou a presença de bandas do tipo Fe2O3 (hematita), com as seguintes posições 223,5 cm−1 que corresponde o modo vibracional A1g e 288,5 cm−1 e 403,6 cm−1 os modos vibracionais Eg. Por intermédio, do método de refinamento Rietveld obteve o tamanho dos cristalitos das nanopartículas de CeO2 pura e dopadas na faixa de 9,342 a 12,727 nm, os parâmetros de rede tiveram uma linearidade decrescente em função do aumento da concentração de Fe2+, por enquanto, que a deformação máxima do cristalito aumentou em função da dopagem. Através do refinamento Rietveld foi possível obter a banda de valência e comprimento de ligação dos elementos químicos Ce, O e Fe presente nas amostras. Na análise das medidas de XPS indicaram na composição das nanopartículas de CeO2 pura e dopadas a presença dos elementos químicos Ce, O e Fe em todas as amostras, e os estados de oxidações encontrados nas amostras foram Ce4+, Ce3+, Fe2+, O2-, sendo que na amostra de x = 0,10 teve a presença do Fe3+ e todas as amostras apresentaram vacância de oxigênio. As medidas de magnetização em função do campo aplicado (MvsH) das nanopartículas de CeO2 pura e dopadas realizadas em temperatura constantes de 5 K e 300 K, foram analisadas usando a literatura e concluiu que em temperatura constante de 5 K as amostras de óxido de cério pura e dopadas com Fe2+ apresentaram comportamento ferromagnético e as medidas realizadas em temperatura constante de 300 K na amostra de CeO2 puro mostrou a presença do comportamento diamagnético e nas amostras CeO2 dopada com Fe2+ o comportamento paramagnético, sendo que esse comportamento é devido a presença do Fe2+ na estrutura cristalina do CeO2.

Neste trabalho foi realizado um estudo teórico e computacional das propriedadesestruturais e eletrônicas dos compostos InNbO4 e InTaO4 que são candidatos paraaplicação em fotocatálise. O principal objetivo do trabalho foi resolver questõesdivergentes da literatura relacionadas com a estrutura eletrônica desses materiais. Paraeste estudo utilizou-se o método de cálculo de estrutura eletrônica denominado de FullPotential Linearized Augmented Plane Wave baseado na Teoria do Funcional daDensidade e que se encontra implementado no código computacional WIEN2k. Os efeitosde troca e correlação eletrônica foram aproximados através do funcional abreviado porGGA-PBEsol e dos potenciais GLLB-SC, BJ, mBJ e suas parametrizações, sendo estesúltimos usados pela primeira vez neste trabalho. Os parâmetros de rede e as posiçõesatômicas nas células unitárias do InNbO4 e InTaO4 foram otimizadas usando o funcionalGGA-PBEsol afim de obter a geometria de equilíbrio. Os resultados obtidos para osparâmetros de rede e as distâncias interatômicas de ambos os compostos mostraram boaconcordância quando comparados com os valores das medidas experimentais. Osresultados dos cálculos de estrutura eletrônica revelaram que o potencial BJ foi o quedescreve o valor de band gap que melhor concorda com algum dos valores experimentaisjá publicados na literatura, com um valor de 3,70 eV para o InNbO4 e de 4,20 eV para oInTaO4. Também foi obtida as estruturas de bandas para os dois compostos, querevelaram a natureza da energia de band gap. Ficou inferido para o InNbO4 que o seuband gap fundamental pode ser classificado como direto ou indireto, e no caso do InTaO4seu band gap tem natureza indireta. O topo da banda de valência em ambos os compostosé dominado por estados 2p dos átomos de oxigênios, enquanto que no fundo da banda decondução dominam os estados 4d (no caso do InNbO4). Isso permite concluir que a maiorparte do espectro de absorção óptica desses materiais é devido às transições eletrônicasentre os estados ocupados “p” dos oxigênios e os estados desocupados “d” do Nb (ou Ta)

O número de procedimentos utilizando radiologia intervencionista tem crescido bastante nos últimos anos, principalmente devido ao envelhecimento populacional e o aumento do número de casos de câncer e doenças cardiovasculares. Por ser uma área da radiologia e da medicina que, em geral, acarreta elevadas doses para pacientes e indivíduos ocupacionalmente expostos, a radiologia intervencionista sempre é alvo de preocupação e pesquisas, sendo considerada uma das práticas de maior exposição para trabalhadores e pacientes, podendo desencadear reações teciduais. Tal motivo levou a Secretaria de Saúde do estado de Santa Catarina a implantar uma série de normativas tratando sobre radiologia intervencionista e a desenvolver um sistema de gerenciamento de doses chamado SIERI. Este trabalho teve o objetivo de avaliar as doses ocupacionais e médicas registradas no SIERI entre 2014 e 2017. Em relação à dose ocupacional, foram avaliadas as doses para os diferentes profissionais expostos, tanto em radiodiagnóstico quanto em medicina nuclear, obtendo-se médias de dose efetiva mensal e estimando os valores anuais de dose com a finalidade de comparar com limites ocupacionais estabelecidos em norma. Para avaliação das exposições médicas foram realizados dois momentos: uma avaliação apenas das doses em cateterismo cardíaco, prática mais realizada, e uma avaliação das doses em todos os procedimentos cadastrados no sistema de gerenciamento. Na avaliação da dose nos pacientes utilizou-se principalmente os valores de kerma e produto kerma área, avaliando, também, as doses por instituição de saúde e por equipamento. Ainda, na avaliação das exposições médicas, foi utilizado o processo estatístico de agrupamento para indicar procedimentos e instituições de saúde que apresentavam semelhanças entre si. Percebeu-se que os valores de dose ocupacional foram baixos e que as doses em medicina nuclear foram, em geral, maiores do que as doses em radiodiagnóstico, exceto para os enfermeiros. Apesar de baixas, as doses estavam acima das encontradas em outros estudos, indicando haver espaço para redução de dose. Em relação à avalição de dose nas exposições médicas, a grande maioria dos procedimentos foram realizados em pessoas do gênero masculino e as doses médias obtidas para todos os pacientes mostraram-se, em geral, relativamente elevadas, principalmente quando comparadas a resultados de outros estudos. Os procedimentos que apresentaram maiores valores médios de kerma foram fluxo fracionado de reserva, ultrassom intracoronário e arteriografia com angiografia, juntos com endoprótese e implante de válvula aórtica, para o produto kerma área. Os valores médios de dose para cada instituição ou dentro da mesma instituição, com equipamentos diferentes, variaram bastante, sendo identificados quatro grupos de instituições semelhantes. Essa diferença nos valores pode ser explicada pelo nível de complexidade de cada procedimento, pela experiência do médico, pelas diferenças de funcionamento de cada modelo de equipamento, dentre outros fatores. O SIERI mostrou-se uma ferramenta de gerenciamento de dose bastante útil, podendo se tornar um modelo a ser adotado por outros estados, para que os órgãos de regulação e fiscalização atuem de forma mais precisa e que as instituições de saúde, junto com o físico possam otimizar as práticas da melhor forma possível, reduzindo as doses ocupacionais e nos pacientes.

O descobrimento da aceleração cósmica no final do século passado fomentou odesenvolvimento de uma pluralidade de teorias que buscavam desvendar sua natureza física.Contudo, inúmeros modelos exibem dificuldades experimentais de se distinguirem da constantecosmológica . Por outro lado, as parametrizações de fluido em sua maioria dependem de uma oumais variáveis, o que resulta em limitações de vinculação destes parâmetros. Em virtude disso,as mesmas priorizam funções matematicamente simples. Não obstante, a parametrização defluido proposta por Slepian et al. em 2014 é embasada em outra era de expansão acelerada douniverso: a Era Inflacionária. O modelo de Slepian e colaboradores introduz por meio da teoriade rolamento lento (slow-rolling) uma parametrização de variável única , cujo propósito ébuscar possíveis deviações do modelo cosmológico padrão. Ao estudar modelos cosmológicos,é essencial a utilização de ferramentas computacionais que nos fornecem a distribuiçãoestatística dos parâmetros de interesse. Na presente tese, nos preocupamos em aprender amanusear tais ferramentas robustas para tratar a teoria de Slepian et al. Recorremos à métodoscomputacionais como o código CLASS, empregado para os cálculos do espectro e anisotropiasda CMB, e o Monte Python, ferramenta computacional que implementa o método estatísticoMarkov Chain Monte Carlo (MCMC) na linguagem Python. Utilizamos a base de dadosCMB+BHS, contendo os mais novos dados divulgados pelo satélite Planck, em 2018. Obtemosa distribuição estatística para nossos parâmetros de interesse, resultando em um médio , de ondeencontramos e . Nossos resultados apresentam concordâncias com as previsões desenvolvidasno paper original de Slepian et al. e as análises publicadas pela equipe do Planck com dados de2015.

Investigamos filmes finos de P t/Co0,2T iO3,2/IT O e P t/Co2T i0,7O4−δ/IT O com di-ferentes espessuras a partir da t ́ecnica de magnetron sputtering, com o objetivo de avaliar
seus potenciais de aplica ̧c ̃ao em dispositivos memristors. Foram utilizadas caracteriza ̧c ̃oespor difratometria de raios X (DRX), reflectometria de raios X (RRX), espectroscopia deretroespalhamento Rutherford (RBS), espectroscopia de fotoel ́etrons por raios X (XPS),espectroscopia UV–VIS, an ́alises el ́etricas e magn ́eticas. Os sistemas com estrutura debaixa cristalinidade apresentaram desempenho multifuncional revelando propriedades de
comuta ̧c ̃ao resistiva bin ́aria e anal ́ogica. A presen ̧ca de vacˆancias de oxigˆenio confirma-das por XPS e absor ̧c ̃ao UV–VIS s ̃ao agentes ativos no processo de transporte el ́etrico
da comuta ̧c ̃ao filamentar e na atividade adaptativa da condutˆancia. Testes de reten ̧c ̃aonos regimes de alta (HRS) e baixa (LRS) resistˆencia revelaram uma boa raz ̃ao entre osestados resistivos, com magnitudes na ordem de 104e 106. Al ́em disso, a existˆencia de ́ıons Co2+ e Co3+ proporcionaram um comportamento paramagn ́etico em 300 K e fracoferrimagnetismo em 5 K, assim como um efeito magn ́etico capaz de influenciar na respostael ́etrica dos dispositivos.

O caminho aleatório quântico, além de ser naturalmente utilizado na modelagem desistemas desta escala, tem sido amplamente empregado na construção de algorítimosquânticos. Neste último, tanto sua formulação em tempo contínuo quanto em discreto,apresentam melhor desempenho quando comparados a algoritmos que usam caminhoaleatório clássico. Dentre essas formulações, a literatura tem dado destaque ao uso dacaminhada quântica em tempo discreto, em especial, sua aplicabilidade em redes complexas.A rede pequeno mundo faz parte desse tipo de estrutura. Neste trabalho, é apresentado acaminhada quântica em tempo discreto sobre esta rede, analisando o comportamento dadistribuição de probabilidade com a variação dos parâmetros q, que determina a topologiada rede, e k, que define a vizinhança mais próxima do vértice. É definido um formalismoque descreve esta dinâmica, permitindo simular numericamente a caminhada. A evoluçãodas distribuições de probabilidade revelam sua tendência de espalhamento, em direção auniformidade, em função do aumento dos parâmetros. Entre essa transição, encontra-se umregime subdifusivo, diferentemente do característico comportamento balístico em uma redecircular. Há uma tentativa de determinar uma lei de escala para descrever essa evolução,tal que, apenas para um pequeno intervalo dos parâmetros observa-se o colapso dos dados.

Emissão laser aleatório é um fenômeno no qual retroalimentação fornecida por um meio espalhadorpromove amplificação da luz através da emissão estimulada. Nesse sentido, investigamos nestetrabalho amostras de pó de sílica mesoporosa SBA-15 dopadas com Rodamina B. Aqui, o coranteorgânico age como meio ativo, enquanto a estrutura de sílica da SBA-15 cumpre dois papéis. De umlado, ela fornece o espalhamento da luz necessário para a retroalimentação no sistema. Além disso, aelevada área superficial de sílica, em especial na parte interna aos poros, faz com que este materialsirva como ótimo hospedeiro para adsorção de corantes. Nos experimentos, foram medidos osespectros de fluorescência de duas amostras contendo quantidades distintas de Rodamina B. O pó foiexcitado por pulsos de 8 ns do segundo harmônico de um laser de Nd:YAG. O aparato utilizadopermitiu o controle da potência incidente nas amostras. Desta forma, a caracterização consistiu emanalisar a intensidade de pico e a largura espectral da emissão em função da fluência de excitação. Coma repetição deste procedimento utilizando vários valores de diâmetro do feixe incidente, foi confirmadaa existência de emissão laser aleatório com retroalimentação incoerente em ambas as amostras. Atéonde pudemos verificar, isto representa uma observação nunca antes relatada para este sistema. Nosdois casos, um valor mínimo de limiar de oscilação em torno de 50 μJ/mm2
foi obtido. No entanto, paradiâmetros abaixo de 1 mm, a amostra com maior quantidade de Rodamina B apresentou os menoresvalores de limiar. Em acréscimo, a combinação das condições de excitação com a variação naconcentração do corante proporcionou a sintonização do comprimento de onda de emissão sobre umintervalo maior que 5 nm. Isto foi feito explorando os processos de reabsorção presentes no sistema,cuja dependência com a formação de agregados das moléculas orgânicas foi discutida. Assim,concluímos que o material estudado é promissor no desenvolvimento de lasers aleatórios de estadosólido sintonizáveis.

A Irradiação de Corpo Inteiro (TBI) é um procedimento de Radioterapia utilizado nocondicionamento de transplante de medula óssea como parte do tratamento de doenças queafetam o sistema hematopoético. O procedimento tem a função de eliminar tumores residuais,ceder espaço para as células-tronco transplantadas e reduzir a atividade do sistemaimunológico do paciente para que seja minimizado o risco de rejeição ao transplante. Asdesvantagens associadas a implementação da TBI no regime de condicionamento são osefeitos colaterais que comumente são desencadeados. Devido aos riscos biológicosdecorrentes das exposições à radiação ionizante, a Comissão Internacional de ProteçãoRadiológica (ICRP) estabelece limites para prevenir que esses efeitos sejam manifestados.Embora esses limites não se apliquem às exposições médicas, a determinação das DosesEquivalente e Efetiva permitem estimar o dano ou risco de morte. Com isso, nesse trabalhoforam calculados Coeficientes de Conversão de Dose Equivalente e de Dose Efetiva emfunção do Kerma no ar para cenários computacionais Irradiação de Corpo Inteiro com ointuito de avaliar a maneira como a distribuição da dose é afetada pela energia da fonte,posicionamento do paciente, uso de blindagem e geometrias de irradiação. Os coeficientesforam obtidos a partir de simulações computacionais no código de transporte de radiaçãoMCNPX e utilizados os simuladores antropomórficos híbridos University of Florida nasposturas vertical e sentada para a representação dos pacientes. A forma como os braços dossimuladores estão posicionados na postura sentada contribuiram para o aumento dos CC deDose Equivalente em função do Kerma () para Bexiga, Gônadas e Esôfago nas geometrias deirradiação laterais. Já a disposição dos membros inferiores levaram à redução dos coeficientespara as Gônadas (AP) e Endósteo (PA) principalmente para o simulador masculino. Aredução dos coeficientes na geometria PA foi atribuída a blindagem realizada por elementosdo cenário de exposição. Para os CC de Dose Efetiva em função do Kerma () a mudança depostura teve pouca influencia sobre os resultados, de maneira que os coeficientes foram, nomáximo, 2,99% inferiores na postura sentada. Alguns resultados apresentaramcomportamentos distintos para os simuladores masculino e feminino devido à diferença deanatomia e massa de alguns órgãos como, por exemplo, Gônadas, Mamas, Endósteo eTireoide. As diferenças percentuais entre eles foram evidenciadas conforme a geometriautilizada para a exposição. Os CC para a Tireoide foram superiores em mais de 35% para osimulador feminino na geometria RLAT por possuir uma espessura menor que masculino.Quando estudada a influência da geometria sobre os CC de , verificamos que os resultadosforam maiores em AP o que foi atribuído aos órgãos que mais absorvem energia para essaprojeção também contribuírem mais para o cálculo da Dose Efetiva. A presença da blindagemnos cenários levou à redução da maioria dos CC de principalmente para o feixe de 4 MV,situação em que a dose na Tireoide e Pulmões foi reduzida em mais 30%. Para os coeficientesde diminuição foi mais expressiva para a geometria LLAT, em que a diferença percentualentre os resultados com e sem blindagem foi 16,98% menor para os simuladores verticais e15,41% para os simuladores sentados.

O presente trabalho apresenta um estudo sobre aluminato de lantânio (LaAlO3) puro edopado com íons terras-raras que foi sintetizado por diferentes rotas de sínteses. As rotas desíntese Pechini e combustão foram empregadas como referência, pois estas já são bemconhecidas; além destas, variações da síntese via sol-gel foram empregadas. Para as síntesesvia sol-gel foram utilizados três agentes complexantes diferentes e de origem natural, sendo oóleo de coco, óleo de copaíba e a água de coco. O LaAlO3 tem estrutura do tipo Perovskita, queé amplamente estudada devido a possibilidade de defeitos na rede cristalina que podemfavorecer propriedades luminescentes dos materiais que a contém, além de servir como bonshospedeiros para elementos dopantes. Amostras de LaAlO3 puro em fase cristalina única foramobtidas a partir de 600 oC com uso de água de coco, nas amostras obtidas via Pechini tal fasese deu a partir de 700 oC, e 800 oC para as demais vias de sínteses, todas calcinadas por 4 horas.A dopagem de LaAlO3 foi feita a partir da substituição dos íons de lantânio (La3+) por íons decério (Ce3+) e disprósio (Dy3+) nas concentrações de 5% e 1%, respectivamente. Nas amostrasdopadas a fase cristalina única foi obtida a partir 1000 oC por 2 ou 4 horas. A caracterizaçãoestrutural foi realizada por meio da difração de raios X (DRX) auxiliada pelo refinamento pelométodo de Rietveld; as técnicas de espectroscopia FTIR e Raman também auxiliaram nestacaracterização. A caracterização morfológica foi realizada com microscopia eletrônica devarredura (MEV) e a de caracterização elementar por meio de análises de espectroscopia deraios X por dispersão em energia (EDX). Para a caracterização óptica foram empregadas astécnicas de absorção óptica na região do ultravioleta e visível (Uv-Vis) e espectroscopia defotoluminescência (PL). Por fim, a resposta termoluminescente (TL) foi analisada apósirradiações com diferentes feixes de raios X, de radiação gama de
137Cs e de diferentescomprimentos de onda da radiação ultravioleta. Os resultados de PL indicaram que houvecontaminação das amostras com európio (Eu3+), e os resultados de TL mostram que as amostraspuras apresentaram sinal TL mais intenso do que as amostras dopadas com Ce e Dy. Apesar dacontaminação, foi possível entender o comportamento do sinal TL para diferentes tipos deradiação e avaliar para qual tipo feixe de radiação as amostras apresentam melhores resultados.

Neste trabalho foram sintetizados vidros de borato de magnésio com diferentes concentrações, que resultaram nos sistemas matriciais 80%MgB2O4 e 20%MgB4O7 (80MgB2O4-20MgB4O7) (% em massa) e 60%MgB2O4 e 40%MgB4O7 (60MgB2O4- 40MgB4O7). Esses vidros foram produzidos pelo método de fusão e resfriamento rápido. As amostras de vidro foram dopadas com Ce(CO3)2, na proporção de 0,1% a 0,9% de massa total dos compostos. O co-dopante Li2CO3 foi adicionado às matrizes na proporção de 0,1% em relação à massa total do 80MBO e 60MBO.A caracterização estrutural dos vidros de borato foi realizada empregando as técnicas de difratometria de raios X (DRX), espectroscopia de absorção UV-Vis e fotoluminescência (PL). As análises de DRX confirmaram a natureza amorfa dos vidros investigados e as análises UV-vis mostraram uma tendência a um aumento do comprimento de onda de corte com a adição de Ce3+, o que pode estar associado à alguma alteração estrutural dos vidros. A caracterização dosimétrica foi realizada utilizando a técnica de termoluminescência (TL) e luminescência opticamente estimulada (OSL). Foram avaliadas características TL e OSL dos vidros, como curva de emissão, curva dose-resposta, sensibilidade, linearidade e dependência energética, após exposição das amostras a radiação ionizante (radiação X e gama). As curvas dose-resposta TL e OSL dos vidros estudados mostraram um comportamento linear no intervalo de doses estudado (0,25 a 1,0 Gy). Entre os vidros de borato de magnésio dopados produzidos, aqueles com maior concentração de Ce3+ (0,9%), co-dopados com 0,1% de Li, exibiram as maiores sensibilidades TL e OSL. Os resultados obtidos confirmam possibilidade de uso desses vidros em dosimetria.

Materiais que apresentam propriedades ópticas não lineares elevadas são de grande interesse para o campo da fotônica devido à potencialidade de utilização em várias aplicações, tais como: microfabricação tridimensional, limitação óptica, dispositivos eletro-ópticos, marcadores biológicos, terapia fotodinâmica, entre outras. Neste contexto, nas últimas décadas, materiais orgânicos com respostas ópticas não lineares, emergiram como candidatos promissores para diversas aplicações fotônicas. Umas das principais razões desse potencial, é a relativa facilidade da alteração da estrutura molecular dos compostos orgânicos, , quando comparada a compostos inorgânicos, devido à evolução da engenharia molecular. Essas alterações moleculares induzem diferentes repostas ópticas lineares e não lineares, que deverão ser estudadas cuidadosamente para definir em que tipo de dispositivo fotônico os compostos orgânicos em estudo deverão ser aplicados. Nesta tese, foi realizado um estudo cuidadoso da variação das respostas ópticas lineares e não lineares em função da estrutura molecular de cinco compostos orgânicos derivados da dibenzalacetona. As respostas ópticas não lineares investigadas, corresponderam aos processos de segunda e terceira ordem, mais precisamente a primeira hiperpolarizabilidade molecular (βHRS) e a seção de choque da absorção de dois fótons (σA2F ), respectivamente. Os valores experimentais de βHRS e σA2F foram obtidos através das técnicas de espalhamento de hiper-Rayleigh e de varredura-Z, respectivamente. Os valores de βHRS obtidos, variaram de 24×10−30 cm4 statvolt−1 e 42×10−30 cm4 statvolt−1 . Através da técnica de varredura-Z, foram determinados os espectros de σA2F , os quais apresentaram amplitudes máximas entre 17 GM a 40 GM. Além disso, os espectros de σA2F foram ajustados através do método da soma sobre os estados essenciais, no qual foi possível extrair importantes parâmetros espectroscópicos, tais como: a magnitude dos momentos de dipolo de transição entre os estados excitados. De forma a incrementar o detalhamento do estudo apresentado, foram obtidos resultados teóricos tais como os espectros simulados de absorção de um e dois fótons, e os valores teóricos da primeira hiperpolarizabilidade molecular. Tais resultados foram obtidos através de cálculos químico-quânticos empregando a teoria do funcional de densidade dependente do tempo, usando o programa Gaussian 09, com o auxílio da utilização de dois programas de pós-processamento dos valores fornecidos pelo Gaussian 09. Estes resultados teóricos permitiram correlacionar as respostas ópticas lineares e não lineares das estruturas moleculares, com os resultados experimentais. Os valores teóricos obtidos para primeira hiperpolarizabilidade revelaram-se dentro do limite da margem de erro dos resultados experimentais. Enquanto que a forma de linha dos espectros simulados da absorção de um e dois fótons apresentaram boa concordância com os espectros experimentais, ou seja, indicando que as transições calculadas foram semelhantes as observadas experimentalmente.

Durante a década de 1980, o avanço na área da nanociência tornou possível a construção de nanodispositivos que permitiram a descoberta de fenômenos relacionados à mecânica quântica, como a localização fraca, as flutuações universais de condutância e a quantização da condutância. Desde então, o transporte eletrônico coerente em dispositivos mesoscópicos, como pontos de contato quântico e pontos quânticos, tem atraído o interesse de vários físicos experimentais e teóricos. Nesta tese desenvolvemos um método numérico, baseado no método iterativo de Newton, para calcular a pseudocorrente ou a função geratriz de cumulantes da estatística de contagem de cargas através da teoria quântica de circuitos. A partir da pseudocorrente determinamos os observáveis de transporte, condutância e potência do ruído de disparo, em uma rede linear e em um anel de pontos quânticos. Com o intuito de mostrar a eficácia do método numérico, quando possível comparamos nossos resultados com resultados analíticos da literatura e também com simulações via teoria de matrizes aleatórias. Em todos os casos os resultados numéricos mostraram excelente concordância com os resultados analíticos e com a simulação. Determinamos também os observáveis de transporte para situações em que o método analítico não consegue abordar, como uma rede linear de pontos quânticos com as transparências das barreiras aleatórias e um anel de pontos quânticos com todas as transparências das barreiras independentes. Calculamos o tempo médio de processamento do algoritmo para uma rede linear de L pontos quânticos e mostramos que este tempo escala com L. Portanto, o algoritmo possui uma excelente eficiência. Também aplicamos o método numérico para calcular a densidade de modos ressonantes de Fabry-Perot em redes de pontos quânticos que, de acordo com a literatura, pode ser identificada como um tipo de parâmetro de ordem em uma teoria de transição de fase quântica de segunda ordem. Ao comparar estes resultados numéricos com resultados analíticos e simulação de teoria de matrizes aleatórias, novamente o método numérico mostrou excelente concordância. É conhecido na literatura que, para determinados valores de transparência das barreiras, os modos ressonantes de Fabry-Perot sofrem uma supressão. Calculamos as propriedades críticas da supressão destes modos ressonantes em uma rede linear e em um anel de pontos quânticos. Em todos os casos o expoente crítico obtido foi 1/2, logo trata-se de uma propriedade universal. Mostramos que para determinados valores de transparência das barreiras, menor ou igual a um valor limiar, para uma rede linear com L ≥ 2 pontos quânticos, surge uma nova linha de transição delimitando a região entre os modos ressonantes de Fabry-Perot e a região em que estes modos são suprimidos. Este mesmo tipo de transição também ocorre para iv v um anel de pontos quânticos. Para o anel de pontos quânticos, mostramos também que as linhas de transição separando as regiões em que estão os modos de Fabry-Perot da região em que estes modos sofrem uma supressão, tornam-se assimétricas para determinados valores de transparência das barreiras. Explicamos esta assimetria com base na condutância ôhmica do sistema.

Apresentamos um estudo sobre a aplicabilidade de filmes multicamadas baseados em ZnO como dispositivos memresistores. Foram produzidos dois grupos de filmes através da técnica de deposição Sputtering. No grupo I (ITO/ZnO/Fe/ZnO e ITO/ZnO/Fe/ZnO/Fe/ZnO) as amostras foram analisadas através de difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e medidas de magnetização utilizando um magnetômetro de amostra vibrante (VSM), refletometria de raios X (RRX), além de uma caracterização elétrica. As amostras apresentaram um bom desempenho como dispositivo memresistor, com bom tempo de retenção de estados resistivo (4×10³s) e diferenciação entre os estados expressiva, também foi determinado os principais mecanismo de condução presentes na amostra. Identificamos as espessuras das amostras através da técnica de MEV que teve uma boa concordância com a RRX. As medidas de magnetização revelaram a presença de comportamento ferromagnético fraco em temperatura ambiente devido a presença do Fe no filme, medidas de resistividade em função do campo sugerem a possível presença de efeito de magnetoresistência gigante nas amostras. Para o grupo II (ITO/ZnO/Gd2O3/ZnO) foi realizado a caracterização elétrica das amostras que indicaram a degradação do efeito memresistor proporcionalmente ao aumento do tempo de deposição da camada de Gd2O3

Materiais fósforos formados a base de compostos ortofosfatos tem sido muitoutilizados em diversos tipos de aplicações tecnológicas como novas matrizes inogânicasde especial interesse, como por exemplo, na área médica tem sido aplicado comodispositos bio –sensores, na área industrial, tem sido aplicado em desenvolvimentos deestudos na geologia, na química e biologia , como dispositivos luminescentes. Dentre osdiversos tipos de fósforos, a família dos ortofosfatos de lítio, composto cuja fórmulaLiBPO4 (B = Ba, Sr e Ca) apresentando uma estrutura hexagonal com diferentes gruposespaciais. Estes ortofosfatos, surgem como uma das principais matrizes de materiais,que quando dopada por diversos íons de terras –raras (RE) apresentam interessantespropriedades de defeitos que são exploradas tecnologicamente. Deste modo, paraestudar a incorporação dos dopantes divalentes (RE2+) e trivalentes (RE3+) noortofosfatos de lítio utilizamos do método da simulação computacional atomística. Naprimeira parte, foi obtido um novo conjunto de potenciais de curto –alcance quereproduziu a parametrização da rede para a família dos ortofosfatos, todos os óxidosprecursores, como também os óxidos de terras –raras. Na sequência, foi investigado arelação entre os comprimento da ligação entre as interações íon –oxigênio, para osparâmetros simulados comparados com os dados experimentais para a família doortofosfato. Na segunda parte, foram estudados os defeitos extrínsecos para aincorporação dos íons de terras –raras divalentes (RE2+ = Eu2+) e trivalentes (RE3+=
Dy3+, Tb3+, Gd3+
, Eu3+, Sm3+, Nd3+, Pr3+, Ce3+ e La3+) em todos os sítios do composto.Dos resultados obtidos foi demonstrado que todos os dopantes preferem serincorporados nos sítios dos cátions divalentes (B2+ = Ba, Sr e Ca) do que nos sítios delítio (Li+) e fósforo (P5+), e assim, foi observado que a partir da energia de solução, aincorporação dos íons dopantes (RE) nos sítios dos cátions divalentes foramenergeticamente mais favoráveis, sendo os defeitos por vacância de lítio e anti –sítiospara os cátions divalentes como sendo os mecanismos de defeitos mais prováveis deocorrer. Adicionalmente, aos processos de dopagens, também foi calculado para o casodo LiCaPO4 através do modelo soma da valência de ligação que a tendência na variaçãodos comprimentos da ligação e os estados de valências entre os íons terras –raras RE3+–
O2-quando incorporados nos sítios de Ca2+ apresentaram valores consistentes para osestados de valências quando comparados com os dados disponíveis nas literaturas. Por
10fim, foi realizado um estudo do processo de dopagem –redução da valência dos íons deEu (Eu3+→Eu2+) aplicado em diferentes condições: atmosferas aberta, e com agenteredutores de H2(g) e CO(g). Estes processos foram explorados através de diferentesmecanismos de defeitos. Assim, ficou observado que o agente redutor de H2(g) foienergeticamente mais favoráveis. Por outro lado, também ficou demonstrado que osmecanismos de defeitos envolvendo a atmosfera aberta e com o agente redutor deCO(g), não foram eficientes.

Neste trabalho, realizou-se um estudo teórico e computacional das propriedades estruturais,
eletrônicas e magnéticas da manganita hexagonal h-InMnO3. Foram simuladas três fases cris-talinas deste material, sendo uma delas ferroelétrica (FE) com grupo espacial P63cm e as outras
duas paraelétricas (PE) cujos grupos espaciais são P3̅c e P63/mmc. Para esse estudo utilizou-se
o método de cálculo de estrutura eletrônica denominado de Full Potential Linearized Augmen-ted Plane Wave que é baseado na Teoria do Funcional da Densidade e implementado no código
computacional WIEN2k. Foram simuladas estruturas magnéticas colineares do tipo ferromag-néticas e antiferromagnética. Para os efeitos de troca e correlação eletrônica utilizou-se o fun-cional GGA. Porém, para uma melhor descrição dos efeitos de troca e correlação eletrônica nos
estados 3d do Mn, foi empregado o método +Ueff (GGA+ Ueff). O objetivo principal com a
realização desses cálculos foi avaliar qual das fases cristalinas (P63cm, P3̅c e P63/mmc) do h-InMnO3 é energeticamente favorável quando a célula unitária do material é livre de condições
externas e sob aplicação de tensão e compressão. Além disso, foi analisada a origem eletrônicada distorção FE do material em estudo. Os resultados revelaram que para as posições atômicasnão relaxadas, a fase cristalina P3̅c é a energeticamente mais favorável. Porém, após a relaxaçãodas posições atômicas do material, para os resultados com Ueff = 4.0 eV, foi obtido que as fasesP63cm e P3̅c tem mesma energia. Esse último resultado não se mantém sob condições externas.Sob compressão, a fase P63cm é mais energeticamente favorável do que a fase P3̅c e sob tensãoa fase P3̅c se torna mais fácil de se formar. A análise comparativa da estrutura eletrônica dasdiferentes fases mostra que a modificação na hibridização dos estados 4dz2
do In com os estados2pz do Oap da fase FE para a PE pode ser a origem eletrônica para a distorção FE do material.

As técnicas que utilizam raios X fornecem ferramentas importantes utilizadas para o desenvolvimento de estudos em vários campos, em destaque, no campo de caracterização de materiais. Dessa forma, existem hoje uma vasta gama de diferentes técnicas disponíveis para essa finalidade, sendo que entre os métodos analíticos confiáveis, rápidos, precisos e versáteis, estão aqueles baseados no uso da espectrometria de fluorescência de raios X (FRX). No entanto, esta técnica apresenta uma ineficiência no que diz respeito à análise química para elementos leves. Partindo dessa problemática, uma alternativa complementar à técnica de FRX é o estudo da radiação dos fótons espalhados por efeito Compton, levando em consideração que o perfil Compton fornece informações acerca da distribuição do momento do elétron espalhado. A escolha da geometria apropriada é crucial para a análise da radiação espalhada, sendo o espalhamento dependente do ângulo. Assim, o objetivo principal deste trabalho foi estudar o deslocamento do pico Compton num espectrômetro de fluorescência de raios X S4 PIONNER da Bruker-AXS em função da geometria do equipamento e do estado de preparação da amostra. Para tanto, esse trabalho consistiu na análise de oito amostras de grafite em pó de diferentes massas (espessuras) e duas amostras bulk (Al e Cu), com o intuito de analisar o deslocamento da posição do pico Compton para amostras com diferentes massas e densidades aparentes. Além disso, buscou-se avaliar o comportamento do ângulo de espalhamento efetivo em relação à quantidade de massa, densidades aparente e superficial. Os resultados obtidos sugerem que valores menores de massa e de densidade podem levar à medida de ângulos de espalhamento efetivo maiores do que esperado teoricamente (108º), mas que tendem ao valor teórico com o aumento tanto da massa quanto da densidade. Para as amostras em pó de grafite, no entanto, mesmo para a maior massa utilizada, de 5 g, o ângulo observado foi de 113º, maior do que o esperado teoricamente. No que diz respeito às amostras bulk, observa-se, devido ao alto valor de densidade, um ângulo de espalhamento muito próximo ao esperado pela teoria.

Neste trabalho foram estudadas as propriedades estruturais e magnéticas de ortocromitas dotipo TRCrO3 (TR = Dy, Nd e Pr) obtidas pelo método químico de co-precipitação. As amostrasforam analisadas estruturalmente por Difração de Raios X (DRX) com a aplicação doRefinamento Rietveld. Medidas de magnetização em função do campo (MvsH) e da temperatura(MvsT), e dicroísmo circular magnético (XMCD) foram realizadas para o entendimento daspropriedades magnéticas observadas nos compostos. As análises de DRX mostram que paraambos os sistemas estudados a simetria é ortorrômbica, porém o grupo espacial apresentado éPbnm para o sistema NdxPr1-xCrO3 (0 ≤ x ≤ 1) e Pnma as amostras DyxNd1-xCrO3. Ambossistemas apresentaram mudanças nos parâmetros de rede em função da quantidade de Nd3+,bem como exibiram um comportamento predominantemente antiferromagnético. No casoespecífico, da amostra Nd0,50Pr0,50CrO3 mostrou uma magnetização negativa que aumentava demagnitude com o acréscimo do campo magnético aplicado durante o resfriamento na medidaField-Cooled Cooling (FCC). Ajustes em curvas do inverso da susceptibilidade magnética emfunção da temperatura para o sistema DyxNd1-xCrO3 demonstram que força de interaçãoantissimétrica aumenta sua relevância com o aumento de Dy3+
. Medidas de MvsH realizadasem 100 K para o sistema DyxNd1-xCrO3 foi verificada a existência de uma componenteferromagnética fraca indicada pela presença de histerese em regiões de baixo campo. Essesresultados ainda revelam que, para amostras com x < 0,3, o campo coercivo em função datemperatura apresenta dois máximos que não coincidem com a TB. Além disso, essas medidastambém expuseram a presença de Exchange Bias (EB), que pode estar diretamente relacionadacom as forças de interação simétrica e antissimétrica. Investigações mais detalhadas na amostraDy0,2Nd0,8CrO3 mostram também a presença de EB positivo abaixo de 5 K confirmado emcurvas de MvsH realizadas em 3K usando diversos campos de resfriamento. Essa temperaturacoincide com o cruzamento das curvas ZFC-FC que pode estar associado ao ordenamento doNd3+. Ademais, uma medida de XMCD realizada nas bordas L2,3 do Cr em 30 K com um campomagnético de 4 T, sugere a presença do AFM canted.

Materiais luminescentes que possuem emissão de luz por um longo período após cessada a excitação, tem recebido uma notável atenção da comunidade científica nas últimas décadas. Dentre os materiais que apresentam esse fenômeno, os aluminatos de estrôncio e do cálcio (SrAl2O4 e CaAl2O4), quando dopado e codopado com íons lantanídeos, apresentam luminescência persistente visível a olho nu. A adição de elementos como boro e germânio nos aluminatos mostram-se promissoras na aprimoração das propriedades ópticas e micro estruturais desses materiais. Além disso, vários métodos de síntese e sinterização vem sendo empregado com o objetivo de otimizar as propriedades físicas e químicas de materiais cerâmicos. Dentre esses métodos a técnica de sinterização a laser tem sido apresentada como um importante método para sinterização de materiais cerâmicos. Neste trabalho foi investigada a influência do boro e germânio nas propriedades físico-ópticas de cerâmicas de SrAl2O4:Eu, Dy (SABED) e CaAl2O4: Eu, Nd (CABEN) sinterizadas a laser. Os pós foram produzidos pelo método dos Precursores Poliméricos e as cerâmicas sinterizadas a laser. Para a caracterização das amostras, foram utilizadas as técnicas de Análise térmica diferencial, Termogravimetria, Difratometria de raios x, Espectroscopia Raman, Microscopia eletrônica de varredura, Fotoluminescência a temperatura ambiente e baixas temperaturas e Transmitância difusa. As cerâmicas sinterizadas a laser apresentaram boa homogeneidade entre o centro e a borda e transmitância de 45 a 60% numa faixa espectral entre 400 a 800 nm, com apenas a presença de fase cristalina única, indexada como monoclínica para ambas as matrizes. Além disso, foi observado que todas as amostras apresentaram emissão característica da transição 4f65d1→4f7 do Eu2+ e as análises de fotoluminescência a baixa temperatura sugerem a ocupação do Eu2+ nos dois sítios do estrôncio não equivalentes. Ademais, foi constatado uma dependência no tempo de decaimento luminescente com a distribuição de ocupação do Eu2+ nesses sítios.

Nesta tese foi desenvolvido um estudo sistemático para estudar a evolução do crescimento defilmes dos óxidos metálicos, em função das concentrações do sal metálico e sacarose,acompanhado do processo de inversão da sacarose e o seu papel como agente quelante oucombustível com a aplicação da técnica Spray Pirolises. Evidenciou-se que a adição de sacarosena solução precursora produz variações nas propriedades estruturais, morfológicas e ópticas dosfilmes dos óxidos metálicos. Dois materiais tecnológicos fundamentais (V2O5 e ZnO) sãoescolhidos como sistemas modelo.Este trabalho investigou o efeito da sacarose no crescimento de filmes de V2O5 depositadospor spray pirólise a alta taxa de fluxo, nas propriedades estruturais e no estudo da evoluçãomorfológica de crescimento de filmes finos de pentóxido de vanádio cristalino. Os filmesproduzidos sem sacarose apresentaram as fases V4O9 e V2O5, com o uso da sacarose na soluçãoprecursora tivemos a eliminação da fase V4O9, acompanhado de um pequeno percentual da faseV3O7 e o crescimento significativo da fase V2O5. Observou-se um crescimento anisotrópico nasamostras C4T450S5 e C4T450S10 devido ao screw dislocations no plano (110) V2O5. Asimagens de MEV das amostras C4T450S (5, 10, 20) mostraram, em geral, formação de placasnas imagens, o que indicou a existência de lamelas paralelas à superfície devido ao crescimentoao longo da direção [001]. Um estudo sistemático do mecanismo de crescimento de filmes deóxidos de vanádio foi feito, focando o modelo Ostwald Ripening (OR) e os modelos de zona deestruturas presentes durante a formação de filmes do V2O5, mostrando que o crescimento dopentóxido de vanádio na superfície inicia-se com a formação do composto V4O9 fortementeorientado e uma fase amorfa. O uso da sacarose em solução, provavelmente nas formas deglicose e frutose, estaria agindo como um quelante e formando complexos com íons de vanádio.No caso do ZnO, relatamos a rota original para sintetizar filmes de óxido de zinco, baseadosem solução aquosa de sacarose. Sugerimos o mecanismo da sacarose com o nitrato de zinco,mostrando que forma uma reação entre a solução aquosa de sal Zn2+ e a sacarose, onde o saltem uma reação endotérmica com as moléculas de sacarose e durante a deposição dos filmessão submetidos a variações de temperaturas presumimos que ocorra uma combustão doprecursor sacarose-nitrato. A sacarose proporcionou o aumento da cristalinidade da fasedesejada hexagonal compacta wurtzita do ZnO, quebrando a forte orientação preferencialobservada nos filmes. O uso da sacarose permitiu a formação de uma variedade de estruturas(policristalina e texturizados), inclusive controlando gradualmente o crescimento do filme ao
longo do plano (002), quando associado ao tratamento annealing. A diminuição do estressecompressivo nos filmes preparados com variação de sacarose pode ser atribuída a mudança dasuperfície do filme de estrutura fusiforme à distribuição uniforme dos grãos na superfície. Osresultados mostraram que os níveis de defeitos encontrados nos filmes de ZnO foram totalmentereduzidos ou quase extintos em todas as amostras devido a adição de sacarose na soluçãoprecursora. O aparecimento forte e intenso da emissão UV e a emissão de nível profundo muitofraca nos espectros de FL indicando uma boa estrutura cristalina de todas as amostrasadicionados aos seus excelentes resultados do valor da energia de gap, transmitância,diminuição de defeitos estruturais e coeficientes de absorbância., at temperatures varying from 265°Cto 450°C, and at flow rate 3,000 ml.min-1
. Moreover, the control of the deposited films’ surface texture, it is assumed that sucrose is a chelatingagent able to keep the octahedral coordination of the vanadium complex, thus favoring further vanadiumpentoxide formation.

Cerâmicas de fosfato de cálcio são materiais importantes que estão em estudodevido às suas amplas aplicações biomédicas (ortopédicas, cura de defeitosósseos, etc.). Entre os fosfatos, a Hidroxiapatita (HAP), com fórmula químicaCa10(PO4)6(OH)2 e estrutura hexagonal (grupo espacial P63/m), apresentafortes semelhanças com os constituintes minerais dos ossos e dentes humanos.Graças à sua excelente biocompatibilidade e propriedades de osteointegração,a HAP tem recebido grande atenção. Muitos métodos são utilizados para asíntese da HAP e a escolha de um método particular e os parâmetros de sínteseinfluenciam as características morfológicas e estruturais finais do material. Estetrabalho tem como objetivo investigar a eficiência de uma nova rota, o métodosol-gel proteico, que emprega a água de coco verde como principal solvente paraos sais precursores, no lugar dos alcóxidos metálicos convencionais. A influênciadas temperaturas do tratamento térmico (600° a 900°C) e do pH da soluçãoprecursora foram investigadas. A reação ocorreu através da mistura de umasolução contendo Ca(NO3)2.4H2O (nitrato de cálcio tetrahidratado) na soluçãode (NH4).2HPO4 (fosfato de amônio bibásico). O pH foi controlado pela adiçãode hidróxido de amônio. A caracterização foi feita por Difração de Raios X (DRX),Espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDXRF), Espectroscopiade Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR), Espectroscopia Raman,Absorção Óptica (AO) por Reflectância Difusa, Espectroscopia deFotoluminescência na Região de Ultravioleta de Vácuo e Microscopia Eletrônicade Varredura (MEV). A partir dos resultados de DRX foi possível observar que opH da solução precursora e a temperatura do tratamento térmico influenciarama formação da HAP, e que há uma ligeira diferença na intensidade relativa dospicos principais da HAP indicando a presença de íons carbonato como impureza.O tamanho do cristalito e o grau de cristalinidade das amostras estudadascresceram, em geral, com o aumento da temperatura. Os resultados de EDXRFmostram a composição elementar das amostras, verificando a presença depossíveis contaminações. Os espectros de FT-IR confirmaram a presença dosgrupos funcionais esperados associados aos modos vibracionais característicosde HAP e também a presença de íons carbonato. Os espectros Raman mostramque, tanto a temperatura quanto a rota utilizada para a síntese, influenciam osmodos ativos no Raman típicos da HAP. Os estudos ópticos feitos via AbsorçãoÓptica (AO) e Espectroscopia de Fotoluminescência na Região de Ultravioletade Vácuo foram feitos com intuito de estudar as bandas de absorção e paradeterminar a energia de gap da HAP. As imagens de MEV mostraram que ostamanhos de partículas da HAP estão na faixa submicrométrica e há umavariação do formato das partículas com a mudança do pH das amostras.

A capacidade de determinar com precisão a composição de uma camada depigmento que é sobreposta em uma pintura, auxilia na identificação de modificaçõescomo alterações, intervenções ou falsificações em obras do patrimônio histórico. Adeterminação da espessura das camadas de policromia em objetos do patrimôniohistórico, artístico e cultural bem como as informações estratigráficas, trazemimportantes informações para historiadores da arte, conservadores e restauradores.Tradicionalmente o método utilizado para esse tipo de análise baseia-se no uso damicroscopia eletrônica, o que requer uma micro amostragem. Entretanto, a retirada deum pedaço, por menor que seja, de uma tela geralmente é proibitiva, devido o valorincalculável das obras. O uso da técnica da ED-FRX na determinação da composiçãoquímica e da espessura de multicamadas é empregada em patrimônios culturais, nadeterminação de espessura de camadas de douração de peças metálicas. Neste trabalhopropomos uma adaptação do método de Cesareo para que, de forma não invasiva,sejamos capazes de determinar a espessura da camada de policromia em obras de arte.Para isso, ima tela padrão foi produzida e o conjunto de 25 pigmentos utilizados naprodução da mesma foram caracterizados. Deste modo, Difração de raios X (X RD),Fluorescência de Raios X por Dispersão de Comprimento de Onda (WD-XRF) eFluorescência de Raios X por Dispersão de Energia (ED-XRF) foram aplicadas paracaracterizar os pigmentos.

Os dispositivos de filmes finos de Pt/Al2O3/Cu/Al2O3/ITO e Pt/ZnO/Cu/ITO ePt/ZnO/Cu/Pt foram fabricados utilizando um sistema de deposição pulverização catódica (DCe RF). Como eletrodo superior foi utilizado uma ponta de Pt e como eletrodo inferior foramutilizados ITO (comercial) e Pt depositada em vidro utilizando um sistema pulverizaçãocatódica DC. Medidas elétricas foram realizadas a fim de verificar a existência docomportamento de Comutação Resistiva. Curvas I x V foram realizadas a fim de testar areprodutibilidade do dispositivo, utilizando vários pontos por toda a amostra. Para o dispositivoPt/ZnO/Cu/Pt depositado em temperatura ambiente, nenhuma comutação resistiva foiencontrada. Apenas um comportamento de comutação Threshold (caráter não volátil) foi obtidopara a amostra Pt/ZnO/Cu/Pt fabricada com aquecimento durante a deposição do filme de ZnO.Já para o dispositivo Pt/ZnO/Cu/ITO foi encontrado o comportamento de comutação resistivaunipolar apenas na polarização negativa. Para os dispositivos baseados em Al2O3, a comutaçãoresistiva foi obtida também na polarização negativa. O modelo filamentar por migração devacâncias de oxigênio é sugerido para explicar o comportamento de comutação resistivaencontrado. As medidas de retenção dos dispositivos Pt/ZnO/Cu/ITO e Pt/Al2O3/Cu/Al2O3/ITOmostrou boa distinção entre os estados de alta e baixa resistência (razão ON/OFF), com opassar do tempo, o que evidencia o potencial destes dispositivos para serem aplicados emdispositivos de memória não volátil, RRAMs.

Em radioterapia, a falta de homogeneidade da dose no tumor pode ser
compensada usando os filtros físicos ou dinâmicos. Filtros dinâmicos foram
introduzidos para superar, principalmente, as limitações de angulação dos filtros
físicos. Mas para que os filtros dinâmicos sejam implementados na rotina clínica,
eles precisam passar por procedimentos de dosimetria e controle de qualidade. Para
isso, além das câmaras de ionização cilíndricas, convencionalmente empregadas
em dosimetria de feixes de radioterapia, existem detectores mais modernos que
possibilitam mapear em duas ou três dimensões as doses depositadas por esses
feixes. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de dois detectores
planares (MatriXX® e QA BeamChecker Plus®), e um volumétrico (ArcCHECK®) no
comissionamento de filtros dinâmicos, discutindo as vantagens e desvantagens do
uso de um detector com relação ao outro. Uma câmara de ionização cilíndrica foi
empregada para determinação da porcentagem de dose em profundidade e da dose
absorvida em água. Os dados obtidos com a câmara de ionização foram
comparados com o sistema de planejamento de tratamento (TPS), assim como as
distribuições de doses obtidas com o MatriXX e o ArcCHECK. A eficiência do
MatriXX foi investigada nos testes de simetria dos colimadores, linearidade da dose,
taxa de dose, perfis de dose em diferentes profundidades e fator filtro para
angulações de 10, 15, 20, 25, 30, 45 e 60o. A do ArcCHECK foi verificada no teste da influência da gravidade sobre os colimadores, simulando filtros de 30, 45 e 60o Para o QA BeamChecker Plus, a eficiência foi analisada no teste da constância do feixe utilizando filtros dinâmicos de 30, 45 e 60o. Em todos os testes de eficiência, esses três detectores apresentaram bons resultados, sendo adequados para o comissionamento dos filtros dinâmicos. As distribuições de dose mapeadas pelo MatriXX apresentaram boa concordância com as do TPS. No entanto, com o ArcCHECK essa concordância esteve fora dos limites considerados aceitáveis.

A utilização de dosímetros é imprescindível em práticas que envolvam o uso de radiação
ionizante, especialmente, na área de radiodiagnóstico e radioterapia. Esta ferramenta permite o
controle de qualidade, registro e avaliação da exposição de entrada no interior do corpo durante
um tratamento. No entanto, nenhum dos dosímetros, atualmente disponíveis, possibilita a
medição de dose com precisão em vastas áreas do corpo humano ou em superfícies com
configurações irregulares. Sendo assim, no intuito de melhorar as ferramentas dosimétricas,
este trabalho investigou o desenvolvimento de filmes dosimétricos flexíveis e impermeáveis,
com o cloreto de polivinila (PVC) como matriz polimérica, carregado com micro cristais
MgB4O7:Ce,Li, produzidos por síntese do estado sólido e emissores de luminescência
opticamente estimulada (OSL). Estes cristais foram inseridos em matrizes plásticas com
diferentes tamanhos de grãos e espessura, a fim de verificar seu comportamento dosimétrico.
Avaliou-se alguns dos possíveis solventes para a produção dos filmes, observando seus efeitos
sobre os cristais quanto a emissão OSL. Propriedades estruturais foram analisadas por difração
de raio X, antes e depois da ação química de cada solvente. A sensibilidade dos filmes a doses
de radiação também foi verificada. Desta maneira, os resultados mostraram que dentre os
solventes analisados, a solução acetona-benzeno é a mais favorável para a produção dos filmes,
por não ocasionar grandes mudanças na estrutura e nas propriedades luminescentes dos cristais.
Além disso, os resultados têm mostrado que estes filmes podem contribuir de maneira
significativa para produção de novos dosímetros 2D favoráveis a medições de doses próximos
à superfície da pele.

Os efeitos quânticos devido á inserção dos íons de Cu e Ag nos sítios do Li na matriz cristalina do Li2B4O7 foram investigados por meio de cálculos de primeiros princípios ao nível da Teoria do Funcional da Densidade. Os defeitos Cu e Ag foram considerados em vários estados de carga, com o objetivo de simular situações de captura de elétrons ou de buracos e, em todos os casos, os cristais defeituosos foram computacionalmente relaxados, as ligações químicas entre Cu – O e Ag – O cuidadosamente analisadas e as estruturas locais em torno dos defeitos precisamente determinadas. Descobriu-se que os defeitos perturbam amplamente suas vizinhanças e que os centros Cu1+ e Ag1+ exibem um deslocamento significativo a partir da posição inicial do Li, que se torna especialmente mais acentuado para os defeitos Cu0 e Ag0. Apenas os centros Cu2+ e Ag2+ se estabilizam no sítio substitucional do Li. Os resultados das energias de formação dos defeitos demonstram que os centros Cu1+, Cu0, Ag1+ e Ag0 são os mais estáveis. Cálculos de estrutura eletrônica revelam que os íons Cu e Ag introduzem os estados d e s dentro do gap, cujas energias e ocupações dependem fortemente do estado de carga do defeito. Os espectros ópticos experimentais são bem reproduzidos pelos espectros dos centros Cu1+ e Ag1+, levando-se à conclusão de que somente os referidos centros (Cu1+ e Ag1+) são formados no composto não-irradiado. No caso do composto irradiado, o presente estudo prevê a formação dos defeitos intersticiais Cu0, fato que deve alterar significativamente a absorção e emissão do material, bem como demonstra a presença de novos picos de absorção associados aos centros intersticiais Ag0 e substitucionais Ag2+, os quais descrevem razoavelmente bem o espectro experimental.

Neste trabalho, investigamos através de estudos arqueométricos a composição
mineralógica dos fragmentos de cerâmica dos sítios arqueológicos do Conjunto
Villas e São João, localizados na macrorregião do Médio Solimões, Amazonas,
Brasil. Análises arqueométricas de pastas são fundamentais para a classificação e
caracterização de cerâmicas, fornecendo dados relevantes sobre sua produção,
função e significado social. Os materiais cerâmicos foram estudados por
espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR),
fluorescência de raios X por dispersão de energia (ED-XRF), difração de raios X
(XRD), analises térmicas (DTA/TG) e microscopia eletrônica de varredura (MEV)
com dispersão de energia de raios X (EDS). Com estas técnicas foram detectados
a presença de antiplásticos cauixi e caraipé, composição elementar óxidos de: Al,
Si, K Ca, Ti e Fe e alguns elementos minoritários. A fases cristalinas identificadas
foram: quartzo, hematita, caulinita, anatase, dolomita e illita-muscovita, sendo que
kaolinita, foi encontrado com maior frequência nos espectros de sedimentos
impregnado nas cerâmicas. Os resultados obtidos neste trabalho contribuirão com
a comunidade cientifica acrescentando informações sobre artefatos analisados, de
forma que, seja possível um melhor entendimento das antigas civilizações que
foram pertencentes a região Amazônica.

Diariamente recebemos pequenas doses de radiação por meio de nossa dieta, que do ponto de
vista clínico não são prejudiciais à saúde. Contudo, a incorporação frequente de radionuclídeos
através de ingestão de água e/ou alimentos pode elevar esses níveis dentro do corpo. Assim,
alimentos cultivados em solos de alto background, como por exemplo, no entorno de minas de
urânio, podem ser potenciais agentes de risco. O consumo desses produtos pode induzir danos
que, quando acumulados, podem evoluírem para uma carcinogênese. Neste trabalho, buscou-
se avaliar o potencial de baixas concentrações de radionuclídeos promoverem mutações
radioinduzidas. Foi dado ênfase aos radionuclídeos 238U, 232Th e 40K, pois essas espécies são as
que mais contribuem para os níveis de radioatividade ambiental. Para tanto, raízes de alface e
de cebola foram cultivadas em placa de Petri por 3 e 7 dias, respectivamente, na presença de
estéril1 de urânio. Esse é o tempo intrínseco para germinação e obtenção de raízes para cada
uma dessas plantas. As células de cebola são consideradas como um bioindicador2 universal
pois reportam uma concordância de 71% a 91,5% com os testes realizados com células de
mamíferos, além de conservarem uma boa concordância com os efeitos observados em células
de sangue periférico humano. A concentração de atividade na amostra de estéril foi obtida por
meio de espectrometria gama de alta resolução, sendo encontrados valores compatíveis com os
de regiões de baixos backgrounds. Análises por Espectroscopia no Infravermelho com
Transformada de Fourier foram feitas nas raízes de ambos os bioindicadores para detectar
alterações/ degradações estruturais decorrentes da exposição à radiação ionizante ou de uma
possível incorporação de radionuclídeos. Os danos celulares foram investigados por meio do
teste de micronúcleo, técnica recomendada pela IAEA (acrônimo de International Atomic
Energy Agency) para avaliar mutação radioinduzida. Os resultados demonstraram que para
ambos os bioindicadores houve uma incidência de danos relativamente alta, razão pela qual,
acredita-se que tenham sido induzidos principalmente por radiação alfa. Os espectros de
infravermelho não indicam a presença de urânio. Isso, por sua vez, já era esperado, pois os seus
valores estão na faixa de μg. g-1 para todas as concentrações de estéril empregadas. Este estudo
conclui que mesmo para concentrações baixas, a exposição frequente à radionuclídeos naturais
pode desencadear complicações futuras.

Neste trabalho, foram estudadas teoricamente as propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas da manganita hexagonal multiferróica LuMnO3. Para esse composto, foram simuladas as estruturas cristalinas com grupos espaciais cristalográficos (GEC's) P63cm e P63. Foi empregado o formalismo da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) utilizado o método de cálculo de estrutura eletrônica denominada de Full Potential Linearized Augmented Plane Wave (FP-LAPW) implementado no código Elk. Os efeitos de troca e correlação eletrônica foram simulados através da LSDA. Para melhorar a descrição desses efeitos, foi empregado o método +U (LSDA+U). Avaliação do método +U mais apropriado foi realizado. Primeiro, para os GEC's P63cm e P63, foram simuladas três configurações magnéticas colineares: ferromagnética (FM), antiferromagnética do tipo A (A-AFM) e do tipo G (G-AFM). De acordo com os resultados, o grupo espacial P63cm com a configuração magnética G-AFM é a energeticamente favorável. Este resultado foi independente da aplicação dos métodos LSDA ou LSDA+U. Na segunda etapa dos cálculos, para os dois GEC's, foram simuladas as configurações de spin não colineares do tipo Γ2, Γ3, Γ4 e Γ3+Γ4. Nessas simulações foi empregado apenas o método LSDA. Novamente, obteve-se que o GEC P63cm é o estado fundamental para o composto. Entre as configurações magnéticas simuladas, a de menor energia foi a Γ3+Γ4. A energia de band gap encontrada para essa configuração de spin é subestimada (0,7 eV) em relação ao valor experimental (1,1 eV). Porém, o momento magnético calculado (3,1µB) concordou bem com o valor experimental (3,3µB). Espera-se obter uma descrição mais apropriada da energia de band gap do composto com a aplicação do método LSDA+U, como foi obtido no caso das estruturas magnéticas colineares (G-AFM).

O Bi12GeO20 (BGO) pertence à família de cristais silenitas do tipo BMO, onde M = Ge, Si, Ti. Tais compostos apresentam um notável efeito fotorrefrativo e por isso são utilizados no desenvolvimento de tecnologias de armazenamento de informações e imagens, holografia, ampliação de sinais luminosos e interferometria dinâmica. Uma das estratégias utilizadas para potencializar as propriedades de interesse dessas silenitas é a dopagem. Os defeitos podem criar centros fotorrefrativos na matriz, introduzindo níveis de energias dentro do gap e influenciando nas propriedades eletrônicas e ópticas das silenitas. Trabalhos experimentais relataram um comportamento curioso ao se utilizar íons de metais de transição (TMI) como dopantes. A maior parte dos TMIs, incluindo o Cr, são alocados no sítio de alta simetria Ge4+, com exceção do Cu2+ que se insere na matriz no sítio de baixa simetria do Bi3+. Esse é um fato surpreendente devido à diferença entre raios iônicos e estados de carga dos dopantes e do íon substitucional Ge4+. Neste trabalho foi utilizado o método LAPW, baseado na teoria DFT e implementado no programa WIEN2k, para estudar as propriedades eletrônicas, estruturais e energéticas do BGO puro e dopado com íons de cromo. Os cálculos foram executados para sistemas neutros e carregados. As aproximações para os efeitos de correlação e troca foram feitas através dos potenciais GGA-PBE e mBJ. Foram realizados cálculos de otimização de parâmetro de rede, relaxação de posições atômicas, densidade de estados, carga de Bader e energias de formação de defeito. Foi possível encontrar o parâmetro de rede, a energia de gap do BGO puro, analisar a forma como a vizinhança do sítio substitucional se comporta com a presença do defeito e encontrar os estados que populam as bandas de valência e condução dos casos estudados. Esses dados foram levados em conta para aferir a valência dos íons. Os resultados das modelagens mostraram que o Cr prefere se acomodar na matriz do BGO com valências Cr3+/4+. O sítio de acomodação preferencial do Cr3+ é o Bi3+, o que vai de encontro ao que foi relatado experimentalmente na literatura.

Neste trabalho foram investigados os efeitos provocados, em razão das concentrações de glicose e do co-dopante, nas propriedades estruturais e ópticas do composto Y3Al5O12 (YAG), dopado com terra rara (TR). Para isso, foram produzidas amostras de YAG, em pó, dopadas com os íons Eu3+, Ce3+ e Tb3+ (YAG:Eu3+, YAG:Ce3+ e YAG:Tb3+), variando a concentração de glicose, com a finalidade de estudar o efeito da glicose nesses compostos. Também foram produzidas amostras YAG dopadas com Eu3+ e co-dopadas com várias concentrações de Sr2+ (YAG:Eu3+,Sr2+) , mantendo-se fixa a quantidade de glicose, com o propósito de investigar o papel do co-dopante nesse material. Para produzir as amostras foi utilizado o método sol-gel modificado. A caracterização estrutural foi feita através técnica de difração de raios X (DRX) e a caracterização óptica por meio de medidas de fotoluminescência (FL). Os resultados de DRX mostraram que o método utilizado foi bastante eficiente para a obtenção dos compostos desejados com fase única. Por meio do refinamento Rietveld e da equação de Scherrer o tamanho dos cristalitos foi estimado, apresentando valores nanométricos. Para os compostos YAG:Eu3+, o tamanho do cristalito não foi influenciado pela concentração de glicose, mas para os YAG:Ce3+ e YAG:Tb3+ a mudança na concentração de glicose alterou o tamanho do cristalito. Já as amostras YAG:Eu3+,Sr2+, o tamanho do cristalito mudou em razão da quantidade do co-dopante. Nos espectros de excitação de FL dos compostos YAG:Eu3+ e YAG:Eu3+,Sr2+ foi observado uma intensa banda larga em torno de 220 nm, atribuída a interação entre o Eu3+ e o O2-, conhecida como banda de transferência de carga. Já os espectros de excitação dos YAG:Ce3+ e YAG:Tb3+ exibiram bandas centradas em 451 nm e 273 nm, respectivamente, que são atribuídas a transições 4f → 5d de cada dopante. Os espectros de emissão dos YAG:Eu3+ e YAG:Eu3+,Sr2+ exibiram a banda mais intensa em torno de 592 nm, que é atribuída a transição 5D0 → 7F1. Para o YAG:Ce3+, os espectros de emissão apresentaram uma banda larga e intensa em torno de 525 nm, que é atribuída a sobreposição de duas transições característica do íon Ce3+. Já os espectros de emissão do YAG:Tb3+ exibiram bandas intensas, típicas do íon, em duas regiões: na região do azul e do verde. O pico mais intenso está localizado na região do azul, em torno 385 nm, atribuído a transição 5D3 → 7F6. Foi observado que, a variação da concentração de glicose modificou os espectros de FT de todas as amostras YAG:TR3+, como também a concentração de Sr2+ alterou os espectros das YAG:Eu3+,Sr2+.

Cenários clínicos para cirurgia de fratura por compressão da vértebra foram virtualmente modelados para estimar valores de dose equivalente, efetiva e risco de câncer normalizados pelo PKA (Produto Kerma Área) para o paciente e cirurgião. Esta cirurgia é conhecida como cifoplastia e envolve o uso do arco C, o qual fornece imagens em tempo real e dá suporte para o cirurgião durante a manipulação das agulhas e entrega de cimento cirúrgico dentro da vértebra fraturada. O código de transporte de radiação utilizado foi o MCNPX (Monte Carlo N-Particle eXtended) e duas duplas de simuladores antropomórficos virtuais: UFHADM e UFHADF (University of Florida Hybrid ADult Male/Female). Foram simuladas duas projeções com sete tensões de voltagem de tubo para cada uma. No mesmo cenário foi calculado PKA na saída do tubo, proporcionando o cálculo dos coeficientes de conversão (E/PKA, H_T/PKA e RC/PKA). A partir do conhecimento de valores experimentais de PKA e dos resultados apresentados neste estudo, foi possível estimar valores absolutos de dose equivalente, efetiva e risco de câncer para diferentes condições de exposição. Neste trabalho foram desenvolvidos cenários com e sem a mesa cirúrgica, para comparação com os dados já existentes na literatura. A ausência da cama no cenário promoveu uma diferença de 56% nas doses efetivas de pacientes em relação aos cenários calculados com a cama. Com relação ao cirurgião, considerando todas as projeções, o uso dos equipamentos de proteção pessoal reduziu a dose efetiva, em média, entre 66-68%; enquanto o uso do saiote reduziu entre 2-5% esta mesma grandeza. Em relação ao estudo de risco de câncer, o cólon e pulmão apresentaram-se como órgão de maior risco para o paciente e médico cirurgião, respectivamente. Para o simulador submetido a cirurgia de cifoplastia, considerando um feixe de 70 kVp e PKA de 5,5 Gy.cm², foi calculado um coeficiente de risco efetivo de 3,77 Gy^-1.cm^-2. Para estas condições estimou-se 21 mortes por câncer, considerando um universo de 10⁶ casos. Todas essas variações enfatizam a importância da elaboração de cenários virtuais que se assemelham a cenários clínicos, gerando valores de E/PKA, H_T/PKA e RC/PKA mais próximos dos valores reais.

Neste trabalho foi realizado um estudo das propriedades estruturais e magnéticas em nanopartículas de magnetita (Fe3O4) e nanoestruturas de Fe3O4@Ag com 1, 5 e 10 % de prata (Ag), sintetizadas pelos métodos de decomposição térmica (DT) e de co-precipitação (CP). As amostras foram caracterizadas estruturalmente através de medidas de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Todos os padrões de DRX indicam a presença da fase cristalina do Fe3O4 e para as amostras onde foi inserida a Ag há presença de duas fases, uma referente ao Fe3O4 e outra a Ag. O tamanho médio dos cristalitos estimados utilizando a largura à meia altura dos picos de DRX e a equação de Scherrer mostra que as nanoestruturas não sofreram alterações consideráveis de tamanho após o acréscimo da Ag, mesmo com o aumento da concentração de Ag para ambos os métodos. As imagens de MET (feitas apenas nas amostras obtidas via DT) revelam que as nanoestruturas apresentam formato praticamente esféricos e com tamanhos médios de 3 a 4 nm, que estão de acordo com os estimados por DRX. As análises termogravimétricas foram utilizadas para estimar as perdas de massa de orgânicos presente nas amostras, para realização da normalização das medidas de magnetização. A caracterização magnética foi feita através de medidas de magnetização em função do campo magnético (MvsH) e da temperatura no modo Zero Field Cooling – Field Cooling (ZFC/FC). Estas medidas indicam que as amostras apresentam um comportamento superparamagnético a partir de 220 K. A realização de ajustes nas curvas ZFC/FC permitiu verificar que a constante de anisotropia magnética diminui com a concentração de Ag. Também foram realizadas medidas de hipertermia magnética nas amostras sintetizadas via CP e através das análises foi estimada a taxa de absorção específica (SAR), com valores entre 8 e 40 W/g.

Materiais que apresentam propriedades ópticas vêm sendo bastante estudados devido a sua ampla aplicabilidade, dentre eles estão a família dos aluminatos (Aluminato de Bário, Cálcio e Estrôncio), alguns desses materiais quando dopados com certos íons, principalmente os terras raras, são capazes de converter radiação ionizante em emissão no visível, um material que pode apresentar tal fenômeno é o aluminato de Bário quando dopado com Cério e/ou Manganês, material esse, objeto de estudo no presente trabalho.

O método de síntese se deu pela rota sol-gel via PVA, por apresentar algumas vantagens como a simplicidade metodológica, uma boa homogeneidade, controle em fases do processo, etc. Na primeira parte deste trabalho foram estudadas as propriedades estruturais do aluminato de Bário não dopado na estequiométrica 1:2:4 (BaAl₂O₄) variando o pH de 1 ao 4 e a temperatura de síntese de 600°C à 1100°C por 5h, definindo assim a melhor condição de pH, temperatura e tempo de síntese para a produção das amostras dopadas (Ce, Mn, Ce e Mn). As caracterizações estruturais das amostras foram realizadas através de técnicas de Analise Térmica Diferencial e Termogravimetria (DTA/TG) mostrando os eventos térmicos que ocorriam durante a variação de temperatura, difração de raios X (DRX) permitindo encontrar as fases presentes no material e consequentemente sabermos em quais condições foi obtida a fase única, que neste caso é a 1100°C por 5h na amostra de pH 2 e o refinamento Rietveld possibilitando analisar a quantidade em porcentagem de cada fase em uma determinada amostra.

Para a última parte do trabalho foi realizado um estudo das propriedades ópticas dos materiais dopados através das medidas de XANES e XEOL a fim de descobrir a valência dos íons dopantes (Ce^3+,4+ e Mn^2+,3+) e o seu comportamento com o aumento da energia dos fótons incidentes, com o auxílio de espectrômetro também foi possível plotar um gráfico 3D (emissão versus energia de excitação versus intensidade) para analisarmos as transições que ocorrem, e em qual região espectral o material emite.

Neste trabalho estudamos as propriedades estruturais e magnéticas de nanopartículas de CeO2 pura e dopadas com metais de transição (MT: Mn, Cr, Co e Fe) em diferentes concentrações obtidas pelo método de co-precipitação e de síntese hidrotérmica. Resultados de difração de raios X (DRX) aliados ao método de refinamento Rietveld indicam a formação de uma única fase isomorfa ao CeO2, cujos tamanhos médios das nanopartículas variam entre 7 e 13 nm quando sintetizadas por co-precipitação e entre 8 e 12 nm quando obtidas por síntese hidrotérmica. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão (MET) das amostras dopadas com 10% dos metais de transição mostram a presença de partículas com morfologia tendendo à esferas e tamanhos médios das partículas de acordo com os tamanhos estimados por DRX. Através de medidas de absorção na região do ultravioleta ao visível (UV-vis) estimamos o gap optoeletrônico das amostras, os quais variam entre 2,87 e 3,44 eV. Resultados das medidas de magnetização em função temperatura (MvsT) usando a lei de Curie-Weiss indicam que o número de íons paramagnéticos por molécula cresce de forma sistemática com o aumento da concentração de Mn nos dois métodos de síntese. Já para o caso das amostras dopadas com 10% do MT, esse número obedece a seguinte ordem Mn˂Fe˂Cr˂Co para o sistema obtido por co-precipitação e Co˂Cr˂Mn˂Fe para o sistema obtido por síntese hidrotérmica, ambos considerando a configuração de estado spin puro. Medidas de magnetização em função do campo magnético (MvsH) mostram que as nanopartículas apresentam um possível ordenamento ferromagnético fraco em 5K e um comportamento típico de um material paramagnético acima de 200K

Neste trabalho foi investigado o desempenho de nanocristais de Y2O3 de três tamanhos diferentes (17, 28 e 36 nm) dopados com 2% de Er3+ como nanotermômetros. Os estudos espectroscópicos foram realizados excitando as amostras com um laser de diodo CW, emitindo no comprimento de onda de 800 nm e medindo os seus espectros de emissão submetendo-as a diferentes temperaturas. Nesses sistemas, o princípio básico de funcionamento do sensor é a variação da razão da intensidade de fluorescência (RIF) proveniente dos seguintes pares de níveis 2H11/2 e 4S3/2, 2H11/2 e 4F9/2, e 4S3/2 e 4F9/2 dos íons de érbio com a temperatura da amostra. A partir das curvas obtidas, foi possível obter os parâmetros característicos dos sensores e suas respectivas sensibilidades. Verificamos que a sensibilidade do sensor de temperatura usando esses cristais é bastante elevada e que essa grandeza depende fortemente do tamanho do cristalito. Para nanotermômetros baseados na RIF entre os níveis termicamente acoplados (2H11/2, 4S3/2), a sensibilidade é maior para nanocristais de maior tamanho. Por outro lado, quando usa-se a RIF entre os níveis emissores não acoplados termicamente (2H11/2 , 4F9/2), a sensibilidade mais alta é obtida para os nanocristais de menor dimensão. Foi apresentado também uma proposta de uma nova metodologia, que possibilitou a obtenção de sensores de temperatura com alta sensibilidade e estável por um grande intervalo de temperatura. Os resultados obtidos indicam que nanocristais de ítria dopados com érbio são muito promissores para sensoriamento térmico em nanoescala.

Aspectos como relativa facilidade de produção e possibilidade de se obter materiais com
número atômico efetivo próximo ao do tecido mole humano, bem como perspectivas de
aplicações que vão desde o uso em dosimetria 2D até estimativas de dose em tempo real,
são alguns dos atrativos ao estudo de vidros boratos com uso de técnicas como a
luminescência opticamente estimulada (OSL). Entretanto, esta classe de vidros pode
apresentar elevada higroscopicidade, que é uma desvantagem significativa no que diz
respeito à possível aplicação prática como dosímetros. Neste trabalho, foram avaliadas
características luminescentes de alguns vidros boratos com modificadores na busca de
uma matriz mais sensível a radiação e menos higroscópica. Foram estudadas as matrizes
20Li2O - yX – (80-y)B2O3 (mol%) [X = K2O(LKB), MgO (LMB) ou CaO (LCB); y = 10,
15, 20, 25 ou 30]. Os vidros produzidos pelo método de resfriamento rápido foram
inicialmente caracterizados com uso da difratometria de raios X (DRX) e análise térmica
diferencial (DTA), bem como sua higroscopicidade foi avaliada. Análises dosimétricas
mostraram maior sensibilidade da matriz LKB em relação às demais, sendo também a
mais higroscópica. As composições L30MB e L30CB, mesmo exibindo diferenças em
termos da intensidade luminosa emitida, apresentaram formas de decaimento OSL
similares, o que traz implícita a relação existente entre as seções de choque de
fotoionização dos centros metaestáveis envolvidos. As composições L10KB e L15KB se
destacaram, dentre todas as demais, no que se refere à emissão luminosa. O L10KB foi
mais sensível quando se considerava o sinal integrado em 40 s de medida e o L15KB
quando se considerava a emissão nos primeiros 0,16 s. Escolheu-se a matriz L15KB para
adicionar diferentes proporções de Al2O3 e Ag a fim de se analisar a interferência destes
nas características do sinal OSL apresentado. Medidas de fluorescência de raios X
mostraram a presença espúria de silício nas amostras com prata. A adição de prata
intensificou consideravelmente o sinal OSL, ao passo que em medidas de
termoluminescência este sinal foi reduzido em relação à amostra com adição apenas de
alumina. Foi possível associar a componente de decaimento rápida do sinal OSL com
armadilhas instáveis a pré-aquecimentos na faixa entre 50 e 200 oC.

Nesse trabalho foi realizado um estudo baseado na teoria do funcional da densidade das propriedades eletrônicas e magnéticas da manganita hexagonal multiferroica HoMnO3. Foram realizados cálculos com e sem a inclusão da interação spin-órbita utilizando o método full potential linearized augmented plane wave. Os efeitos de troca e correlação eletrônica foram aproximados via a generalized gradient approximation (GGA) e o método “+U” (ou GGA+U). É sabido que o magnetismo no HoMnO3 é devido aos estados 3d4 do Mn e 4f10 do Ho. Além disso, há consenso que a ordem magnética na sub-rede do Mn é não colinear devido aos momentos magnéticos (𝜇⃗) arranjados triangularmente no plano a-b do cristal. No caso dos 𝜇⃗ dos átomos de Ho, o arranjo é colinear e com 𝜇⃗ paralelos ao eixo c-cristalino. Porém, devido à complexidade da simetria cristalina e das variedades de íons magnéticos no material, a literatura ainda não chegou a um consenso quanto ao ordenamento magnético do estado fundamental deles (antiferromagnético – AFM, ferromagnético – FM ou uma combinação dos dois), bem como nas magnitudes dos 𝜇⃗. Neste trabalho, os principais objetivos foram: (1) avaliar a ordem magnética na sub-rede do Ho que corresponde ao estado fundamental magnético, (2) obter os valores dos respectivos 𝜇⃗ atômicos e (3) descrever a estrutura eletrônica do composto. Das nove estruturas magnéticas diferentes que foram simuladas, quatro delas são apresentados com maiores detalhes. Essas são resultado da combinação de duas possíveis configurações de spins colineares para o Mn (AFM do tipo A, A-AFM, e do tipo G, G-AFM) e duas para o Ho (FM e A-AFM). Observou-se que, dentre essas, a configuração de menor energia é aquela onde o Mn está arranjado segundo o tipo G – AFM e o Ho no tipo A – AFM. Esse resultado concorda com a previsão de um dos experimentos no que diz respeito à ordem na sub-rede do Ho. Porém, os valores dos μ calculados para os átomos de Ho não concordaram. Verificou-se que existe uma estreita relação entre a ordem magnética simulada e a estrutura eletrônica. Em especial, o band gap para as ordens magnéticas menos favoráveis energeticamente tende a deixar o composto com caráter metálico o que não é esperado experimentalmente. O HoMnO3 em estudo é um semicondutor cuja energia de gap óptico é aproximadamente de 1,7 eV. Empregando um U = 3,0 eV nos estados 3d do Mn e 4f do Ho, obtém-se uma energia de band gap de 1,29 eV. Para avaliar a estrutura eletrônica mais detalhadamente, realizaram-se cálculos de densidade de estados total e parciais, onde foi possível notar que os estados 4f do Ho hibridizados com os 2p dos O’s predominam no top da banda de valência e fundo da banda de condução do material.

O presente estudo apresenta à sintetização, caracterização estrutural e óptica do
Aluminato de Lítio (LiAl5O8) puro e dopado com íons Lantanídeos trivalentes (Ln3+ =
Ce3+, Eu3+ ou Tb3+). Os Aluminatos de Lítio puro e dopados foram produzidos através
da rota de síntese via Sol-gel, utilizando Glicose anidra como agente polimerizador. A aná-
lise estrutural foi realizada por meio da Difração de raios-X (DRX), Renamento Rietefeld
e óptica através da espectroscopia Fotoluminescente. Os padrões de DRX evidenciaram
de maneira signicativa a formação da fase cristalina desejada, estando em conformidade
com o padrão teórico proposto por Famery et al.. Com base nos DRX e através da
equação Scherrer, estima-se que todas as amostras produzidas neste estudo apresentamse
com dimensões nanométricas. Mediante o Renamento Rietefeld, vericou-se que o
desvio estequiométrico de Lítio assim como à introdução do íon dopante não ocasionaram
mudanças de grande relevância na formação estrutural do LiAl5O8. O estudo Fotoluminescente
do LiAl5O8 puro e dopado com Ce3+, Eu3+ ou Tb3+, para as amostras com e
sem desvio de estequiometria de Lítio foram realizados através dos espectros de excitação
e emissão. Os espectros de excitação e emissão do LiAl5O8 puro apresentaram-se com
bandas largas e de grande intensidade, todas atribuídas ao íon Fe3+. A presença do Ferro
é atribuída a sua existência nos reagentes precursores. Os espectros de excitação do Ce3+,
Eu3+ ou Tb3+, apresentam-se na forma de uma banda larga com alta intensidade e comprimentos
de onda de maior intensidade de excitação na região do ultravioleta (240-290
nm), todas devidamente atribuídas as transições interconguracionais especícas de cada
íon dopante, sendo para os íons Ce3+ e Tb3+ oriunda da transição 4f!5d, e para o íon
Eu3+ devido à transferência de carga entre o Oxigênio e o Európio. Já os espectros de
emissão, exibiram alta intensidade de emissão nas cores azul proveniente do Ce3+, vermelho
devido a utilização do íon Eu3+ e verde oriundo do dopante Tb3+. Com base, nos
espectros de emissão e pelos diagramas de cromaticidade, constatou-se que a realização
do desvio estequiométrico de Lítio inuência quantitativamente na formação espectral,
motivando uma variação nas coordenadas de cromaticidade. Isto determina a mudança
na cor de emissão do material, ou seja, a variação da estequiometria de Lítio proporciona
de maneira signicativa mudanças nas propriedades ópticas do LiAl5O8 quando dopado.
Portanto, obteve-se como resultado materiais com o mesmo padrão estrutural, capazes de
emitir em diferentes faixas de cores na região do azul, vermelho e verde, quando expostos
a radiação ultravioleta.

Neste trabalho de pesquisa detalhamos o m´etodo de acoplamento magnetoel´astico no qual o termo el´astico ´e absorvido pelo termo de troca possibilitando obter contribui¸c˜oes adicionais, ∆Sadd, `a varia¸c˜ao de entropia total, por meio da dependˆencia do parˆametro de troca η(T, H, P). Com esta finalidade, se propˆos a dependˆencia do m´odulo de volume com a temperatura, B(T), para o caso linear (caso-L) e do tipo Wachtman (caso-W), verifi- cando assim que a varia¸c˜ao de entropia total, ∆SMaxwell, ´e a soma da varia¸c˜ao de entropia convencional, ∆Sconv, com a contribui¸c˜ao adicional, ou seja, ∆SMaxwell = ∆Sconv +∆Sadd. Al´em disso, analisou-se: i) a a¸c˜ao da press˜ao hidrost´atica nas propriedades magn´eticas e magnetocal´oricas para ambos casos-L e -W, onde verificou-se uma redu¸c˜ao na temperatura de transi¸c˜ao, TC, uma mudan¸ca na natureza da transi¸c˜ao magn´etica e o aumento na intensidade do efeito magnetocal´orico, ∆Siso, mantendo a ´area sob as curvas constante, com o aumento da press˜ao; ii) a a¸c˜ao do campo magn´etico nas propriedades barocal´oricas, onde constatou-se um aumento em TC e uma redu¸c˜ao do efeito barocal´orico, ∆S bar iso , mantendo a ´area sob as curvas constante, com o aumento do campo magn´etico, verificando assim que o efeito barocal´orico ´e energeticamente mais eficiente sob a¸c˜ao de baixos campos do que o efeito magnetocal´orico; e iii) a a¸c˜ao do campo magn´etico e da press˜ao de forma simultˆanea, verificando uma forma alternativa de potencializar o efeito magnetocal´orico para uma larga faixa de temperatura, sendo poss´ıvel aplicar os resultados a outros sistemas, al´em do MnAs e seus parentes. Por fim, apresentou-se uma exten¸c˜ao do modelo de Kubo e Ohata, similar ao de Bean-Rodbell, para as manganitas, La1−xCaxMnO3 e La2/3(Ca1−xSrx)1/3MnO3, em presen¸ca de campo magn´etico, descrevendo assim as suas propriedades magn´eticas, magnetocal´oricas e estruturais, por meio de grandezas como: magnetiza¸c˜ao, varia¸c˜ao de entropia magn´etica, deforma¸c˜ao, energia de dupla troca e largura da banda de condu¸c˜ao dos el´etrons eg, evidˆenciando desta forma, a conectividade entre essas grandezas na descri¸c˜ao das propriedades f´ısicas desse compostos e apresentando um modelo alternativo no estudo te´orico destas manganitas de Lantˆanio.

As técnicas que utilizam raios X como forma de excitação de amostras com o intuito de,
através da análise da interação, obter propriedades microscópicas tem sido amplamente discutidos
e desenvolvida ao longo do último século. Dentre essas técnicas encontram-se técnicas
bastante conhecidas, como no caso da difratometria de raios X (DRX) e a espectroscopia de
fluorescência de raios X (FRX). Esta última tem sido usada principalmente como análise química
elementa. No entanto, graças à evolução tecnológica mais ou menos das últimas quatro a
cinco décadas, outras métodos de análise, têm sido debatidas à mesma. Um desses métodos se
refere à análise de espessuras e composição de filmes sejam espessos (recobrimentos) ou finos
(filmes finos). Uma outra possibilidade tem a ver com a interpretação de um dos efeitos mais
fundamentais da natureza eletromagnética, o efeito Compton. A análise da interação dos raios
X com um material do ponto de vista do comportamento do perfil Compton tem sido explorada
desde a década de 30 do último século, todavia, apenas na década de 70 devido a avanços
tecnológicos como o surgimento dos síncrotrons o interesse nesse elemento fenomenológico
tornou-se mais efetivo. Nesse trabalho explora-se a interpretação do efeito Compton através da
excitação de amostras com raios X de um equipamento de FRX tradicional (Tubo de Rodio,
2700W de potência), modelo S4Pioneer da marca Bruker como forma de avaliação do teor de
carbono em amostras oriundas da indústria de petróleo. Para tanto esse trabalho conta com a
análise de 3 amostras de Coque e 7 amostras de Óleos no intuído de validar rotinas de computação
previamente desenvolvidas dentro do pacote IIL, que originou softwares de interesse como
o IILXRF2012, o IILXRR2012 e agora o IILCOMPTON. Uma excelente relação experimental
teórica foi obtida, embora o desenvolvimento deva ser constantemente mantido.

Nos últimos anos, o uso de rotas de síntese com baixo impacto ambiental vem despontando como um diferencial e sendo largamente proposta pela comunidade cientifica para a produção de vários materiais. Neste cenário, processos sol-gel modificados tem ganhado evidência por utilizar agentes alternativos em substituição aos alcóxidos metálicos empregados no método convencional. A rota de síntese proposta neste trabalho é uma das vertentes do sol-gel modificado, pois explora a capacidade de complexação da matéria orgânica natural (MON) contida em água de rio para a produção de nanomateriais. O presente trabalho aborda o desenvolvimento dessa nova rota de síntese ecologicamente amigável para a produção de nanopartículas de óxido de ítrio puro e dopado com neodímio. O Y2O3 (ou ítria) apresenta algumas propriedades físicas e químicas particularmente interessantes para inúmeras aplicações tecnológicas como band gap largo, baixa energia de fônons, alta estabilidade térmica, e ainda é considerada uma excelente matriz hospedeira para íons terras-raras. Temperatura de calcinação, a concentração e pH da solução inicial foram os parâmetros investigados inicialmente. Através das medidas de DRX constatou-se que a fase cristalina única foi obtida na temperatura de 450 °C para todas as amostras puras, sem influências significativas do pH e da concentração. As amostras dopadas com Nd3+ foram calcinadas em 450, 700 e 1000 °C. Foram obtidas amostras com tamanhos de cristalito estimados entre 10 e 25 nm. Os padrões de difração destas amostras não apresentaram fases secundárias relacionadas ao dopante, confirmando que este foi adequadamente incorporado na matriz. Os espectros de emissão fluorescente revelaram maior intensidade nas concentrações de 0,5 e 1 mol% de Nd 3+. Por outro lado, as amostras com concentrações de 2 e 3 mol% de Nd3+ apresentaram baixa intensidade luminescente devido aos processos de relaxação cruzada e migração de excitação. Influência do tamanho de cristalito na intensidade luminescente também foi observada. As amostras com menores tamanhos, calcinadas a 450 °C, apresentaram baixa intensidade nas emissões devido à alta concentração de radicais OH adsorvidos, que representam um canal de supressão fluorescente em nanopartículas. Através do tratamento térmico realizado posteriormente a baixas temperaturas, os efeitos de supressão causados pelas hidroxilas foi reduzido, 5 possibilitando a obtenção de nanopartículas de Y2O3:Nd3+ com maior eficiência luminescente e tamanhos reduzidos de partículas.

A radiologia intervencionista consiste de procedimentos minimamente invasivos guiados por imagens de raios X em tempo real de uma região do paciente a ser diagnosticada ou tratada. Por ser uma prática que utiliza radiação ionizante, a realização destes procedimentos deve seguir os três princípios básicos de radioproteção, que são a justificação, otimização e limitação de dose. Os procedimentos intervencionistas em crianças com cardiopatias congênitas são justificáveis por substituírem outros procedimentos de alto risco. Entretanto, conforme estes procedimentos são responsáveis por altas doses no paciente, além dos indivíduos ocupacionalmente expostos (IOE), é importante avaliar as exposições médicas de indivíduos pediátricos devido uma maior susceptibilidade de ocorrência de danos provocados pela radiação nestes indivíduos, que apresentam metabolismo rápido e maior proximidade anatômica dos órgãos. Além disso, a maior expectativa de vida das crianças induz uma maior probabilidade de ocorrência de efeitos estocásticos tardios como o câncer. Devido a medição direta da dose dentro do corpo humano ser difícil ou impraticável, a simulação Monte Carlo do transporte de radiação é uma ferramenta útil na estimativa de grandezas dosimétricas de proteção (HT e E) em simuladores antropomórficos que representam a anatomia do corpo humano. Além disso, é possível calcular coeficientes de conversão que relacionam grandezas de proteção com grandezas mensuráveis, como o produto kerma-área (PKA). Neste trabalho, modelamos cenários de cardiologia intervencionista pediátrica utilizando o código MCNPX e uma dupla de simuladores antropomórficos híbridos adulto e pediátrico (recém-nascido e 1 ano) para avaliar as exposições médicas e ocupacionais. Os resultados obtidos neste trabalho mostram coeficientes de conversão HT/PKA e E/PKA da ordem de 5 vezes maior que os valores obtidos na literatura para procedimentos intervencionistas realizados em pacientes adultos. Além disso, estimamos a influência dos equipamentos de proteção individual (avental, óculos plumbíferos e protetor de tireoide) nas exposições ocupacionais, que contribuem para redução das doses no médico, principalmente nas gônadas, em até 32 vezes quando utilizados.

Neste trabalho foi realizado um estudo sobre procedimentos de avaliac~ao da qualidade de
dispositivos de exibic~ao de imagem (monitores) utilizados em radiodiagnostico, a partir
da analise da curva caracterstica de lumin^ancia versus a menor diferenca detectavel de
contraste (JND), levando em conta o tempo de uso desses equipamentos. Os dispositivos
avaliados eram de diferentes marcas de fabricac~ao, modelos, series e possuam resoluc~oes
distintas. A avaliac~ao da qualidade de monitores exerce forte influência na qualidade de imagem. Para essa avaliacão de controle de qualidade, alem dos metodos tradicionais e
instrumentos tradicionalmente empregados, foi empregado um metodo alternativo para
medic~ao de lumin^ancia utilizando grandezas eletricas e fotometricas, que foram validadas
por comparac~ao com dados obtidos utilizando-se um fot^ometro, que e medidor padr~ao
de lumin^ancia. Os testes de controle de qualidade para avaliac~ao de reflexao difusa, reflexao especular, reflexao interna ou velamento, resoluçao, rudo, resposta de lumin^ancia
e contraste e uniformidade de lumin^ancia, foram realizados nos dispositivos com imagens
padr~ao teste TG18 em formato DICOM GSDF, com varios tons de cinza. Essas imagens
s~ao disponibilizadas pela Associac~ao Americana dos Fsicos em Medicina (AAPM). Os
resultados foram analisados com base nos limites estabelecidos para monitores primarios
e secundarios estabelecidos em protocolos de controle de qualidade para radiodiagnostico,
incluindo um da AAPM e outros da Europa. Nas analises, levou-se em considerac~ao a
ilumin^ancia dos ambientes em que se encontravam os monitores. Os resultados qualitativos
e quantitativos foram correlacionados com o tempo de uso dos dispositivos de
exibic~ao. Os softwares utilizados para visualizac~ao das imagens testes foram o Radiant
DICOM, Micro DICOM e o Isyte Radio-logy. Os resultados demonstram a relev^ancia do
acompanhamento do tempo de uso desses dispositivos, que podem ser classicados como
primarios (uso em diagnostico) e secundarios (visualizac~ao apenas). Foi vericado entre
os monitores aferidos, utilizados em radiologia geral, que aqueles com resoluc~ao entre 2
e 5 megapixels podem ser classicados como primarios ate certo tempo de uso; entre os
dispositivos analisados com mais de 50.000 horas de uso, alguns demonstram um comportamento
equivalente ao de monitores secundarios. O acompanhamento da evoluc~ao temporal do uso de um dispositivo no radiodiagnostico e importante, para que se evite erros
no diagnostico medico. N~ao so os dispositivos de maior resoluc~ao s~ao adequados para
laudos em radiodiagnostico, mas tambem aqueles com menor resoluc~ao, desde que seus
par^ametros de exibic~ao de imagem estejam de acordo com as recomendac~oes de controle
de qualidade.

Nesse trabalho foi realizado um estudo teorico, baseado na Teoria do Funcional da
Densidade (DFT), das propriedades estruturais, eletr^onicas e opticas do tetraborato de
magnesio (MgB4O7) e um estudo do defeito tipo antisstio BiMO4 em cristais do estruturas
silenitas Bi12MO20 (BMO, onde M=Ge, Si e Ti). As otimizac~oes das posic~oes at^omicas e par^ametros de rede foram realizadas para todos os sistemas utilizando o funcional LDA e PBE-GGA para o MgB4O7 e BMO's, respectivamente. As estruturas eletr^onicas e propriedades opticas do sistemas estudados foram calculadas utilizando o metodo LAPW implementado no codigo computacional WIEN2k. Os efeitos de correlac~ao e troca foram simulados pelo recentemente desenvolvido potencial TB-mBJ, que foi mostrado de ser adequado para tratamento de sistemas que
possuem gap. Essa tese foi dividida em duas partes. A primeira parte refere-se ao estudo do tetraborato de magnesio puro. Os calculos da estrutura eletr^onica resultaram em um valor do gap
de 9,58 eV, bem proximo ao esperado (comparando a compostos similares). A topo da
banda de val^encia e dominado por estados 2p dos oxig^enios, enquanto o fundo da banda de
conduc~ao vnsiste predominantemente de estados 2p do boro de coordenac~ao trigonal com
os oxig^enios vizinhos (BO3). As caractersticas opticas foram analisadas em termos do
tensor dieletrico complexo, cuja parte imaginaria e diretamente proporcional ao espectro de
absorc~ao optica. A borda de absorc~ao optica e originada por possveis transic~oes eletr^onicas
entre os ons que formam a estrutura trigonal. O espectro de absorc~ao tambem indicou
um carater anisotropico para o composto. O ndice de refrac~ao, coeciente de extinc~ao,
reetividade e a perda de energia de eletrons foram analisados na regi~ao ultravioleta (ate
40 eV).
A segunda parte refere-se ao estudo do defeito tipo antisstio em silenitas. Os cristais
foram estudados nas formas puras e com a presenca de um atomo de Bi ocupando o stio
do atomo M (BiMO4). Os defeitos foram investigados nos estados de carga q=􀀀1; 0; +1.
Os band gaps dos BMO's puros foram determinados com os valores de 3,39 eV para BGO,
3,35 eV par BSO e 3,37 eV para o BTO. Atraves dos resultados das densidades de estados eletr^onicos foi conrmado que o defeito antisstio introduz uma banda de energia situada dentro de gap formada por estados 2p de oxig^enios e 6s do BiM. A populac~ao dessa banda esta diretamente relacionada ao estado de carga. O defeito neutro (Bi0M) introduz uma banda semi populada, o defeito carregado negativamente uma banda doadora e o defeito carregado positivamente (Bi+1 M ) uma banda aceitadora. A analise de ligac~oes qumicas conrmou que a adic~ao (ou retirada) de um eletron do sistema sempre ocorre na regi~ao do defeito. A analise da energia de formac~ao de defeito constatou que o defeito neutro e o energeticamente favoravel, dominando assim o estado de menor energia (tambem chamado de estado colorido). A partir dos resultados tambem foi possvel associar a presenca do defeito antisstio sendo a com importantes propriedades observadas nos cristais BMO's, tais como: a mobilidade de carga que ocasiona o efeito fotorrefrativo; a compreens~ao das transic~oes reversveis entre estados termicos e o efeito fotocr^omico.Nesse trabalho será apresentado o estudo teórico, baseado na Teoria do Funcional da Densidade(DFT), das propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas do tetraborato de magnésio MgB4O7 eo processo de otimização das estruturas dos cristais do tipo sillenites Bi12MO20 (BMO) ondeM=Ge, Si e Ti, contendo o defeito antissítio BiMO4. O processo de otimização dos parâmetrosde rede e posições atômicas dos cristais sillenites é feito com o objetivo para calcular a energiade formação do defeito antissítio.O MgB4O7:Dy e MgB4O7:Dy,Na são utilizados como detectores de nêutrons no Instituto deCiências Nucleares "Vinca"(Belgrado, Sérvia), bem como em outros institutos na Europa Central.A estrutura eletrônica e propriedades ópticas do MgB4O7 foram calculadas utilizando o métodoLAPW implementado no código computacional WIEN2k. Os efeitos de correlação e troca foramsimulados pelo recentemente desenvolvido potencial TB-mBJ, que foi mostrado de ser adequadopara tratamento de sistemas que possuem gap. Os cálculos da estrutura eletrônica resultaram emum valor do gap de 9.15 eV, bem próximo ao esperado (comparando com os compostos comparecida estrutura e composição). As características ópticas do MgB4O7 foram analisadas emtermos de seu tensor dielétrico complexo, cuja parte imaginária é diretamente proporcional aoespectro de absorção óptica. O espectro de absorção, índice de refração, coeficiente de extinção,refletividade e a perda de energia de elétrons foram analisados na região ultravioleta (até 40 eV).Os BMO exibem alta foto-sensitividade e mobilidade de portadores de carga, esses fatos favorecemo seu uso em holografia, ampliação de sinais luminosos e processamento de imagens.Usam-se também na interferometria dinâmica, em processamento óptico e armazenamento deinformação, tecnologia piezo elétrica, óptico-acústica etc. O processo de otimização para oscristais sillenites envolveu as estruturas cristalinas perfeitas dos compostos Bi12GeO20, Bi12SiO20e Bi12TiO20 e as otimizações das estruturas com defeito neutro, BMO:Bi0M, defeito positivo,BMO:Bi+1M , e defeito negativo, BMO:Bi􀀀1M , para os três casos onde M=Ge, Si, Ti. Os resultadosobtidos mostraram que o volume da estrutura otimizada possui valores muito próximos emrelação ao volume medido experimentalmente. O volume das estruturas calculadas teve umaumento de +5% para as estruturas do BSO e BGO e de +2% para a estrutura do BTO quandocomparados aos valores experimentais. Atualmente são executados os cálculos que levam emconta a interação spin-órbita do átomo de Bismuto e após esse processo serão calculadas asenergias de formações do defeito antissítio para os cristais BMO.

Utilizamos o método de modelagem computacional estática para o estudo estrutural e de defeitos intrínsecos e extrínsecos no LiTaO3. Esta técnica é baseada em potenciais interatômicos e de minimização da energia do sistema. O primeiro passo foi modelar os parâmetros do potencial que reproduzisse as propriedades estruturais e físicas do LiTaO3, Li2O e Ta2O5. Por conseguinte, calculamos a energia de solução para os defeitos intrínsecos e observamos que os mesmos envolvendo vacância de lítio são os que possuem menor energia de solução. O passo seguinte foi estudar os defeitos provenientes da inserção de íons divalentes e trivalentes na rede do LiTaO3. Esses cálculos foram feitos através do pacote computacional GULP. Onde, observou-se que o defeito mais provável é aquele no qual o dopante divalente e trivalente substitui ambos os sítios de Li+ e de Ta5+, com exceção do Pr3+, cujo mecanismo mais provável é o de substituição no sítio de lítio compensado por vacância de lítio. Por último, estudamos o efeito de diferentes concentrações de Eu3+ e Nd3+ nas propriedades estruturais e de defeitos no LiTaO3.

A busca por novos materiais cintiladores e novas matrizes lasers estão crescendo no ramo das pesquisas que visam uma solução ou melhoria de materiais já conhecidos. Um exemplo desses materiais são os fluoretos, que embora conhecidos em sua forma bulk, tem sido redescoberto recentemente devido a possibilidade de prepará-los em escala nanométrica. Neste trabalho, CaF2, SrF2 e LiCaAlF6 puro e dopado com terras raras foram produzidos pelo método hidrotermal assistido por micro-ondas, o qual é um método promissor para produzir pós nanoestruturados de uma forma simples, baixo custo e rápida. As amostras foram produzidas com e sem agente quelante (EDA or EDTA) e sintetizadas em baixa temperatura, sob pressão e curto período de tempo. A fase cristalina das amostras foram identificadas por Difração de Raios X e a morfologia das partículas determinada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). As partículas apresentam morfologias semelhantes para as amostras de CaF2 e SrF2 produzidas com e sem EDA, enquanto que as amostras de LiCaAlF6 apresentam mudanças na morfologia quando produzido com EDTA. O estudo da composição química do CaF2 foi realizado por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) e os resultados indicaram a presença de uma quantidade razoável de grupos OH e íons de oxigênio na amostra produzida com EDA. As medidas de Radioluminescência (RL) mostraram que o CaF2 apresenta luminescência intrínseca com uma banda de emissão em aproximadamente 300 nm associada com a emissão do éxciton. Os estudos ópticos foram conduzidos através dos espectros de emissão e excitação para compreender a estrutura de bandas e determinar o band gap dos materiais. Os espectros de emissão e excitação foram realizados na linha de luz TGM do Laboratório Nacional de Luz Sincrotron (LNLS) e os resultados mostram evidências de que a energia de formação do éxciton e a energia do band gap para são menores do que para o monocristal.

O presente trabalho aborda o estudo da anisotropia magnética do sistema de nanopartículas de magnesioferrita (MgFe2O4) precipitadas em solução sólida de magnesiowüstita [Mg;Fe]O a partir da análise de seus espectros de ressonância magnética medidos na banda X. Tais espectros podem ser aproximadamente decompostos em duas linhas, sendo uma atribuída às partículas bloqueadas na temperatura de medição (linha larga) e a outra às partículas desbloqueadas (linha estreita). Os campos de anisotropia de quatro amostras tratadas a 700 oC por diferentes tempos de tratamento foram obtidos a partir dos espectros medidos com seus eixos de magnetização fácil orientados a 0° e a 45° em relação ao campo aplicado. O emprego de um modelo teórico de anisotropia magnética para ajustar os dados obtidos possibilitou a obtenção dos valores dos parâmetros considerados no mesmo e a comparação destes valores com os que foram reportados por outros autores. Além da dependência do campo de anisotropia com a temperatura de medição e com o tempo de tratamento térmico das amostras, observou-se a presença de linhas de ressonância na região de baixos campos que podem estar relacionadas a transições normalmente consideradas como proibidas que ser viabilizadas com a quebra da degenerescência causada por interações magnéticas dipolares entre partículas. Tal fenômeno, que é consideravelmente raro de se observar em sistemas de nanopartículas magnéticas, foi claramente observado no sistema estudado não somente para a linha de ressonância a meio campo (2Q), mas também para as linhas a um terço (3Q) e um quarto (4Q) de campo. Isso evidencia que, ao menos no sistema experimental investigado, as possíveis interações dipolares entre partículas próximas não podem ser sempre desprezadas a priori como tem sido proposto por vários outros autores.

A interação de troca J entre os íons magnéticos a qual confere o ordenamento dos mesmos em redes cristalinas reais é um fator essencial para o surgimento de campos magnéticos macroscópicos, mas não é o único fator responsável pelo fenômeno. Muitos outros fatores contribuem como a geometria da rede, presença de íons não magnéticos no cristal, termos de anisotropia, fatores externos ao material como um campo aplicado. Neste trabalho, obtivemos propriedades magnéticas do modelo de Heisenberg de spin 1\2 nas aproximações de campo médio e de campo efetivo para duas redes distintas: Kagomé e Cúbica Simples. Para a rede tipo kagomé a aproximação usada foi a de campo médio e adicionamos os termos de anisotropia de Dzyaloshinkii-Moriya (DM) e de campo externo. Nessa parte o objetivo consiste em analisar o diagrama T x d e o comportamento das grandezas termodinâmicas como magnetização, energia interna, calor especifico e susceptibilidade sobre a flutuação dos parâmetros Δ (definido como parâmetro de troca ), d (termo DM) e da temperatura reduzida KBT/J. Para a rede cubica simples a abordagem foi realizada na aproximação de campo efetivo, nesse contexto adicionamos ao formalismo termos de distribuição para as ligações entre os sítios P(Kij )e uma distribuição trimodal para o campo externo P(h) e estudamos os efeitos dessas distribuições nos diagramas de faseTc x h , Tc x p e Tc x alfa. Com isso obtivemos resultados que podemos considerá-los como uma boa estimativa do comportamento magnético de sistemas reais, os quais, possuem, os tipos de redes considerados e que estão sobre a influêcia dos parâmetros anisotrópicos e das distribuições consideradas.

Uma nova abordagem na descrição da interação do campo cristalino em compostos contendo íons lantanídeos trivalentes é apresentada. São considerados o equilíbrio eletrostático do sítio opticamente ativo, a carga efetiva do íon central e o sinal dos parâmetros de campo cristalino (PCC) como fatores determinantes na descrição da interação de campo cristalino. O método dos primeiros vizinhos equivalentes (MENN) foi reformulado, e assim melhorias na previsão dos PCC e dos níveis de energia 7FJ do Eu3+ puderam ser realizadas. Além disso, foi possível prever fatores de carga de interação lantanídeo-primeiro vizinho (Ln-PV), o recobrimento máximo das funções de onda dos íons interagentes e estrutura dos níveis níveis de energia 7FJ do Eu3+. Foram estabelecidos limites fisicamente aceitáveis para os fatores de carga e para o recobrimento máximo das funções de onda dos íons interagentes. Os compostos estudados possuem alta simetria e apresentam uma primeira vizinhança composta por íons de oxigênio, flúor ou cloro. A utilização das soluções dos determinantes seculares das matrizes energéticas serviram como um excelente aporte teórico para o desenvolvimento do método, o qual é aplicado tendo por base o modelo de recobrimento simples (SOM). Isto permitiu a descrição da interação do campo cristalino por um método não paramétrico e de simples aplicação. Além disso, foi realizada a previsão do fator de recobrimento das funções de onda dos íons interagentes, carga efetiva total de ligação do Eu3+, e as relações e tendências da interação do campo cristalino com a espécie química dos PV, e o tipo de Ln que compõe a matriz hospedeira principal. Por fim, foi possível tornar o MENN um método mais teórico através da utilização de dados teóricos. Os resultados obtidos serviram para confirmar a eficiência e precisão do MENN na descrição da interação do campo cristalino em sistemas contendo íons lantanídeos trivalentes.

Neste trabalho, descrevemos as propriedades estruturais, morfológicas, ópticas e elétricas de filmes finos de ZnO puros e dopados com cromo (Cr), cobre (Cu) e alumínio (Al) depositados por sputtering e co-sputtering em substratos de vidro, Cr e nióbio (Nb). Foram utilizadas as técnicas de difração de raios X (DRX), reflectometria de raios X (XRR), espectroscopia óptica na região do UV-Vis e curvas de IxV para caracterização das amostras. O trabalho foi dividido em duas etapas, na primeira etapa foram estudados os efeitos da espessura, da temperatura do substrato e da potência RF nas propriedades estruturais, morfológicas e ópticas dos filmes de ZnO crescidos sob substrato de vidro. Os resultados mostraram que todos os filmes produzidos apresentam picos característicos da fase hexagonal wurtzita com orientação preferencial ao longo do eixo-c, a rugosidade dos filmes foi bastante influenciada pela espessura e temperatura e a energia de gap variou com a espessura dos filmes. Na segunda etapa, filmes finos puros e dopados foram depositados a 300°C em diferentes substratos. Nesta etapa foram investigados a influência do tipo de substrato e da concentração dos dopantes nas propriedades estruturais, morfológicas, ópticas e elétricas. Os resultados mostraram que a cristalinidade dos filmes de ZnO foi fortemente influenciada pela rugosidade do substrato. De modo geral, todas as amostras depositadas sob substratos de Cr apresentaram resistência menores do que as amostras depositadas sob Nb. Para algumas amostras, um comportamento não usual foi observado no momento das medidas elétricas onde após uma determinada tensão, diferente para cada amostra, a corrente caía abruptamente.

No presente trabalho, investigamos o fenˆomeno de gera¸c˜ao de segundo harmˆonico em compostos hidrazˆonicos. A partir de medidas de absor¸c˜ao ´optica, determinamos as bandas de energia correspondentes aos primeiros estados excitados e a energia do gap dos compostos. Usando a difra¸c˜ao de raio-X m´etodo do p´o, verificamos a natureza cristalina das amostras estudadas. O processo de gera¸c˜ao de segundo harmˆonico exibidos por esses compostos foi caracterizado pelo m´etodo do p´o de Kurtz e Perry. Observamos que esses materiais apresentam boa eficiˆencia de gera¸c˜ao de segundo harmˆonico compar´aveis ao KDP. Os resultados obtidos indicam que esses compostos s˜ao promissores para o desenvolvimento de aplica¸c˜oes fotˆonicas baseado em efeitos ´opticos n˜ao lineares de segunda ordem.

As amostras policristalinas de Mn1-xZnxCr2O4 e Cu1-xNixCr2O4; 0  x  1,0; foram produzidas pelo método de coprecipitação e tratadas em temperaturas de 400°C a 1200°C. As amostras foram caracterizadas através de medidas de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, susceptibilidade magnética ac para diversas frequências e magnetização dc como função da temperatura e do campo magnético aplicado. Os resultados das análises dos difratogramas de raios X mostram que os materiais são de fase única. O refinamento estrutural foi realizado pelo método de Rietveld e os parâmetros de rede determinados para estes materiais são consistentes com os reportados na literatura para a forma bulk. Os tamanhos médios das partículas foram calculados da equação de Scherrer e comparados com os tamanhos obtidos por microscopia eletrônica de varredura. Observamos que estes espinélios possuem partículas com tamanho médio de 18 a 55 nm. Notamos um incremento do tamanho médio com o aumento da temperatura de calcinação. Examinamos a evolução das propriedades magnéticas nos espinelios normais das séries Mn1-xZnxCr2O4 e Cu1-xNixCr2O4 através de medidas magnéticas feitas com magnetômetro PPMS-9T (Physical Property measurement system). Os espinelios normais CuCr2O4 e MnCr2O4 são ferrimagnéticos com temperatura de Curie de 122 K e 43 K respectivamente. A cromita de zinco (ZnCr2O4) que na sua forma nanométrica apresenta um ordenamento antiferromagnético com temperatura de Néel (TN) de 5 K, e o NiCr2O4 mostra duas transições magnéticas, uma em TC ≈ 75K relacionada a uma componente ferrimagnético (longitudinal) e a segunda a TS ≈ 30 K, associada a componente antiferromagnética (transversal). A magnetização no sistema Mn1-xZnxCr2O4 para 0 ≤ x ≤ 0.5 indica características de um ordenamento antiferromagnético (AF), enquanto valores de x > 0.6 definem o sistema com um ordenamento tipicamente ferrimagnético (FI). O comportamento nas fronteiras da fase AF/FI, é indicado pelo aparecimento de campo coercivo nos ciclos de histerese e duas temperaturas de ordem magnética. No entanto, para a outra série de cromitas espinélias Cu1-xNixCr2O4, com x ≤ 0.5, os compostos são ferrimagnéticos. No intervalo de 0.5 ≤ x ≤ 1.0 surgem duas transições magnéticas com um aumento do campo coercivo que pode ser associado com o surgimento de componentes (FI) e (AF). Os ciclos de histereses das amostras são claramente assimétricos, e este comportamento pode ser atribuído a efeitos de exchange bias originários da presença de uma fase antiferromagnética e ferrimagnética nas amostras. No presente trabalho mostramos os resultados preliminares das propriedades magnéticas das cromitas espinélias Mn1- xZnxCr2O4 e Cu1-xNixCr2O4 (0  x  1,0) em escala nanométrica e bulk.

O estudo dos fenômenos críticos foi, por muitos anos, dominado pela análise dastransições geradas por flutuações térmicas. As flutuações térmicas cessam em T→0,porém flutuações quânticas não acabam na temperatura zero. Essas flutuações de caráterquântico podem, sob certas condições, desencadear transições de fase. Neste trabalho omodelo de Hubbard é utilizado para o estudo de transições de estado quântico e de fasequântica em sistemas de elétrons fortemente correlacionados, considerando os termos dehopping intersítios e de repulsão coulombiana intrasítio. Foi desenvolvido um algoritmocom base no método de Lanczos para resolver o modelo de Hubbard aplicado adiferentes tipos de rede. Foram feitas análises da eficiência de algoritmos, nelas foipossível observar que as abordagens padrão para avaliar as propriedades do estadofundamental do modelo de Hubbard através do método de Lanczos apresentamproblemas de convergência quando há uma significante diferença entre os parametrosde hopping e de interação coulombiana. Esta diferença é muito relevante uma vez que aconvergência da energia não reflete necessariamente em uma convergência do estadofundamental.Neste trabalho são discutidos vários algoritmos como o método de Lanczospadrão, o algoritmo Explicit Restarted Lanczos e o algoritmo Modified ExplicitRestarted Lanczos. Foi desenvolvido um protocolo baseado nesses algoritmos queutiliza o valor de S2 como critério de parada do método, uma vez que através dessagrandeza é possível avaliar o erro na obtenção do estado fundamental. O algoritmobaseado no ERL proporciona uma melhor precisão é 5 vezes mais rápido quandocomparado com o convencional. O algoritmo baseado no MERL mantém o erro noúltimo dígito significativo e seu tempo de processamento é cerca de 2.5 vezes maislongo do que o algoritmo baseado no ERL, embora ainda seja mais rápido do que ométodo Lanczos padrão. Essas análises abrem caminho para uma avaliação confiável eprática das propriedades do estado fundamental, não só do modelo de Hubbard, mastambém para muitos outros sistemas quânticos de muitos corpos.Os sistemas analisados foram clusters de rede polimérica tipo AB2, de redeunidimensional considerando hoppings tanto de primeiros quanto de segundos vizinhose clusters de rede fcc. Todos os sistemas apresentaram transições de estado quântico.Através do estudo das correlações spin-spin do cluster da rede AB2 foi possível analisardetalhadamente o comportamento das referidas funções de correlação spin-spin entre sub-redes de um sistema finito. A análise da rede unidimensional com hopping entre sub-redes de um sistema finito. A análise da rede unidimensional com hopping entre sub-redes de um sistema finito. A análise da rede unidimensional com hopping entre segundos vizinhos possibilitou utilizar um método de extrapolação, o qual determinou que o ponto crítico de transição de fase quântica, Uc/t = 4.7, a partir do qual o sistema passa de um comportamento paramagnético para um comportamento ferromagnético. Nos clusters de rede fcc foram examinadas as energias do estado fundamental em função da densidade de partícula, observando-se a existência de um valor de mínimo de energia para todas os tamanhos estruturais estudados. Os mínimos de energia diminuem com o aumento do parâmetro de interação U. Foi observado que a energia do estado fundamental tem um mínimo em a densidade eletrônica igual a 0.6 para U/t=W, em que W denota a largura de banda não-interagente e a estrutura cúbica de face centrada mostrou-se ferromagnético. Esses resultados, quando comparados com as propriedades do níquel, mostam grande semelhança com análises na literatura feitas sob temperatura finita e suportam os resultados de Hirsh, o qual propõe que a interação interatômica de exchange é dominante na condução do sistema à uma fase ferromagnética.

Neste trabalho nos estudamos a dependência de dois precursores orgânicos, sacarose e glicerina, no processo de obtenção de nanopartículas de ferrite de cobalto pelo método de co-precipitação. As amostras foram estudadas através de diferentes técnicas de caracterização estrutural e magnética. As medidas de difração de raios X associada à análise de refinamento Rietveld confirma que todas as amostras obtidas com e sem a adição de precursores orgânicos têm única fase identificados em um sistema cristalino cúbico pertencente ao grupo de espaço
3. O cálculo do tamanho médio de cristalito pela equação de Scherrer para as amostras sintetizadas sem e com 0,020 mol.L-1 de glicerina e 0,020 mol.L-1 de sacarose revelaram valores aproximadamente iguais a 14(2), 8(1) e 5(1 ) nm, respectivamente. As curvas de Williamson-Hall mostram que ambos os precursores orgânicos utilizados neste trabalho influenciam na homogeneidade das amostras. As análises de microscopia eletrônica de transmissão (MET) indicam que a incorporação de sacarose durante o processo de síntese destes materiais reduz o tamanho médio do cristalito, induz um estreitamento na distribuição de tamanho e alterar a morfologia das amostras. As medidas de absorção de raios X realizadas na borda K do Co e Fe presentes nas amostras sintetizadas com sacarose e glicerina apresentam uma baixa variação da densidade de estado desocupados no subnível p, no entanto revelar um aumento no comprimento de ligações iônicas. Medidas de magnetização como uma função da temperatura mostram uma diminuição na temperatura de bloqueio (TB) na amostra obtida com adição de sacarose. Um comportamento superparamagnético à temperatura ambiente foi observada por medições magnéticas como função do campo na amostra com 0,020 mol.L-1 de sacarose.

Muitos materiais com propriedades luminescentes são utilizados para dosimetria de
estado sólido, com auxílio de técnicas como termoluminescência (TL) e luminescência
opticamente estimulada (LOE). Os detectores à base de fluoreto de lítio (LiF), o sulfato
de cálcio (CaSO4) e o óxido de alumínio (Al2O3), dopados ou co-dopados, são os
dosímetros TL e LOE que dominam o mercado atualmente. Porém, diversas pesquisas
estão voltadas para o desenvolvimento de novos materiais TL/LOE com intuito de
aumentar a oferta de detectores comerciais com melhores propriedades dosimétricas,
tendo em vista que nenhum dosímetro TL ou LOE possui todas as características ideais
para a monitoração da radiação. Neste contexto, o tetraborato de magnésio é um
material que vem sendo bastante estudado para dosimetria TL. Entretanto, ainda não há
relatos na literatura que descrevam a funcionalidade do fósforo para a dosimetria LOE.
O presente trabalho propõe a caracterização estrutural e dosimétrica do MgB4O7 para uso
dosimetria TL e também a análise do material como um novo candidato a dosímetro
LOE. O MgB4O7 foi produzido por meio de síntese de estado solido e dopado com os
elementos disprósio, cério e neodímio, sendo co-dopado com lítio. A caracterização
estrutural do material foi feita através de técnicas como difração de raios X (DRX) e
microscopia eletrônica de varredura (MEV). A caracterização óptica foi realizada com
uso das técnicas de radioluminescência (RL), TL e LOE. Foram avaliadas também
características dosimétricas dos materiais, como curva de emissão TL, dose resposta,
emissão TL em função da concentração do dopante, efeito do Li como co-dopante,
reprodutibilidade e análise de parâmetros cinéticos, após exposição a radiação gama
(60Co/137Cs), radiação X e beta (90Sr/90Y), para distintas faixas de doses absorvidas. Os
resultados indicam que os materiais co-dopados com Li se apresentam 4 vezes mais
sensíveis em comparação com o MgB4O7 com apenas um dopante. O MgB4O7:Dy
apresenta sinal TL 8 vezes mais sensível que o dosímetro comercial TLD-100. Os
MgB4O7:Dy,Li, MgB4O7:Ce,Li e MgB4O7:Nd,Li apresentam comportamento TL linear
para ampla faixa de dose absorvida. Os estudos LOE foram realizados com
MgB4O7:Dy,Li, MgB4O7:Ce,Li e MgB4O7:Nd,Li. O MgB4O7:Ce,Li apresentou maior
intensidade LOE. Esses materiais apresentaram comportamento LOE linear para a faixa
dose estudada, compreendida entre 0,5 e 100 Gy, o que demonstra que o emprego deles
para LOE traz novas perspectivas para a dosimetria das radiações ionizantes.

No presente trabalho pós de aluminato de estrôncio (Sr1-a-bAl2O4:EuaDyb) com diversas concentrações dos dopantes foram preparados utilizando o método Pechini. Todas as composições apresentaram fase cristalina desejada a 800°C. Para a obtenção das cerâmicas luminescentes foram escolhidas três metodologias distintas de sinterização. Inicialmente foi utilizado o método de sinterização a laser, que tem como fonte de aquecimento um laser de CO2. Este método proporcionou a obtenção de cerâmicas densas com alta qualidade óptica, chegando a 40% de transmitância na região visível. Também foi observado que durante o processamento a laser mesmo sem controle de atmosfera ocorreu a redução do európio para a valência II, condição exigida para a obtenção da luminescência persistente no aluminato de estrôncio. Outro método de sinterização utilizado foi em forno resistivo com ambiente a vácuo. Durante esse processamento foram obtidas cerâmicas com uma qualidade microestrutural inferior às anteriores, porém de acordo com os resultados de XANES foi observado uma redução mais eficiente do európio neste caso. Também foi realizado um tratamento em forno a vácuo de cerâmicas previamente sinterizadas a laser. Estas apresentaram boa qualidade microestrutural e elevada eficiência na redução do európio. Realizando medidas de XANES, EDS e MEV foi possível estudar o processo de redução do európio no sistema, apresentando as possíves equações de defeitos que governam esse processo. Também foi encontrada uma dependência do processo de redução com a concentração, principalmente de Dy. As características luminescentes das cerâmicas foram estudadas através de medidas de fotoluminescência e tempo de luminescência, analisando principalmente dois fatores: i) Influência da metodologia de processamento; ii) influência da concentração de dopantes. Os resultados mostraram que a propriedade fotoluminescente apresenta forte influência da concentração de Eu2+ presente no material enquanto que a propriedade de luminescência persistente apresenta maior influência da concentração de Dy. Por fim foi montado um esquema ilustrativo que descreve o modelo de luminescência persistente para o aluminato de estrôncio.

Nesse trabalho as propriedades estruturais e magnéticas dos sistemas 𝑇𝑅𝑁𝑖3𝐴𝑙9 (com 𝑇𝑅 = 𝐸𝑟 𝑒 𝑇𝑏) e 𝐸𝑟(𝑁𝑖1−𝑥𝐶𝑢𝑥)3𝐴𝑙9 foram investigadas. As amostras monocristalinas foram crescidas pela técnica de fluxo metálico que se mostrou eficiente, uma vez que obtivemos monocristais de boa qualidade. A caracterização estrutural das amostras foi realizada por meio de medidas de difração de raios X, já a caracterização magnética foi feita através de medidas de susceptibilidade magnética em função da temperatura e do campo magnético aplicado. A análise dos padrões de difração de raios X aliados ao refinamento Rietveld do sistema 𝑇𝑅𝑁𝑖3𝐴𝑙9 (com 𝑇𝑅 = 𝐸𝑟 𝑒 𝑇𝑏) mostraram a formação da fase única com estrutura cristalina do tipo 𝐸𝑟𝑁𝑖3𝐴𝑙9 que possui simetria trigonal pertencente ao grupo espacial 𝑅32. Para esse sistema, as medidas de susceptibilidade magnética em função da temperatura e do campo magnético mostram a presença de uma forte anisotropia magnetocristalina que atribuímos aos efeitos de campo elétrico cristalino (CEF). Os efeitos do CEF sobre as propriedades físicas das amostras foram estudados com o auxílio de ajustes dos dados experimentais segundo um modelo de campo médio. Por outro lado, a análise das medidas de difração de raios X aliadas ao refinamento Rietveld padrão sistema 𝐸𝑟(𝑁𝑖1−𝑥𝐶𝑢𝑥)3𝐴𝑙9 revelam uma mudança de simetria na estrutura cristalina (Trigonal para tetragonal) em função da concentração de 𝐶𝑢. As medidas de susceptibilidade magnética em função da temperatura mostraram que apesar da mudança de simetria, não há uma mudança significativa na temperatura de Néel (𝑇𝑁).

A Irradiação de Corpo Inteiro é uma técnica especial de radioterapia utilizada para o condicionamento de transplante de medula óssea. Sua função é de imunossupressão, ablação da medula e destruição de células malignas. Por se tratar da irradiação de um campo grande e irregular é necessário buscar meios para compensação dos tecidos para que a dose absorvida pelo corpo do paciente tenha uma uniformidade de ±10%. Além disso, outros fatores interferem para que essa condição seja satisfeita, tais como a escolha fonte de radiação, a postura do paciente, a geometria de incidência, a distância de tratamento, a combinação de campos, entre outros. Para analisar a maneira como esse fatores influenciam na distribuição da dose no corpo, neste trabalho foram simulados computacionalmente cenários de Irradiação de Corpo Inteiro, que utilizam unidades de telecobaltoterapia e aceleradores lineares de 6 MV, para a estimativa da doses equivalente e efetiva utilizando o código de transporte de radiação MCNPX e os simuladores antropomórficos híbridos UFHADF e UFHADM nas posturas sentada, para irradiações RLAT e LLAT, e deitada para as projeções AP e PA. Para a validação dos espectros utilizados nas simulações foi calculada a PDP para a comparação com medidas experimentais. Já para a validação dos cenários de TBI foram estimadas as taxas de dose de entrada na pele também para a comparação com medidas experimentais. As curvas de PDP se mostraram de acordo com a literatura. Os valores das taxas de dose estimadas apresentaram uma diferença relativa menor que 10% em relação às medidas experimentais, o que permitiu estimar a dose nos órgãos. Os resultados das simulações mostram que as irradiações laterais dos simuladores UF na postura sentada oferecem uma distribuição de dose menos uniforme se comparado às irradiações AP/PA com o simulador na postura deitada. Para a geometria de irradiação PA a dose absorvida na medula vermelha é aproximadamente 20% maior que na projeção AP, o que sugere que o primeiro caso seja mais adequado para a destruição da medula doente. Quanto ao uso de objetos compensadores para atenuação da radiação no pulmão houve uma redução da dose absorvida por esse órgão em 23%, o que mostra sua eficácia e importância para esses procedimentos. Também foi observado que a diminuição da distância de tratamento do paciente a fonte de radiação e das paredes da sala leva a um aumento próximo de 10% e de 5%, respectivamente, na dose absorvida, o que sugere que sejam mais adequados tratamentos realizados a grandes distâncias foco-superfície e distantes das paredes da sala. Quanto à energia do feixe utilizado para Irradiação de Corpo Inteiro, as diferenças mais significativas entre o Cobalto-60 e o espectro do acelerador linear de 6 MV foram de até 46,23%, o que ocorreu para a geometria de irradiação PA, onde é observado que o primeiro deposita a maior parte de sua energia próximo a superfície, o que mostra que feixes mais energéticos são mais eficazes para irradiação em profundidades maiores. Outro fator analisado foi a combinação de campos adjacentes e sobrepostos para o tratamento, o que levou a superdosagens em alguns órgãos e comprometeu a uniformidade da dose assim como observado por outros autores. Os cálculos da dose efetiva permitiram concluir que há um maior comprometimento geral do corpo para irradiações na geometria de incidência LLAT. Também foi encontrado que a dose efetiva é superior na projeção AP que em PA assim como encontrado na literatura. As análises feitas mostram a importância e sugerem um estudo mais detalhado das condições de exposição para o planejamento de tratamentos por TBI.

Esta dissertac~ao apresenta um estudo teorico baseado no formalismo da Teoria do Funcionalda Densidade (DFT) sobre as propriedades estruturais, eletr^onicas e opticas doscompostos: Bi4Ge3O12 (Germanato de Bismuto, BGO) e Bi4Si3O12 (Silicato de Bismuto,BSO). Foi utilizado como metodo de calculo o \Full Potential Linear Augmented PlaneWaves"(FPLAPW), implementado no codigo WIEN2k, considerado um dos mais precisosmetodos para calculos de estruturas eletr^onicas dos solidos cristalinos. Os efeitos detroca e correlac~ao foram simulados atraves dos potenciais LDA, GGA-PBEsol, BJ, mBJoriginal, mBJ P-presente e mBJ P-semicondutores. Os par^ametros de rede e as posic~oesat^omicas nas celulas unitarias do BGO e BSO foram otimizadas, am de atingir uma con-gurac~ao de mnima energia possivel. Os resultados obtidos para os par^ametros de redee das posic~oes at^omicas de ambos os compostos, mostraram boa concord^ancia quandocomparados com medidas experimentais. Os calculos da estrutura eletr^onica (estruturade bandas e densidade de estados eletr^onicos DOS) exibiram melhor concord^ancia com aexperi^encia quando o funcional mBJ P-semicondutor foi utilizado. Eles revelaram a naturezae o tamanho dos \gaps"fundamentais dos compostos, bem como o carater orbitalpredominante por volta destes. De acordo com os resultados, o BGO e BSO possuemgaps fundamentais indiretos de 5.05 e 5.36 eV em excelente concord^ancia com os valoresexperimentais 5.0 eV (BGO) e 5.4 eV (BSO). O topo da banda de val^encia em ambos oscompostos e dominada por estados 2p do O, com uma parcela n~ao desprezvel dos estados6s do Bi, ja o fundo da banda de conduc~ao e formada por estados 6p do Bi. Neste trabalhotambem foi calculada a funcao dieletrica "(!) do BGO e BSO, bem como os seus ndicesde refrac~ao n(!) e reetividade R(!). A melhor concord^ancia com dados experimentaisfoi de novo atingida utilizando o funcional mBJ P-semicondutor. A analise da "(!) possibilitoua interpretacão do espectro de absorc~ao optica do BGO e BSO em termos dastransic~oes eletr^onicas entre as bandas. Os resultados revelaram que o uxo maior de tranferencia de energia ocorre dos estados 2p de O para os estados 6p do Bi, o qual consisteuma das etapas do processo de cintilac~ao no BGO e BSO. Foi concludo que os espectrosopticos determinados experimentalmente exibem forte depend^encia da temperatura,Nucleo de Pos-Graduac~ao em Fsica - UFSvie que os resultados teoricos obtidos nessa dissertac~ao descrevem bem propriedades opticase eletr^onicas do BGO e BSO nas temperaturas baixas, proximas a T=0K.

Na presente tese de doutoramento foi abordada a temática da avaliação de protocolos de exame
de tomografia computadorizada de feixe cônico - TCFC, a qual foi na radiologia odontológica
no fim da década de 1990 e rapidamente tornou-se um exame fundamental para diversos
procedimentos. Sua principal característica, que a diferencia da tomografia computadorizada
médica, é a forma do feixe. Assim, este estudo objetivou calcular a dose absorvida em 8
tecidos/órgãos da cabeça e pescoço e estimar a dose efetiva em 13 protocolos e duas técnicas
(stitched FOV e single FOV) de 5 equipamentos diferentes fabricantes de tomografia
computadorizada de feixe cônico. Para isto, foi utilizando um simulador antropomórfico
feminino, representando uma mulher padrão, onde foram inseridos dosímetros
termoluminescentes em diversos pontos, representando órgãos e tecidos com valores de
ponderação apresentados na norma ICRP 103. Os resultados foram avaliados, comparando-se
a dose de acordo com o objetivo da imagem tomográfica. Dentre os resultados, observa-se uma
diferença de até 325 % de dose efetiva em relação a protocolos com o mesmo objetivo de
imagem. Em relação à técnica de obtenção de imagem, a técnica stitched FOV resulta em uma
dose efetiva até 5,3 vezes maior que a single FOV para protocolos com o mesmo objetivo de
imagem. Na contribuição individual, as glândulas salivares são responsáveis por 31% da dose
efetiva, nos exames tomográficos. Os tecidos restantes também apresentam uma contribuição
significativa, 36 %. Os resultados apontam a necessidade de se estimar a dose efetiva nos
diversos equipamentos e protocolos presentes no mercado, além de conhecer os parâmetros de
radiação e a engenharia de fabricação dos equipamentos para a obtenção da imagem.

Sistemas de nanopartículas magnéticas (1 - 100 nm) tem recebido muita atenção nas últimas décadas em virtude da evolução tecnológica possibilitar aos pesquisadores observar e compreender fenômenos físicos em escalas cada vez mais reduzidas. Dentre os diversos tipos de materiais nanoestruturados, as nanopartículas de magnesioferrita (MgFe2O4) precipitadas em solução sólida monocristalina de magnesiowüstita ([Mg;Fe]O) vem despertando o interesse de diversos autores em virtude de sua interessante propriedade de orientação das partículas em relação aos eixos cristalinos da matriz. Nesta tese, determinamos algumas propriedades magnéticas do sistema magnético apresentado analisando o campo coercivo e o comportamento magnético dependentes da temperatura. Introduzimos um esquema de modelamento fenomenológico para avaliar estas propriedades na qual os parâmetros de entrada são estimados por dados experimentais. A produção e caracterização do sistema experimental mostraram-se eficientes, assim como a técnica computacional se mostrou eficaz, e as estimativas iniciais dos parâmetros sendo de forma empírica favoreceram os resultados.

Neste trabalho, estudou-se as propriedades estruturais, ópticas e magnéticas das nanopartículas em forma de pó das amostras de hexaferrita de SrFe12-xMnxO19 do tipo M pura e dopada com manganês, tratadas a 1000oC por 1h sintetizadas através do processor sol-gel proteico. As análises TG - DTA indicaram que a formação da fase nanocristalina da hexaferrita de estrôncio ocorreu a uma temperatura de calcinação de 1000 ° C. Estudos feitos das evoluções estruturais e microestruturais das amostras foram realizados por difração de raios X (DRX) e método de refinamento Rietveld. Os difratogramas de raios X, revelaram que todas as amostras apresentaram a formação da fase cristalina da hexaferrita de estrôncio. Dos refinamentos realizados, se observou que os parâmetros de rede não mudaram significativamente com a substituição do manganês. Além disso, a diminuição do tamanho médio dos cristalitos, foram determinados a partir da fórmula de Williamson-Hall. A Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), revelou a presença de três bandas principais de absorção no intervalo de frequência de 435 - 535 cm-1 e 595 cm-1, indicando a formação da hexaferrita. Adicionalmente, a microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelou que as partículas, apresentaram morfologias arredondadas, irregulares, rods e plaquetas hexagonais, onde os diâmetros e os comprimentos médios das partículas ficaram dentro do intervalo de 68-204 nm. As investigações Mössbauer revelaram que a substituição de Fe3+ por íons Mn3+ aconteceram. Os curvas de M x H indicaram que todas as amostras apresentaram comportamento ferromagnético a temperatura ambiente. As propriedades magnéticas como: Campo coercitivo, magnetização de saturação, magnetização remanente, razão Mr/Ms e temperatura de Curie, apresentaram variações devido a ocupação preferencial dos íons de Mn3+ na rede, à medida que se aumentou o nível de dopagem.

Os avanços científicos que temos experimentado nas últimas décadas proporcionaram aconstrução de sistemas em escala mesoscópica. Esses sistemas tornaram-se muito úteis comoferramentas de investigação em diversas áreas da ciência. Na física mesoscópica acaracterística ondulatória dos elétrons é mais evidente do que na física clássica e o processo decondução dos elétrons é melhor representado pela função de onda que os descreve. Exemplosda aplicação de sistemas mesoscópicos são os pontos quânticos que são cavidades abertas poronde os elétrons são limitados a fluirem. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é estudar osefeitos da decoerência no transporte de elétrons em dois sistemas: i) ponto quântico com guiafictício e ii) ponto quântico com estube, onde levamos em consideração as propriedadesondulatórias dos elétrons. O formalismo que utilizamos é o da matriz de espalhamento, a qualrelaciona as amplitudes das ondas que entram e saem da região de espalhamento. Como ossistemas estudados são caóticos, as matrizes de espalhamento podem ser tratadas comoaleatórias. Geramos estas matrizes por meio de simulação computacional e delas extraímos acondutância do sistema. A distribuição da condutância foi obtida por meio de uma análiseprobabilística.

Neste trabalho, nós estudamos os processos de cristalização em fitas magnéticas
amorfas de Fe40Ni40P14B6 e Fe76.5Cu1Nb3Si13.5B6 fabricadas através da técnica de melt
spinning. Além disso, medidas das curvas de MvsH a temperatura ambiente nas fitas como
produzidas e tratadas termicamente permitiram estudar o efeito da cristalização nas
propriedades magnéticas. As amostras foram caracterizadas através de medidas de difração de
raios X (DRX), calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TGA),
magnetização em função do campo magnético (MvsH) e magnetização em função da
temperatura (MvsT). Medidas de TGA mostraram-se eficazes para determinação da
temperatura de Curie dos materiais, confirmadas pelas medidas de MvsT. Nós realizamos
medidas de DSC nos modos isotérmicos e não isotérmicos, e a partir dos resultados não
isotérmicos, nós definimos as temperaturas das isotermas e utilizando a transformação de
dados de DSC nós testamos o modelo de Johnson-Mehl-Avrami (JMA) para a fita de
Fe40Ni40P14B6. Para os dados isotérmicos, o modelo JMA foi satisfeito e encontramos os
valores do expoente de Avrami, m > 4 na região onde a curva de fluxo de calor aumenta e 3 <
m < 4 nas regiões intermediárias entre o início do aumento da curva e pico de cristalização.
Para as curvas não isotérmicas, o modelo de JMA não foi satisfeito. As medidas de DRX
realizadas na fita de Fe40Ni40P14B6 após tratamento térmico identificaram uma fase
nanocristalina a base de Fe-Ni e outra contendo Fe3B0.82P0.18 e para a fita de
Fe76.5Cu1Nb3Si13.5B6 a fase Fe3Si. As medidas de MvsH confirmaram as mudanças nas
propriedades magnéticas de acordo com as frações cristalizadas dos materiais.

Materiais multiferróicos têm sido estudadas devido as suas importantes propriedades físicas, pois apresentam ordenamentos elétricos e magnéticos simultâneos quando aplicados campos elétricos e magnéticos, respectivamente. Estes materiais podem ser modificados através da variação de alguns componentes ou alterar a sua proporção para promover diferentes propriedades físicas no material. Neste trabalho é descrito o desenvolvimento de uma metodologia de síntese e caracterização de propriedades físicas de pós cerâmicos de La(1-y)SryCr(1-x)MnxO3, dopados com 0%, 1%, 5%, 10% e 50%.As propriedades elétricas e magnéticas dos óxidos cerâmicos em geral são muito sensíveis a substituição e dopagem dos elementos de sua composição. Neste trabalho é descrito um novo procedimento para obtenção do composto multiferróico LaCrO3 puro e dopado, bem como sua caracterização estrutural e magnética.O composto estudado foi obtido através da reação de combustão, onde foi possível através de medidas de DRX identificar a formação de picos da fase desejada em algumas amostras logo após a combustão, foram realizados tratamentos térmicos a 300°C/1h, 400°C/1h, 500°C/1h, 600°C/1h, 700°C/1h e 800°C/1h com o objetivo de eliminar os picos referentes às fases secundárias e calcinar o material.As propriedades magnéticas foram caracterizadas por meio de medidas de magnetização em função da temperatura e do campo magnético. No caso medidas MxT verificou-se que com o aumento da substituição de La ocorre a diminuição da magnetização espontânea a 5K. As medidas de MxH mostraram que a 5K o material apresenta um ciclo de histerese, característica de um material com fraco ferromagnetismo, apesar do ordenamento do composto ser antiferromagnético, mostrando que nessa região de temperatura o material apresenta um comportamento paramagnético.PALAVRAS-

Os óxidos de Níquel têm sido objeto de estudo em áreas tecnológicas e científicas devido a suas aplicações na fabricação de diversos dispositivos eletrônicos nas últimas décadas e suas propriedades semicondutoras. O presente trabalho propõe a obtenção de filmes finos óxido de níquel, a partir da técnica spray-pirólise. Esta técnica consiste em criar um spray através de um fluxo de ar que atravessa um atomizador. O spray, formado pela solução de partida, arrasta os átomos que são depositados sobre uma chapa aquecida. Os filmes foram obtidos a partir de uma solução de NiCl2 a 200 mM, contendo um agente quelante, a uma temperatura de 450 ºC. A concentração de agente quelante na solução de partida foi variada de 1-10 mM e seus efeitos nas propriedades estruturais e morfológicas foram estudadas através das técnicas de Difração de raios-X e Microscopia Eletrônica de Varredura. Percebeu-se que a concentração da sacarose, variando de seu valor mínimo ao máximo, nos mostra a evolução de um filme amorfo com grãos coalescidos a um filme policristalino com grãos bem definidos da ordem de nanômetros.

Com a evolução nos estudos sobre radiação notou-se a necessidade de precauções com as aplicações das radiações ionizantes, devido aos efeitos que suas partículas e ondas eletromagnéticas podem causar ao interagir com os átomos do meio com os quais interagem. A energia das radiações depositada em um ponto é chamada de dose absorvida. A dosimetria é um estudo que visa quantificar os valores de dose depositados pelas radiações, essa quantificação é de grande necessidade em aplicações médicas como a radioterapia. Neste trabalho se estudou a possiblidade de uso do transistor bipolar de junção BC856 na dosimetria de feixes elétrons, que é um tipo de radiação muito empregado em radioterapia para o tratamento de tumores superficiais. O transistor bipolar de junção é um dispositivo eletrônico com função de amplificador de corrente em circuitos elétricos; essa característica é conhecida como ganho de corrente. Alguns estudos já mostraram que esses dispositivos tem sua capacidade de amplificar corrente diminuída quando são expostos a radiações, devido a danos causados em suas estruturas. Como os transistores estudados apresentam pequenas variações no ganho de corrente entre eles, mesmo quando de um mesmo lote, foram selecionados para este trabalho apenas aqueles com ganho semelhante. Os transistores foram irradiados com feixes de elétrons gerados por um acelerador linear Clinac iX da Varian, empregando feixes com energia de 6, 9 e 12 MeV. Os valores de corrente de coletor dos transistores eram medidos antes e imediatamente após as irradiações com o auxílio de um eletrômetro, de modo a avaliar a redução no ganho de corrente dos transistores. Foi possível observar uma relação linear entre a dose e o dano causado aos transistores pela radiação. Apesar de não se recuperarem completamente dos danos causados pela radiação, os dispositivos se mostraram reutilizáveis. Nas avaliações de percentual de dose depositada pelos feixes de elétrons em diferentes profundidades de acrílico, foi possível observar uma tendência de resultados obtidos com os transistores semelhante aos dados de calibração do acelerador linear utilizado para produção dos feixes. É possível concluir dos estudos que esses transistores podem ser usados em dosimetria de feixes de elétrons de megavoltagem devido à possibilidade de relacionar o dano causado pela radiação nos dispositivos com a dose absorvida.

Apresentamos um estudo sobre as propriedades magnéticas e estruturais de compostos multiferróicos BaxSr(3-x)Co2Fe24O41, x = 0.4–1.6, obtidos a partir do processo sol-gel proteico. A estrutura cristalina das amostras foi analisada através de difratometria de raios X (DRX) e as medidas magnéticas foram obtidas utilizando um magnetômetro de amostra vibrante (VSM). Todas as amostras apresentaram orientação espontânea devido ao processo de sinterização. A amostra Ba1.6Sr1.4Co2Z foi sistematicamente estudada através de espectroscopia Raman, monitorando o comportamento de seu espectro no intervalo de ~300 a ~700 K e apresentou comportamento anômalo de alguns modos vibracionais que foram associados a um acoplamento spin-fônon que permitiram a identificação de 2 mudanças na anisotropia magnética da amostra e sua temperatura de Curie (Tc). O estudo via fluorescência de raios X indicou a presença dos elementos Ba, Sr, Fe e Co na proporção esperada com a presença em quantidade reduzida de elementos espúrios. As medidas magnéticas do Ba1.6Sr1.4Co2Z evidenciaram o caráter ferrimagnético da amostra e anisotropia cristalina característica tornando um bom candidato para aplicação em sensores de direção do campo magnético. A elevada resistividade elétrica, encontrada do Ba1.6Sr1.4Co2Z favorece seu uso em dispositivos eletrônicos e facilita as aplicações do efeito magnetelétrico em dispositivos eletrônicos. O refinamento Rietveld demonstrou a presença de fase majoritária de hexaferrita tipo Z embora tenha sido detectado traços das fases Y e W que coexistem com a fase Z na faixa de temperatura utilizada para a produção das amostras.

Neste trabalho foram produzidos corpos cerâmicos de TiO₂e Y₂O₃ puro e dopados com cálcio, zinco e manganês a partir de pós sintetizados pelo método dos precursores poliméricos. A fonte de calor para a sinterização foi um laser de CO₂ e para a amostra de TiO₂ foi realizada a sinterização convencional para comparar as propriedades. As amostras dos dois materiais foram caracterizados por DTA/TG, DRX, dilatometria, e MEV, além disso as cerâmicas de Y₂O₃ foram caracterizadas por radioluminescência e as de TiO₂ por espectroscopia de Impedância. Foram obtidas amostras com fase única, alta densidade relativa e boa homogeneidade microestrutural. Para as amostras de Y₂O₃ foi analisado o efeito do dopante na sinterização e espectro de emissão radioluminescente e nas amostras de TiO₂ comparou-se os valores de constante dielétrica e tangente de perda entre os corpos cerâmicos sinterizados pelas duas técnicas. Finalmente foi realizada a simulação numérica da equação do fluxo de calor através do softwere maple, analisando a temperatura em função dos parâmetros térmicos, largura do feixe e profundidade na amostra e discussão sobre a viabilidade da técnica de sinterização a laser.

O presente estudo tem como foco a caracterização dos fosfatos de cálcio, em especial ahidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2) e β-tricálcio fosfato (Ca3(PO4)2), com hierarquia de porosobtidos através de um novo processo de síntese usando precursores biocompatíveis. Emestruturas inorgânicas, a IUPAC- International Union of Pure and Applied Chemistry classificaos poros em termos dos diâmetros em mesoporos (2 nm < ∅ < 50 nm) e macroporos (∅ >50nm). Os objetivos propostos na tese envolvem dois aspectos, o primeiro relacionado com odesenvolvimento de um molde orgânico constituído por dois compostos: surfactante Brometode Cetiltrimetilamônio (C16TAB) e amido de milho gelatinizado para formação de estruturascom hierarquia de porosidade de meso e macroporos. O segundo aspecto é em relação aprodução de hidroxiapatita dopada com Eu3+ para uso em sistemas porosos de liberação defármacos dotados de sonda luminescente. Para tanto, foram preparadas amostras dehidroxiapatitas e β-tricálcio fosfato dopadas com 6 mol% de Eu3+ sintetizadas na presença doC16TAB e/ou amido de milho. Foram empregadas as seguintes técnicas de caracterização: adifração de raios X (XRD), estrutura fina de absorção de raios X (XAFS), microscopiaeletrônica de varredura (SEM), espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS) e a ultrabaixos ângulos (USAXS), espectroscopia de fotoluminescência e testes de citotoxicidade. Dosresultados de XRD foi constatado que a ordem de gotejamento das soluções de partida e o tipode molde orgânico empregado promove variações nas dimensões dos cristalitos dos fosfatos decálcio e surgimento de fases β-Ca2(P2O7), α-Ca2(P2O7) e fosfatos de cálcio carbonatados juntocom a fase cristalina do β-TCP. Na investigação por XAFS foi avaliado a simetria local deincorporação do Eu3+ na estrutura da hidroxiapatita. Os resultados revelam que a incorporaçãode Eu3+ se dá em maior escala em sítios de Ca(1) do que no de Ca(2). Os resultados defotoluminescência também revelaram que a simetria do íon Eu3+ é afetada pela ordem degotejamento das soluções de partida e pela presença do C16TAB no meio reativo. Em relaçãoa formação de arranjos com hierarquia de porosidade os resultados de SAXS/USAXS e SEMindicaram que o molde constituído por C16TAB não formaram poros, enquanto que as amostrascom molde da combinação entre amido de milho e C16TAB apresentaram estruturas de meso emacroporos. Testes de citotoxicidade in vitro revelaram que os sistemas de fosfatos de cálcioporosos desenvolvidos não são tóxicos.

Neste trabalho foi estudado a síntese de sistemas cristalinos do SnO e SnO2, na forma massiva e nanoestruturada, puro e dopado com diferentes metais de transição (MT = Fe, Co, Cr, Mn e Ni), usando os métodos da decomposição térmica de compostos organometálicos (DT) e co-precipitação (CP). Através da técnica de difração de raios X (DRX) aliada ao método de refinamento Rietveld de estruturas cristalinas pelo uso do software livre DBWS tools 9807a, comprovamos que o método DT proporcionou a formação do SnO com simetria tetragonal, grupo espacial P4/nmm e tamanho médio do cristalito variando de 4 a 16 nm, enquanto o método da co-precipitação deu origem a amostras de SnO2 com simetria tetragonal, grupo espacial P42/mnm e cristalitos de tamanhos dispostos entre 10 e 60 nm. Para determinação do gap óptico de algumas amostras foram realizadas medidas de absorbância em função do comprimento de onda nas regiões que vão do ultravioleta ao visível (UV-Vis), os quais foram determinados próximos de 4 eV para o SnO2. Do ponto de vista magnético, as amostras dopadas com MT foram caracterizadas através de medidas de magnetização em função da temperatura (MxT), das quais podemos comprovar a devida diluição dos íons de MT e extrair o número destes íons que contribuem de forma paramagnética com valores entre 0,009 e 0,142% do valor nominal nos sistemas de SnO2 e valores entre 1,54 e 2,51% nos sistemas do SnO, em adição a medidas de magnetização em função do campo magnético (MxH) que revelam para quase todos os sistemas analisados um ordenamento ferromagnético em temperatura ambiente em ambos os compostos, com uma redução nos valores de campo coercivo com o aumento da concentração de MT, de 300 a aproximados 0 Oe nos sistemas do SnO2 enquanto no SnO esta grandeza reduz de 40 a aproximados 5 Oe, tal ordenamento pode ser atribuído a interação entre os íons de MT diluídos, proporcionada por possíveis defeitos na estrutura cristalina.

Neste trabalho foram estudados os efeitos causados pela inclusão de sacarose nas propriedades estruturais e magnéticas de óxidos de ferro, preparados por co-precipitação e síntese hidrotérmica. Resultados de difração de raios X (DRX) unidos ao refinamento Rietveld indicam a formação dos compostos de hematita (α-Fe2O3) e magnetita (Fe3O4) com tamanhos médios entre 3 e 10 nm. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão (MET) das amostras de Fe3O4 confirmam que os tamanhos partículas estão em bom acordo com os estimados por DRX, e mostram que as partículas tendem a morfologia esférica. Medidas de magnetização em função do campo magnético (MvsH) e temperatura (MvsT) mostram que as partículas apresentam um comportamento superparamagnético em temperatura ambiente. Em particular, as medidas de MvsH em baixa temperatura (5K) nas nanopartículas de α-Fe2O3 exibem estrangulamentos em suas curvas causados por possíveis efeitos de superfície. Além disso, os ajustes usando alguns modelos teóricos realizados nas curvas de MvsH para o Fe3O4 mostram algumas discrepâncias em relação aos tamanhos obtidos por DRX e MET, sugerindo formações de clusters magnéticos devido a presença de fortes interações dipolares que também são evidenciadas pelo aumento da temperatura de bloqueio. O controle dos tamanhos e distribuição de tamanhos nas amostras de α-Fe2O3 e Fe3O4 mostrou-se mais eficiente com o uso da síntese hidrotérmica. Ademais, todos os resultados demonstram uma forte dependência dos tamanhos e distribuição de tamanhos com a quantidade de sacarose presente no sistema.ixABSTRACT

Neste trabalho foram estudas as propriedades estruturais e magnéticas de algumas amostras, tais como: Ba3Co2Fe24O41, Sr3Co2Fe24O41 e Sr(3-x)(Ce, Gd)xCo2Fe24O41 para x = 0,05; 0,10; 0,15 e 0,20 preparadas pelo método sol - gel proteico. As amostras aqui apresentadas foram tratadas por 1000 oC, 1100 oC e 1200 oC por diferentes taxas de aquecimento e tempo de calcinação. Resultados prévios indicam que existe uma transição estrutural da hexaferrita tipo Z para W quando submetida a altas temperaturas e baixa taxa de aquecimento. As amostras até agora apresentadas havia fases espúrias, dentre elas, hematita, hexaferrita tipo M e fase minoritárias não identificadas. A substituição de parte dos íons de estrôncio por gadolíneo facilitou a formação da fase W, principalmente quando submetido a um processo de sinterização a 1200 oC por 2h com taxa de aquecimento de 1 oC/min. Características magnéticas próximas as encontradas para a hexaferrita de estrôncio e bário tipo Z foram encontradas para as amostra tratadas a 1000 oC por 1h com taxa de aquecimento de 10 oC/min, apesar das difratometrias de raios X não confirmarem a presença majoritária da fase tipo Z.

Estudos recentes tem apontado a sinterização a laser, como um metodo promissor na produção de materiais cerâmicos. Este trabalho se propõe a investigar como, o referido método de sinterização o pode influenciar nas propriedades elétricas do titanato de bário dopado com lantânio (BT:La). Objetivando estudar as propriedades elétricas propriedades de cerâmicas de titanato de bário dopadas com lantânio Ba_(1-x):La_xTiO₃ com (0.1≤x≤0.4) mol%, dopadas com lantânio e co-dopadas com manganês Ba_0,998La_0,002Ti_0,999Mn_0,00005O₃ e amostras que apresentam excesso ou deficiência em titânio, ou seja, pequenos desvios na razão [Ba+La]/[Ti], quando estes, são submetidos ao processo de sinterização a laser. Durante os processos de síntese e caracterização fez-se uso das técnicas de Diferencial de Análise Térmica (DTA), Termogravimétria (TG), Ensaios Dilatometricos, Análises Calorimétricas Diferenciais, Difração de Raios X, Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia de Impedância. Como resultados preliminares foram obtidos corpos cerâmicos com uma densidade relativa de 95%, e com boa homogeneidade na microestructura, e com resistividade a temperatura ambiente da ordem de 5k Ω .cm e uma diferença no coeficiente PTCR (a) entre as amostras estudadas de duas ordens de grandeza.

Um programa de controle de qualidade em serviços de medicina nuclear abrange a verificação da eficiência de todos os equipamentos utilizados para diagnóstico e terapia, incluindo a câmara de cintilação. Nesse trabalho, desenvolvemos e avaliamos o desempenho de quatro objetos simuladores renais: dois antropomórficos estáticos; um semidinâmico e outro dinâmico para aquisição de imagens cintilográficas renais estáticas e dinâmicas. Os objetos simuladores antropomórficos estáticos foram utilizados para caracterizar e avaliar a resposta do sistema de processamento para diferentes concentrações de radionuclídeos por meio de imagens de cintilografia renal estática (DMSA-99mTc), obtidas com incidências posteriores (POST), oblíqua posterior direita (OPD), oblíqua posterior esquerda (OPE) e anterior. Os objetos simuladores estáticos foram confeccionados de duas formas distintas: o primeiro foi feito de acrílico a partir de molde do par de rins humanos, conservado em formol, e o segundo foi construído de ABS (acrilonitrila butadieno estireno) em uma impressora 3D, a partir de uma tomografia computadorizada (TC) de tórax, utilizando o programa Slicer. Foram construídos dois objetos simuladores para caracterizar e avaliar imagens da cintilografia renal dinâmica, o primeiro, semidinâmico, em que a injeção do radiotraçador foi realizada de forma manual, e um segundo objeto simulador dinâmico, com injeção automática do radiotraçador, através de um sistema injetor. Com o objeto simulador semidinâmico foi possível analisar a resposta do sistema de processamento de imagens para a forma de renograma com aspecto cintilográfico renal normal. Com objeto simulador dinâmico, possibilitou estudos simulados de cintilografia renal normal e de outras quatro formas de renogramas. Os novos objetos simuladores estáticos antropomórficos renais se mostraram eficientes para uso em avaliações de variação de concentrações de radionuclídeos. O objeto simulador renal dinâmico mostrou-se eficiente para análise das imagens cintilográficas e obtenção de diferentes formas de eliminação do radioisótopo, permitindo a análise de diferentes renograma. Portanto, os novos objetos simuladores renais são eficientes para uso em controle de qualidade de cintilografias renais e sistemas de processamento de imagens.

Os principais objetivos deste trabalho é a caracterização do silicato de cádmio(CdSiO3) puro e dopado com metais de transição e terras raras produzidos via rota solgel.As amostras foram produzidas com pH 1.0 e pH 7.0 utilizando como reagentes departida o óxido de cádmio (CdO) e tetraetilortosilicato (TEOS) para a produção do gel.Até o momento, foram produzidas amostras dopadas e co-dopadas com Mn2+ e Gd3+. Afase cristalina única do CdSiO3 foi obtida em amostras com pH 7.0 após a calcinação a700°C por 3 h. Amostras com pH 1.0 obtiveram fase única após a calcinação a 1000°Cpor 3 h. As propriedades ópticas dos pós sintetizados foram estudadas via absorçãoóptica (AO), fotoluminescência (PL), radioluminescência (RL) e tempo de vida.Medidas de absorção óptica realizadas na região UV sugerem a presença do band gapdo CdSiO3 em 5,6 eV. Nessas medidas observa-se também uma banda de absorção em4,7 eV possivelmente associada à absorção de éxcitons auto-armadilhados. Na região dovisível, medidas de absorção óptica da amostra pura apresentaram uma baixa absorçãodo material em 530 nm e 780 nm, possivelmente relacionada a defeitos intrínsecos(centro de cor) presentes na matriz do CdSiO3. Os espectros de emissão PL e RL damatriz apresentaram bandas principais de emissão em 408 nm, 480 nm e 590 nm comintensidades relativas diferentes em cada espectro. Estes três canais luminescentespodem estar relacionados a três tempos de vida da seguinte forma: (i) um tempo de vidacurto associado à recombinação direta de elétrons da banda de condução com buracosda banda de valência (λ = 408 nm); (ii) um tempo de vida intermediário associado àrecombinação de éxcitons (λ = 480 nm) e (iii) um tempo de vida longo associado àstransições por centros de cor devido a defeitos intrínsecos ou a níveis de impurezas,presentes no material em baixa concentração (λ = 590 nm). Amostras produzidas viarota sol-gel apresentaram maior eficiência luminescente quando comparadas comamostras de referência produzidas via síntese de estado sólido. A presença dos dopantesaumentou a luminescência, o tempo de vida e variou a cor de emissão do CdSiO3. Estetrabalho possibilitou o desenvolvimento do CdSiO3 fosforescente nas cores violeta(CdSiO3 Puro), azul (CdSiO3:Gd3+) e laranja (CdSiO3:Mn2+ e CdSiO3:Mn2+, Gd3+).

O BTO possui propriedades fotorrefrativas de interesse para aplicações como a
holografia em tempo real, a amplificação de luz coerente e processamento de
informação óptica, entre outras. O desempenho dos cristais fotorrefrativos depende
fortemente dos defeitos criados por impurezas, os quais podem atuar como doadores ou
aceitadores de carga. Os defeitos também podem ser inseridos por dopagem a fim de
que as propriedades sejam adaptadas ao objetivo desejado. Uma vez que cerâmicas
reproduzem bem as características do monocristal e apresentam vantagens de produção
em relação aos materiais monocristalinos, como facilidade e baixo custo de
processamento, elas se tornam adequadas ao estudo da relação entre defeitos e
propriedades neste material. O objetivo deste trabalho foi a produção e caracterização
de cerâmicas de Titanato de Bismuto (Bi12TiO20 - BTO) puro e dopado com metais de
transição e terras raras, visando o estudo dos defeitos pontuais relacionados com e sitio
de ocupação do dopante na matriz do BTO, valência do íon dopante incorporado na
matriz cristalina e possíveis mecanismos de compensação de carga associados aos
defeitos. Neste trabalho, cerâmicas de BTO foram produzidas por síntese de estado
sólido, com calcinação a 700°C/6h, seguida de sinterização a 800°C/3h. Utilizamos
como principais técnicas de caracterização a Difratometria de Raios X (DRX),
Espectroscopia de Absorção de Raios X (XAS), Microscopia Eletrônica de Varredura
(MEV) e Espectroscopia de Impedância (IS). Foram produzidos pós cerâmicos puros e
dopados com Dy, Er, Eu, Cr e Mn e corpos cerâmicos de BTO puros e dopados com
Dy, Cr e Mn. Todas as amostras apresentaram a fase Bi12TiO20. As análises de XAS
mostraram a presença de Ti4+ e Ti metálico no BTO, resultado que acrescenta detalhes
ao modelo de formação do defeito intrínseco neste material. Os metais de transição Cr e
Mn apresentaram estados de oxidação 6+ e 4+, respectivamente, quando inseridos na
matriz de BTO, enquanto os outros elementos apresentaram valência 3+. Em relação ao
sítio ocupado pelos íons dopantes, determinou-se que o Dy tende a ocupar o sítio do
Bi3+, enquanto o Er, Eu, Cr e Mn tendem a ocupar o sítio do Ti4+. As medidas de
impedância mostraram que nenhuma das amostras dopadas apresentou maior
condutividade no escuro do que a amostra pura. Nas amostras dopadas com Mn e Dy
que ocupam o sitio do Ti e Bi, respectivamente os mecanismos de transporte de carga
são exatamente iguais ao da amostra pura. Na amostra dopada com Cr, ao substituir o
sitio do Ti ocorrem mecanismos de compensação de carga que dão origem a novos
defeitos no material

No presente trabalho foram estudadas as propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas do tetraborato de lítio, Li2B4O7, um material importante, frequentemente usado como detector de radiação e de nêutrons. Como “ferramenta” teórica foi utilizado o método ab-initio Linear Augmented Plane Wave (LAPW) baseado na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e implementado no código computacional Wien2k. Os efeitos de correlação e troca do sistema eletrônico foram simulados através de um potencial semi-local, mBJ, recentemente desenvolvido [1]. Os parâmetros de rede e todas as posições atômicas na célula cristalina unitária do Li2B4O7 foram otimizados, a fim de atingir uma configuração de mínima energia para o sistema. Os resultados obtidos, referentes ao volume da célula unitária e das posições atômicas, mostraram boa concordância com medidas experimentais. O cálculo da estrutura eletrônica (estrutura de bandas e densidade de estados - DOS) revelou a natureza e o tamanho do band gap fundamental do composto, bem como o caráter orbital das bandas por sua volta. De acordo com os resultados, o Li2B4O7 possui gap fundamental indireto de 9.2 eV. No topo da banda de valência predominam orbitais do tipo “p” dos átomos de oxigênio, enquanto que o fundo da banda de condução é formado, em sua maioria, por estados “p” referentes aos átomos de boro com grupo de coordenação trigonal com seus vizinhos (B(1)). As posições dos picos da DOS na banda de valência, assim como o valor calculado do gap, concordam muito bem com resultados experimentais. Neste trabalho também foram computadas as partes real e imaginária do tensor dielétrico do Li2B4O7, bem como o seu índice de refração. A análise da parte imaginária do tensor dielétrico possibilitou a interpretação, em termos das transições eletrônicas, do espectro de absorção óptica do Li2B4O7. Os resultados revelaram que a borda de absorção se encontra perto da energia de 9.2 eV, e que o primeiro pico é fruto das transições eletrônicas entre estados O-p e B-p dentro do grupo trigonal, B(1)O3. O índice de refração foi calculado para as duas possíveis direções de polarização da luz, ao longo dos eixos cristalinos a e c (x e z, respectivamente). De acordo com os resultados, o Li2B4O7 é um material opticamente anisotrópico. O índice de refração calculado concorda bem com o experimental, medido em uma faixa de comprimentos de onda de 185 a 2325 nm. Na essência do presente estudo é possível concluir que o potencial mBJ, computacionalmente eficiente, descreve precisamente as propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas do Li2B4O7.

A proteção dos trabalhadores e dos indivíduos do público aos efeitos nocivos da radiação ionizante é uma tarefa primordial de prevenção e limitação dos riscos à saúde dos mesmos. Uma ação associada à proteção radiológica é a definição de limites legais dados através de coeficientes de conversão que relacionam grandezas físicas, como fluência, com grandezas limitantes, como dose equivalente e dose efetiva. Como a implantação de técnicas invasivas para medidas de dose de radiação em seres humanos é difícil, verifica-se a necessidade de criar simuladores virtuais que representem da melhor forma possível às estruturas do corpo humano, possibilitando uma estimativa de dose de indivíduos expostos a fontes de radiação. Um significante crescimento de trabalhos para estimativas de coeficientes de conversão tem sido observado, porém sempre utilizando cenários de exposição onde os simuladores antropomórficos estão na postura vertical (de pé). Este trabalho tem como finalidade utilizar o código de transporte de radiação baseado no método de Monte Carlo MCNPX e o simulador antropomórfico feminino UF na postura sentada para obter os coeficientes de conversão para dose equivalente (E) e dose efetiva (H) em termos da fluência (Φ) (E/Φ e H/Φ) para nêutrons monoenergéticos de 10-9 MeV até 10 GeV, para os cenários de irradiação antero-posterior (AP), postero-anterior (PA), lateral direito (RLAT), lateral esquerdo (LLAT), rotacional (ROT) e isotrópico (ISO). Os cálculos dos coeficientes de conversão encontrados neste trabalho mostram que houve diferenças significativas em órgãos da região pélvica do simulador nas geometrias de irradiação AP, LLAT, ROT e ISO, alcançando uma diferença relativa de até 53,40% na bexiga do UFHADF na geometria rotacional, além de apresentar algumas diferenças relativas expressivas como nos ovários (77,04%) na geometria lateral-direita e no útero (56,20%) na geometria antero-posterior. Esses resultados são evidenciados em decorrência da blindagem que os órgãos dessa região sofrem pelas pernas do simulador quando este é irradiado na postura sentada, mostrando dessa forma, a relevância de se calcular os coeficientes de conversão em cenários próximos a situações reais utilizando simuladores antropomórficos em posturas diferentes.

A caracterização de materiais, tanto do ponto de vista qualitativo, quanto quantitativo tem sido feito desde os anos 50 por diversos pesquisadores usando a técnica de Fluorescência de Raios X (FRX) em associação com os métodos matemáticos para correção dos efeitos de matriz, de absorção e intensificação; entre os quais destacou-se o método de parâmetros fundamentais e algoritmos da influência dos coeficientes. Tais métodos são fundamentais na prática para correção dos efeitos de matriz que ocorrem no interior de uma amostra. Ambos os métodos apresentam como base a resolução das equações de Sherman, que relacionam as intensidades dos raios x fluorescentes primário, secundários, terciários, etc. com as concentrações de elementos de amostras de composição conhecida. As equações desenvolvidas por Sherman em 1955 e corrigidas por Fujino e Shiraiwa pelos fatores de 1/2 e 1/4para as intensidade de fluorescência secundária e terciária, apresentam o inconveniente de não serem inversíveis algebricamente, tornando assim a análise de amostras de composição desconhecidas inviáveis de serem feitas na prática. Para resolver este problema, diversos cientistas, a partir de 1968, têm desenvolvido algoritmos, que conseguem na prática inverter numericamente a relação entre as concentrações ou frações de massa presentes em uma amostra de composição desconhecida com as intensidades fluorescentes. Estes algoritmos já contém os fatores necessários para a correção dos efeitos de matriz e utilizam métodos iterativos para o cálculo aproximado das concentrações ou frações de massa reais da amostra.

Neste trabalho nove amostras foram analisadas usando a técnica de FRX, em associação com o método dos parâmetros fundamentais, para o cálculo das concentrações elementares ou frações de massa dos elementos presentes na amostra. Conforme procedimento descrito na parte de materiais e métodos, determinou-se primeiramente as sensibilidades instrumentais (fatores gi) para cada elemento, usando as intensidades medidas experimentalmente. Em seguida fazendo uma aproximação para a concentração inicial, Ci = Ri (onde desconsiderou-se os efeitos de matriz), e ainda utilizando os fatores gi determinados, calculou-se por meio de um programa computacional feito em Delphi 7, um conjunto de equações não lineares (equações de Sherman), relacionando as concentrações de cada um dos diversos elementos presentes na amostra com as intensidades características dos raios x, por processos iterativos. Ao fim dos cálculos fora possível comparar as diversas faixas de composições aceitáveis para as amostras citadas com as dos padrões das mesmas, obtidas através do espectrômetro de Fluorescência de Raios por Dispersão de Comprimento de Onda nas condições experimentais e instrumentais descritas no capítulo 3(seção de materiais e métodos). Através da análise dos resultados obtidos, verificou-se a precisão e importância do MPF para a quantização de uma amostra desconhecida.

O presente trabalho teve como principal objetivo a produção e caracterização de três materiais nanoestruturados: o óxido de zinco (ZnO), o óxido de ítrio (Y2O3) e o óxido de alumínio (Al2O3). Estes materiais compõem a classe dos óxidos metálicos nanocristalinos, cujo crescente interesse científico é resultado das propriedades singulares que apresentam, como luminescência em diferentes comprimentos de onda, alta eficiência de emissão, estabilidade térmica e fotoestabilidade. Estas propriedades fazem dos óxidos metálicos nanocristalinos excelentes candidatos na fabricação de novos dispositivos optoeletrônicos e como sondas biológicas luminescentes. Nesse sentido, os materiais propostos para estudo foram produzidos por três rotas de síntese diferentes, a saber, sol-gel proteico (SGP), sol-gel assistido por PVA (PVA) e hidrotermal assistido por micro-ondas (HMO). O tamanho, a morfologia e o grau de aglomeração das partículas produzidas foram avaliados em função da rota de produção utilizando técnicas de DRX, MEV e EDS. As propriedades ópticas de cada material e sua relação com defeitos intrínsecos e extrínsecos também foram estudadas através de medidas de fotoluminescência em modo de emissão. Amostras de ZnO, produzidas através das rotas SGP e PVA, foram cristalizadas após calcinação em temperaturas tão baixas quanto 350 °C e seus espectros de emissão apresentaram intensa emissão UV. Em amostras tratadas em temperaturas a partir de 600 °C observou-se uma banda larga e intensa de emissão na região do visível. Nas amostras de Al2O3, foi observada a cristalização da fase γ-alumina após calcinação a 700 °C, que permaneceu estável mesmo após calcinação a 1000 °C. Em amostras de Y2O3 dopadas com Eu, Er e Tb tratadas a 600 °C, o tamanho de cristalito estimado estava em torno de 6 nm, no entanto, a presença de matéria orgânica remanescente na amostra contribuiu para a redução na intensidade de emissão PL dessa amostra, em comparação com o material tratado a 1000 °C, cujo tamanho de cristalito foi estimado em torno de 30 nm.

Nesta dissertação foram estudados os pós e pastilhas de CayFe12-yO19 - (0
obtidos por meio do processo sol-gel proteico que tem como precursor água de coco. As
amostras foram analisadas através de técnicas de difratometria de raios X, magnetometria e
impedanciometria. A análise de impedância mostrou que a resistividade aumentou com a
concentração de cálcio para 0,0 < y ≤ 0,2, mas diminuiu para y> 0,2 e atingiu a saturação em
7,5×106 Ω.cm para y = 0,9. A curva de magnetização como uma função do campo magnético
teve valores elevados de magnetização de saturação (Ms = 40 emu/g) com baixo campo
remanente (Mr = 6,7 emu/g) e campo coercivo (Hc = 320 Oe). Por meio da difratometria de
raios X observou-se que foram formados aglomerados da hexaferrita tipo CaM a partir da
dopagem da hematita, ou seja, houve a existência das duas fases ocorrendo um acoplamento
ferro-antiferro, confirmado pelo campo de “exchange bias” na curva de M x H de 9,6 Oe.

Os óxidos de vanádio por apresentar uma classe de material com propriedades estruturais, eletrônicas, ópticas e químicas nos óxidos monovalente, tem sido utilizados para várias aplicações tecnológicas, por exemplo, sensores, cátodo de bateria, etc. O spray-pirólise é uma técnica que vem sendo aplicada em várias pesquisas para a produção de filmes finos, camadas cerâmicas, células solares, sensores, camadas térmica, pós e outros. Esta técnica em relação a outros mé-todos de deposição de filmes, apresenta um arranjo experimental simples, além de apresentar um custo real muito baixo, devido a simplicidade do seu equipa-mento. O spray-pirolise não requer uso de reagentes ou substratos especiais. Devido isto, foi utilizada uma solução precursora produzida pelo método da sa-carose, que usa agente quelante (sacarose). Neste trabalho foram obtidos filmes finos de óxidos de vanádio nas fases V2O5 e V3O7 via a técnica spray-pirolise juntamente com o método da sacarose. Soluções com diferentes concentrações de sacarose foram preparados com o objetivo de estudar a influência do agente quelante nas propriedade estruturais, morfológicas e elétricas dos filmes. Todas as amostras foram analisadas utilizando a técnica de caracterização estrutural (DRX), morfológica (MEV) e elétrica (quatro pontas). De forma global foi possível observar que a concentração 5mM de sacarose foi a condição de síntese que melhor apresentou controle dos tamanhos das nanopartículas. Os resultados das medidas elétricas, resistência em função da temperatura mostram que os filmes depositados tem comportamento de um semicondutor. Além disso, estes resultados concluiu que o mecanismo de condução sucedido nos filmes pode ser descrito pelo modelo de bandgap, onde foi possível determinar a energia de ativação.

Os objetivos centrais deste trabalho foram a produção e a investigação das
propriedades de amostras policristalinas de NaYP2O7 e NaY0.99Ln0.01P2O7 (Ln =
Ce, Sm, Eu, Tb e Yb). A produção foi feita por uma rota sol-gel usando PVA
como agente polimérico. Para se obter a fase cristalina única, foi necessário
utilizar uma razão molar Na:Y:P = 1.15:1:2, que não é a estequiométrica, com
duas calcinações, a 400 ºC / 4h e a 600 ºC / 4h. A caracterização estrutural do
material produzido foi realizada por Difração e Absorção de raios X (DRX e XAS).
Observou-se que os íons dopantes são incorporados à matriz, ocupando o sítio
do Y, sem, no entanto, provocar alteração da estrutura cristalina. Sob excitação
na região do VUV, amostra não-dopada apresentou um espectro de emissão
luminescente que foi atribuído à recombinação de éxcitons auto-armadilhados.
Por outro lado, a fotoluminescência (PL) das amostras dopadas apresentou as
linhas de emissão características de cada dopante. Nos espectros de excitação
da fotoluminescência nestas amostras, as transições 4f-5d foram identificadas
para as amostras dopadas com Ce3+, Sm3+ e Tb3+, e processos de transferência
de carga para Sm3+, Eu3+ e Yb3+. Os dados experimentais de PL foram usados
para determinar as posições dos níveis de energia de todos lantanídeos (com
estados de oxidação 3+ ou 2+) em relação à banda de valência e de condução
do NaYP2O7. O modelo utilizado forneceu com êxito a posição dos níveis
eletrônicos na região proibida, em excelente concordância com os espectros
experimentais. Curvas de termoluminescência (TL) foram medidas para
amostras co-dopadas NaYP2O7:Ce3+,Ln3+ (Ln = Dy, Ho e Sm) a fim de investigar
a natureza dos centros de armadilhamento. Os valores de energia de ativação
determinados foram compatíveis com as posições dos níveis eletrônicos
determinados por PL e o fator de frequência relacionado ao pico TL da amostra
dopada com Ho coincidiu com a frequência de fônons da rede. Os resultados
revelaram ainda que o Ce3+ atua como centro de recombinação, enquanto os codopantes
são responsáveis pela criação de níveis de armadilhas de elétrons.

Apresentamos um estudo sobre as propriedades magnéticas e estruturais de pós
de ZnO dopado com 1% de Mn, Fe e Co, obtidos pelo processo sol-gel protéico. Além disso, foram construídos dispositivos baseados em filmes finos de ZnO dopadocom 10% de Co, para investigar o efeito de comutação resistiva. A estrutura cristalina das amostras foi analisada por difratometria de raios X (DRX) e as medidas magnéticas foram realizadas usando um magnetômetro SQUID. Para a deposição dos filmes finos foi usado um sitema e sputtering, a microscopia eletrônica de varredura foi usada para analisar a qualidade dos filmes e usou-se um sitema de keithley 2425 para realizar as medidas elétricas. Todas as amostras apresentaram estrutura cristalina hexagonal (wurtzite) com grupo espacial P63mc, e nenhuma fase secundária foi observada. As medidas magnéticas, em 2 K dos pós dopados de Co e Mn revelaram um comportamento superparamagnético, entretanto, a amostra dopada co Fe apresentou um comportamento ferromagnético. Já em temperatura ambiente, um comportamento puramente paramagnético foi observado nas amostras dopadas com Mn e Fe, entretanto, um fraco comportamento superparamagnético ainda foi observado na amostra dopada com Co. Os testes de comutação resistiva revelaram um comportamento puramente bipolar nos dispositivos, já que um aumento da corrente de corte não induziu uma transição para o comportamento unipolar. ao final, foi proposto um mecanismo para explicar o surgimento dos comportaentos bipolar e unipolar.

Neste trabalho estudamos o efeito magnetocalórico em dois materiais magnéticos, uma liga intermetálica monocristalina de Dy2RhGa8 e uma manganita em forma policristalina de La0.99Pb0.01MnO3. Estes compostos foram caracterizados por métodos de difratometria de raios X à temperatura ambiente, e magnetização dc em função da temperatura e do campo magnético aplicado. Das medidas magnéticas concluímos que o La0.99Pb0.01MnO3 apresenta uma transição ferromagnética abaixo de 250 K e o Dy2RhGa8 é antiferromagnético para temperaturas menores de 11 K. Foi feito o estudo do efeito magnetocalórico nos compostos com o cálculo de suas respectivas variações de entropia para diferentes campos magnéticos. A amostra de Dy2RhGa8 que ordena antiferromagneticamente a 7 Tesla teve uma variação de entropia de 2,4 J/mol K quando o campo aplicado for paralelo ao eixo cristalográfico c e de 2,1 J/mol K quando o campo for perpendicular a direção c. os resultados foram comparados com um modelo teórico de modelagem da Hamiltoniana de campo cristalino para melhor ajuste dos dados experimentais e obtemos resultados satisfatórios.

A praia do robalo possui algumas características instigantes, além de possuir segundo (ANDRADE, 2011) interessantes propriedades magnéticas. Por este motivo,foi estudado de forma mais aprofundada no trabalho aqui discrito.

Na introdução, pode ser visualizado de forma sucinta a praia do robalo e as principais características contidas em sua areia, alem de algumas aplicações do principal argilomineral contido na amostra(a flogopita).

Na fundamentação teórica pode-se perceber as principais características das micas, pormenorizando sua estrutura, os principais processos de caracterização dos argilominerais (Difração de raios X e fluorescência de raios X) e a análise dos mesmos através do refinamento de Rietveld.

Na parte de materiais e métodos pode ser observado como se deu a preparação e a análise da amostra, mostrando de forma clara os equipamentos utilizados e a metodologia da análise.

Nos resultados e discussões foi visualizada a estrutura cristalina dos principais argilominerais contidos na amostra. Para isto, foi utilizado o método de Rietveld através do programa DBWS, com interfase DBWS Tolls 2.3. Foram determinados os parâmetros de rede da Flogopita (K₂Mg Fe⁺²)₆S_i6Al₂O₂₀(OH)4, da goetita (αFeOOH.), do clinocloro (Mg, Fe, Al)6(Si Al4) O10 (OH)8 e do guartzo SiO₃.O programa mostrou baixa confiabilidade nos resultados, pois, nem todos os parâmetros foram refinados pelo mesmo.

Assim, é necessário o refinamento da amostra por outros programas definindo as estruturas que ainda não foram descritas neste trabalho e demonstrando com mais clareza as determinadas estruturas aqui visualizadas.

Estudamos a transi¸c˜ao de fases superfluido-isolante de Mott (SF-MI) em redes
´opticas via modelo Jaynes-Cummings-Hubbard utilizando a aproxima¸c˜ao de f´ermions.
Inicialmente fazemos uma revis˜ao do modelo Jaynes-Cummings que descreve a intera
¸c˜ao de um ´atomo de dois n´ıveis com um campo eletromagn´etico quantizado. Em
seguida estudamos as propriedades da transi¸c˜ao de fases SF-MI no modelo Bose-
Hubbard e discutimos as caracter´ısticas das duas fases quˆanticas e as condi¸c˜oes para
a transi¸c˜ao de fase. Aplicamos o modelo Jaynes-Cummings-Hubbard com a finalidade
de estudarmos a influˆencia da topologia das redes de Bravais linear, quadrada, c´ubica
simples (SC), c´ubica de corpo centrado (BCC) e c´ubica de faces centradas (FCC) na
transi¸c˜ao de fases SF-MI para diferentes n´umeros de excita¸c˜ao e diferentes valores de
dessintonia entre o ´atomo e o campo e encontramos que os l´obulos de Mott e o termo
de hopping cr´ıtico n˜ao s˜ao renormaliz´aveis apenas para a rede FCC. Mas no regime
de muitas excita¸c˜oes, o valor cr´ıtico de salto ´e renormaliz´avel para todas as redes e
n˜ao depende da dessintonia. Em seguida, estudamos o modelo de Jaynes-Cummings-
Hubbard para uma cadeia com a adi¸c˜ao do efeito Kerr (efeito ´optico n˜ao-linear) atrav´es
da aproxima¸c˜ao de f´ermions (FA). Observamos que o efeito Kerr n˜ao provoca grandes
altera¸c˜oes no espectro de energia. No entanto, as propriedades de transi¸c˜ao de fases
SF-MI passam por mudan¸cas significativas devido ao efeito Kerr. Outra caracter´ıstica
importante que foi observada ´e que o efeito Kerr favorece a fase MI

Neste trabalho foi avaliada a qualidade dos dispositivos de exibição de imagens médicas radiológicas - monitores e negatoscópios -, bem como as condições de iluminação das salas de laudo de um grupo de sete Hospitais-Escola do Nordeste do Brasil, distribuídos por capitais de cinco Estados. Os parâmetros avaliados nos monitores digitais, conforme proposto pela Associação Americana de Físicos em Medicina, foram os de distorção geométrica, reflexão, luminância, uniformidade de luminância, resolução, ruído e velamento. A adequação desses itens reflete diretamente no fornecimento de um diagnóstico médico correto. Os negatoscópios e as salas de laudo de radiologia geral e de mamografia foram avaliados seguindo as recomendações do Protocolo Espanhol de Controle de Qualidade de 2002 e do Colégio Americano de Radiologia e do Ministério da Saúde (ANVISA). Os dados avaliados demonstram sérios problemas nas condições de exibição e visualização de imagens radiológicas dessas instituições hospitalares, pois uma parcela considerável dos dispositivos analisados apresenta parâmetros em desacordo com os protocolos de controle de qualidade.

Este trabalho teve por objetivo estudar e compreender a técnica de reflectometria de raios X aplicada à analise de filmes finos. Nesse sentido foram escolhidos alguns filmes singulares de composição química e de espessura nominal diferenciada produzidos por dois equipamentos diferentes, todavia com a mesma tecnologia de manufatura (sputtering). Para a obtenção das curvas de reflexão foi utilizado um difratometro de raios X marca RIGAKU RINT2000, onde pequenas modificações foram necessárias à correta realização das medidas. Esses resultados foram analisados mediante duas variantes do formalismo de Parrat (PARRATT, 1954), um completo mediante a utilização do software IILXRR2013 (MACHADO, 2013) e outro simplificado onde através de uma avaliação simples das posições de Maximo na curva de reflexão em função da ordem de reflexão permite, ao menos para materiais monocamadas, uma excelente avaliação da espessura de camada. O software citado permitiu uma avaliação das possíveis rugosidades de camada, pois o mesmo possui incorporado um modelo de rugosidade (NEVOT, PARDO e CORNO, 1988). Os resultados mostraram que é possível, através de pequenas modificações experimentais obter-se uma boa avaliação de espessuras de camada em filmes diversos, extendendo seu uso como um bom qualificador de filmes finos em geral.

Os tungstatos tipo scheelita MWO4 vêm sendo estudados há bastante tempo devido às
suas propriedades ópticas. A principal é a luminescência, tanto intrínseca quanto
extrínseca (quando dopados com íons lantanídeos trivalentes, Ln3+). Outro grupo de
tungstatos tipo scheelita são os duplos, ALn(WO4)2. A principal característica deste
tungstatos é uma desordem estrutural, envolvendo uma distribuição aleatória dos íons A
(metais alcalinos) e Ln na rede que pode influenciar a luminescência deste material. Na
literatura há diversos modelos para explicar tanto a luminescência intrínseca quanto a
extrínseca, como recombinação de éxcitons auto-armadilhados, vacâncias de MO e/ou
WO3, desvio de estequiometria, outras fases, oxigênio em um sítio intersticial e
vacâncias de oxigênio e vacâncias do íon M. Como as principais aplicações
tecnológicas associadas a estes tungstatos, são como fibras ópticas, lasers do estado
sólido, cintiladores em detectores e recentemente como LEDs brancos, faz-se necessário
entender melhor e se possível solucionar ou dominar os diversos problemas físicos que
os cercam. Então, usando simulação computacional baseada em um modelo em que os
íons são considerados como esferas carregadas interagindo entre si através de potenciais
de interação que visam minimizar a energia da rede, os tungstatos têm suas redes
cristalinas perfeitas e defeituosas simuladas para procurar elucidar o mecanismo de
defeito que domina(m) e/ou contribui(em) para a luminescência e quais suas
consequências.

O estudo das propriedades magnéticas dos compostos intermetálicos formados por íons terras raras têm sido exaustivamente realizado nos diversos centros acadêmicos e laboratórios do mundo. As demandas por matérias magnéticos capazes de suprir as necessidades atuais da humanidade como gravação magnética, spintrônica impulsiona ainda mais estas pesquisas. Neste contexto a série RX2 ganha destaque devido a sua funcionalidade na pesquisa básica e aplicação. Neste trabalho nos apropriamos das características consolidadas dos componentes desta serie para validar o modelo proposto, e assim poder apresentar medidas inéditas de desordem magnética anisotrópica dos compostos DyX2, HoX2. Além de contribuir para o encerramento da escassez de dados teóricos a respeito da propriedades magnéticas dos compostos ErAl2 e TbNi2. Para isso utilizamos um modelo algébrico poderoso, fundamentado no hamiltoniano de Lea-Leask-Wolf acrescido das contribuições provenientes do efeito Zeeman e parâmetro de troca.
Palavras-

O principal objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de uma metodologia para a produção
de cerâmicas de Titanado de Bismuto na fase Bi4Ti3O12, baseada na rota de sol-gel e utilizando
polivinil álcool (PVA) como agente polimerizante. O Bi4Ti3O12 é um material ferroelétrico com
grande apelo tecnológico devido ao seu potencial de aplicação em capacitores e elementos de
memória. Por outro lado, a rota de sol-gel com PVA, além de possibilitar o controle de tamanhos
de partícula e reduzir riscos de contaminação durante a síntese, apresenta a vantagem de utilizar
reagentes de custo menor do que os que são utilizados na rota convencional. Os resultados
obtidos indicaram que corpos cerâmicos com fase cristalina única e densidade relativa de 70 %
podem ser obtidos após calcinação em 800 °C e sinterização a 1000 °C por 2h. Estes corpos
cerâmicos apresentaram microestrutura com grãos sub-micrométricos arredondados, evoluindo
para grãos em forma de plaquetas ao atingir dimensões micrométricas. O diagrama de
impedância das cerâmicas sinterizadas apresentou dois semicírculos característicos,
condutividade termicamente ativada e permissividade marcada por dispersão a baixas
frequências devido ao movimento de portadores de carga no material. A energia de ativação para
os processos condutivos foi determinada a baixas frequências através da dependência da
condutividade e do módulo elétrico com a temperatura. Em ambos os casos, observou-se um
comportamento do tipo Arrhenius, com energias em torno de 0.7 eV. Valores semelhantes foram
obtidas para os processos condutivos na região intra-grão, em altas frequências. Neste caso, as
energias foram obtidas somente pela análise do módulo elétrico. O conjunto de resultados
obtidos aponta para o sucesso da técnica para obter materiais de boa qualidade cristalográfica
através de uma metologia simplificada e com custo reduzido. No caso específico do material em
estudo no presente trabalho, esforços adicionais serão necessários para se obter cerâmicas com
densidade relativa superior a 90 %.

O estudo com cerâmicas porosas possui um elevado potencial a ser usada em diversas aplicações, tem um grande interesse tecnológico e científico, por estarem relacionadas com problemas de catálise, poluentes particulados (aerossol), metalurgia do pó, etc. Nesse contexto, a busca de novas estruturas que apresentem uma maior eficiência de determinados efeitos tem sido muito intensa. Neste trabalho desenvolvemos cerâmicas porosas e essas amostras foram utilizadas como microcavidades em aplicações ópticas. O processo já adquirido da síntese das cerâmicas porosas utilizando a rota de sol-gel proteico resulta em amostras do tipo espumas, formando uma rede de vazios, ou seja, microcavidades com diâmetro médio de poros variando de 0,8 a 10 μm, a depender dos parâmetros utilizados. A versatilidade dessas cerâmicas se deve à utilização de técnicas de processamento inovadoras e à variedade de materiais cerâmicos disponíveis. Uma das principais vantagens nesse processo de preparação é o baixo grau de toxicidade durante a produção que é bastante reduzido, se comparado a outras rotas de produção. As análises ópticas foram realizadas em amostras com os poros preenchidos com os seguintes corantes orgânicos: Rodamina B e Rodamina 6G. Medidas de fluorescência foram realizadas e obtemos o espectro de emissão das amostras, que mostraram uma emissão característica do tipo laser randômico. Além disso, conseguimos uma alta eficiência do laser randômico nesse sistema com o aumento da intensidade de bombeio.

A dosimetria das radiações ionizantes é essencial para que procedimentos possam ser tomados com o objetivo de maximizar os efeitos benéficos que o uso dessas radiações pode oferecer à sociedade, assim como minimizar os danos decorrentes de tais radiações. Em decorrência disso, diferentes materiais detectores têm sido propostos na literatura para o emprego em dosimetria pessoal e ambiental. Detectores termoluminescentes têm larga utilização nesses procedimentos dosimétricos. A motivação deste trabalho foi produzir cristais de CaSO4 dopados com elementos não usuais como o európio (Eu) e a prata (Ag), inclusive na forma de nanopartículas, preparados por meio de uma adaptação do método desenvolvido por Yamashita (1971). O interesse na produção desses materiais foi o de investigar outras metodologias de produção de materiais termoluminescentes. Pela nova rota de crescimento, os cristais foram produzidos a partir do carbonato de cálcio (CaCO3), incorporando-se os dopantes (Eu2O3 ou Ag2O3) numa solução de ácido sulfúrico. As nanopartículas de prata Ag(NP) foram obtidas através da rota de síntese chamada de método poliol, que se baseia na redução de cátions Ag em um poliálcool, neste caso o etileno glicol. Os compósitos foram obtidos a partir da mistura do composto base e da adição eletiva de vidro ou Teflon. A emissão exoeletrônica termicamente estimulada dos novos materiais produzidos foi investigada. Características termoluminescentes como linearidade, reprodutibilidade, dependência energética, dose mínima detectável, desvanescimento e ordem cinética foram avaliadas. Os compósitos apresentaram curvas de emissão TL com um único pico, centrado em torno de 200°C para as amostras contendo Teflon e 230°C para as amostras com adição de vidro. As novas rotas de preparação dos dosímetros termoluminescentes mostraram-se viáveis, sendo o dosímetro à base de sulfato de cálcio dopado com európio e nanopartículas de prata (CaSO4:Eu,Ag(NP)) o que apresenta a emissão TL mais intensa entre as preparações estudadas, sendo linear, reprodutível, com baixo desvanescimento e baixo limite inferior de detecção.

Neste trabalho foram estudadas as propriedades ópticas e estruturais do Aluminato de Cálcio na estequiometria 1:2:4 (CaAl2O4) dopado com terras raras (TR = Ce, Eu, Eu e Dy). O material foi produzido utilizando o método Sol Gel Proteico conhecido por produzir partículas de tamanho manométrico. A caracterização estrutural das amostras foi realizada através das técnicas de Analise Térmica Diferencial juntamente com a Termogravimétria (DTA/TG), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Difração de Raios X (DRX), sendo que este último possibilitou a identificação da formação da fase única para o CaAl2O4 à uma temperatura de calcinação de 1200 °C por 2 horas. As micrografias de MEV mostraram que as partículas tem dimensões manométricas e formas variadas. O estudo das propriedades ópticas do material iniciou a partir da identificação das transições 4f-4f e 4f5d-4f, referentes aos terras raras, através da técnica de Fotoluminescência (PL) e Radioluminescência (RL). A absorção de radiação ionizante e conversão da radiação em luz visível, fatores importantes nas propriedades que definem sua aplicação, foram estudadas pelas técnicas de Emissão Luminescente Estimulada por Raios X (XEOL) e Absorção Óptica (AO). Os resultados obtidos com estas técnicas juntamente com análises de Espectroscopia de Absorção Raios X (XAS) possibilitaram um entendimento amplo das propriedades do material e um modelo pode ser proposto que relaciona o processo de absorção dos fótons e a conversão em luz visível.

Este trabalho propˆos a implementa¸c˜ao da t´ecnica de crescimento de monocristais via fluxo
met´alico no estado de Sergipe. Al´em disso, o sistema YxGd1􀀀xIn3 (0  x  0.5 a passo
de 0.10 % ) foi obtido atrav´es dessa t´ecnica e as propriedades estruturais e magn´eticas
foram estudadas. Medidas de difra¸c˜ao de raios x foram realizadas com o intuito de
verificar o crescimento da fase cristalina desejada. Os dados mostraram que ela foi obtida
com sucesso. A caracteriza¸c˜ao magn´etica foi feita atrav´es de medidas de susceptibilidades
magn´etica em fun¸c˜ao da temperatura (2  x  300 K) e do campo magn´etico (􀀀7  H 
7T). As medidas de magnetiza¸c˜ao em fun¸c˜ao da temperatura mostraram uma supress˜ao
da temperatura de ordenamento magn´etico com a concentra¸c˜ao de ´ıtrio. As an´alises desses
dados mostraram que o sistema apresenta frustra¸c˜ao magn´etica que est´a ligado ao efeito
de dilui¸c˜ao introduzido pelo ´ıon de ´ıtrio no sitio do gadol´ınio. As medidas de magnetiza¸c˜ao
em fun¸c˜ao do campo magn´etico realizadas a 2 K mostraram um comportamento t´ıpico de
um material com ordenamento antiferromagn´etico.

Um estudo teórico das interações entre os elétrons 4f de íons lantanídeos (Ln3+) íon com o meio químico foi feito usando a teoria de campo cristalino. Os principais efeitos estudados foram: mudança na posição do baricentro dos níveis de energia do íon livre, desdobramento máximo do nível J e contribuição para transição 5D0-7F0 do íon Eu3+. Usar a correção de segunda ordem para as funções de onda permitiu entender melhor como é a relação entre o desdobramento máximo do 7F1 do íon Eu3+ e a posição de seu baricentro. A dependência entre intensidade da transição 5D0-7F0 com a sua posição também foi demonstrada usando a parte linear do campo cristalino. Este estudo foi feito baseado em propriedades de simetria do hamiltoniano do íon livre e do campo cristalino. A previsão da posição do baricentro e do desdobramento do nível 7F1 estão em bom acordo com os resultados experimentais. As equações obtidas para a transição 5D0-7F0 reproduziram satisfatoriamente os resultados experimentais e podem ser usadas para o íon Sm2+.

A caracterização de materiais, tanto do ponto de vista qualitativo , quanto quantitativo tem sido feito desde os anos 50 por diversos pesquisadores usando a técnica de FRX em associação com os métodos matemáticos para correção dos efeitos de matriz de absorção e intensificação; entre quais destacou-se o método de parâmetros fundamentais e algoritmos da influência dos coeficientes. Tais métodos são fundamentais na prática para correção dos efeitos de matriz que ocorrem no interior de uma amostra. Ambos os métodos apresentam como base a resolução das equações de Sherman, que relacionam as intensidades dos raios x fluorescentes primário, secundários e terciários etc. com as concentrações de elementos de amostras de composição conhecida. As equações de desenvolvidas por Sherman em 1955 e corrigidas por Fujino e Shiraiwa pelos fatores de para as intensidade de fluorescência secundária e terciária, apresentam o inconveniente de não serem inversíveis algebricamente. Tornando assim a análise de amostras de composição desconhecidas inviáveis de serem feitas na prática. Para se resolver este problema, diversos cientistas a partir de 1968 têm desenvolvido algoritmos, que conseguem na prática inverter numericamente a relação entre as concentrações ou frações de massa presentes em uma amostra de composição desconhecida com as intensidades fluorescentes. Este algoritmo já contém os fatores necessários para a correção dos efeitos de matriz e utilizam métodos iterativos para o cálculo aproximado das concentrações ou frações de massa reais da amostra.

Neste trabalho analisaram-se as amostras SQ1N, SQ2NN, SQ3N e STG2, usando-se a técnica de FRX em associação com o método de parâmetros fundamentais, para o cálculo das concentrações elementares ou frações de massa dos elementos presentes na amostra. Neste trabalho, conforme procedimento descrito na parte de materiais e métodos, determinou-se primeiramente as sensibilidades instrumentais ( fatores ) para cada elemento, usando as intensidades medidas experimentalmente. Em seguida fazendo uma aproximação para a concentração inicial, (onde desconsiderou-se os efeitos de matriz), e ainda utilizando-se os fatores determinados, calculou-se por meio de um programa computacional feito em Delphi 7, um conjunto de equações não lineares (equações de Sherman), relacionando –se as concentrações de cada um dos diversos elementos presentes na amostra com as intensidades características dos raios x, por processos iterativos. Ao fim dos cálculos comparou-se as diversas faixas de composições aceitáveis para as amostras citadas com as dos padrões das mesmas ,obtidas através do espectrômetro de Fluorescência de Raios por Dispersão de Comprimento de Onda nas condições experimentais e instrumentais descritas no capítulo 3(seção de materiais e métodos). Através da analise dos resultados obtidos, verificou-se a precisão e importância do MPF para a quantização de uma amostra desconhecida qualquer; bem como a influência dos parâmetros fundamentais, instrumentais e condições experimentais no processo de quantificação de amostras.

A tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC), uma nova modalidade de
imagem radiológica na odontologia, normalmente, irradia volumes maiores e apresenta
valores de doses efetivas superiores a outras modalidades de exames radiológicos tipicamente
conhecidos em radiologia odontológica. Este cenário conduz a necessidade, indispensável, de
avaliar, em termos de dose efetiva, as técnicas de exames radiológicos na odontologia. Os
exames radiológicos mais utilizados no planejamento e avaliação de implantes são: a
radiografia panorâmica e a TCFC. A ideia central deste trabalho consiste em avaliar doses
efetivas em procedimentos radiológicos destinados a implantes dentários e, também, a
realização de avaliação de desempenho dos equipamentos e de aspectos de controle de
qualidade das imagens. Nesta avaliação, os cálculos de dose efetiva foram realizados a partir
das medidas, em equipamentos de radiografia panorâmica e tomógrafos de feixe cônico, das
grandezas produto kerma no ar-área (PKA), do produto kerma no ar–comprimento (PKL) e da
dose média no volume. Os instrumentos utilizados para determinação destas grandezas foram:
Medidor de PKA; câmara de ionização tipo lápis; câmara de ionização tipo Farmer e
simuladores de PMMA e água. Esta metodologia foi complementada com o uso de dados
oriundos de simulação de Monte Carlo. Foram avaliados também diferentes protocolos de
exames e diferentes receptores de imagem. Os resultados deste estudo apresentam um
panorama das doses efetivas para duas técnicas de imagem utilizadas no planejamento e
avaliação de implantes dentários evidenciando as diferenças no valor da dose efetiva entre
técnicas e receptores de imagem. Estes resultados também fornecem subsídios para a decisão
da técnica de imagem a ser adotada, para o uso racional das técnicas de imagens apropriadas
ao planejamento e avaliação de implantes e também para a otimização das técnicas de
imagens possibilitando a redução de doses sem perdas na qualidade da imagem final. Para a
avaliação de desempenho e controle de qualidade, construímos quatro simuladores. Com o
uso destes simuladores, foi possível avaliar a energia efetiva dos feixes, obter uma escala de
Hounsfield para TCFC e avaliar as dimensões físicas, a resolução em baixo contraste, a
uniformidade e a resolução de detalhes em alto contraste na imagem. A avaliação destes
parâmetros foi baseada em recomendações e tolerâncias estabelecidas na legislação nacional e
protocolos internacionais.

Os silicatos de cádmio são materiais que apresentam propriedades ópticas interessantes. A exemplo de outros silicatos, o material é parcialmente covalente e parcialmente iônico. A característica covalente é dada pelas fortes interações Si-O, dentro do grupo (SiO4)2 -. A natureza iônica é devido à presença dos ions Cd2+ que interagem com o grupo silicato. No presente trabalho foi estudado este sistema através do método de modelagem computacional baseada em potenciais interatômicas e minimização de energia. Um conjunto de novos potenciais foi desenvolvido possibilitando reproduzir com boa precisão a estrutura da família de silicato de cádmio, sob a forma CdSiO3, Cd3SiO5 e Cd2SiO4. As interações consideradas nessas matrizes, além da interação Coulombiana, foram entre Cd-O, Si-O e O-O, e o termo de três-corpo O-Si-O; sendo este necessário para descrever a natureza covalence do grupo SiO4 . Este conjunto de potencial foi utilizado nos cálculos de defeitos com base na aproximação de Mott-Littleton. Essa teoria foi incorporada no código GULP. No caso da fase CdSiO3, ambos os defeitos intrínsecos e extrínsecos foram estudados. Os seguintes defeitos intrínsecos foram considerados: Schottky, Pseudo-Schottky, Anti-Schottky e Frenkel. O defeito intrínseco mais favorável energeticamente foi o defeito Frenkel do cádmio, mas o pseudo-Schottky do composto CdO também pode ocorrer.Os defeitos extrínsecos devido a dopantes trivalentes também foram modelados. Os dopantes trivalentes podem, em princípio, ser incorporado na matriz por substituição no sítio do Cd ou sítio de Si. Em ambos os casos, os mecanismos de compensação de carga são necessários para manter a neutralidade de carga da rede e uma série de mecanismos possíveis foram considerados incluindo vacâncias de Cd2 +, O2- ou intersticiais de Cd2+ ou O2-. Para cada mecanismo, uma reação de estado sólido foi formulada e a energia de solução correspondente foi calculada. O defeito mais favorável é aquele que corrersponde a energia de solução de menor valor. Os resultados indicam que o íon trivalente substitui o sítio do Cd2+ por compensação de cádmio no sítio do silício. No entanto, outras ocupações no sítio do cádmio são possiveis devido a uma pequena diferença nas energias de solução.

Nesta dissertação apresenta-se a síntese das nanopartículas magnéticas dos sistemas Mn_1-xZn_xCr₂O₄ e Cu_1-xNi_xCr₂O₄ (0 £ x £ 1,0) produzidas pelo método de coprecipitação. Estes compostos foram caracterizados por medida de difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura à temperatura ambiente.As cromitas de CuCr2O4 e NiCr2O4, produzidas pelo método de reação de estado solido, tiveram suas propriedades magnéticas estudadas por magnetização e susceptibilidade ac em função da temperatura. As cromitas nanométricas apresentam parâmetros de rede, consistentes com os da forma “bulk”, reportados na literatura. Os tamanhos médios das partículas foram calculados a partir da equação de Scherrer e confrontados com o tamanho obtido por microscopia eletrônica de varredura. Percebemos um aumento no tamanho médio das partículas com o aumento da temperatura de calcinação. A variação dos parâmetros de rede do sistema Cu_1-xNi_xCr₂O₄ dopado com Ni (0≤x≤1) permite identificar duas regiões de fases diferentes, a tetragonal e a cúbica. O CuCr₂O₄ e suas substituições por Ni apresentam simetrias tetragonais, devido ao efeito Jahn-Teller nos tetraedros de oxigênio, porém o NiCr₂O₄ é cúbico à temperatura ambiente. Os resultados de difração de raios X para o sistema Mn_1-xZn_xCr₂O₄ associados às análises de refinamento Rieltveld, mostram que as amostras com (0≤x≤1) possuem padrão de difração de raios-x similar (simetria cúbica e grupo espacial Fd-3m), confirmadas por refinamento Rietveld, indicando assim que a fase principal para o sistema como um todo permanece inalterada com a substituição do Mn por Zn. Medidas magnéticas feitas com um magnetômetro SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) exibem um comportamento ferrimagnético para o composto CuCr₂O₄ massivo com uma temperatura de transição T_C= 122 K. A dependência da magnetização com o campo magnético para o CuCr₂O₄ indica um momento magnético médio de 0.070µ_B por fórmula unitária em 2K o qual é um pouco menor que o valor Bulk (0.5 - 0.8 µ_B /f.u.) e campo coercivo de aproximadamente 2 kOe, o baixo momento é devido ao posicionamento triangular dos spins, a subrede do Cu²⁺ forma pares antiferromagneticamente com o momento da subrede Cr³⁺. Medidas de magnetização em função da temperatura para o NiCr₂O₄ mostram duas transições magneticas em T_c ≈ 75K e T_s ≈ 30K, uma relacionada a uma componente ferrimagnético (longitudinal) e outra a componente antiferromagnética (transversal). Da dependência da magnetização (M) com o campo (H), obtivemos a magnetização de saturação de 0.25 µ_B/ fórmula unitária a 2K, valor menor do que o esperado 1.2 µ_B/ fórmula unitária. Esta diminuição na magnetização medida a 2K é devido a componente longitudinal do momento magnético no sítio-A (Ni²⁺) ser maior do que a do sítio-B (Cr³⁺).

Neste trabalho foram utilizados e comparados dois modelos e um método, a fim de estipular a melhor maneira de descrever as propriedades espectroscópicas dos complexos contendo íons Ln³⁺, a saber, o modelo eletrostático de cargas pontuais (PCEM), o modelo de recobrimento simples (SOM) e o método dos vizinhos equivalentes (MENN). Foram previstos parâmetros de campo cristalino, fatores de carga, desdobramento do nível de energia ⁷F₁, posição dos subníveis de energia para o nível ⁷F₁ e dependência entre os fatores de carga e a distância média íon central – primeiro vizinho para dezessete complexos, dois deles com mais de um sítio de simetria do íon luminescente. Assim, foi possível desenvolver um estudo sistemático, avaliando e quantificando previsões e comparando com os dados experimentais disponíveis. Em particular, todo o estudo desenvolvido mostra que ainda há deficiência na previsão dos parâmetros de campo cristalino com k > 2 que deveriam apresentar pequena magnitude, e que as previsões mais satisfatórias foram obtidas com o MENN, considerando a carga de ligação mais próxima do íon central que do seu primeiro vizinho.

Neste trabalho nós investigamos as propriedades estruturais e magnéticas de amostras de ZnFe2O4 preparadas pelo método de reação do estado sólido e co-precipitação obtidas usando diferentes temperaturas de síntese. Medidas de difração de raios-X (DRX) foram realizadas com o objetivo de verificar se a fase única foi obtida, assim como para determinar a pureza da amostra com relação à quantidade de fases espúrias existentes. A caracterização magnética foi feita através de medidas de magnetização em função do campo magnético aplicado (65 < H < 65 KOe) e em função da temperatura (2 < T < 400 K) usando um magentômetro SQUID da Quantum Design MPMS SQUID-EverCool. Além disso, nós analisamos a dependência do campo coercivo com a temperatura das nanopartículas de ZnFe2O4. Um modelo teórico que considera a distribuição de tamanhos de partículas foi utilizado para fazer o ajuste aos nossos dados experimentais de coercividade em função da temperatura.

Neste trabalho nós investigamos as propriedades estruturais e magnéticas de nanopartículas de Co₃O₄ preparadas pelo método de co-precipitação com a adição de agentes quelantes. Medidas de Difração de Raios-X (DRX) foram realizadas com o objetivo de verificar se a fase única foi obtida e também para determinar a pureza das amostras. Imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foram realizadas para se obter informações sobre o tamanho, forma e distribuição de tamanho das partículas. A caracterização magnética foi feita través de medidas de magnetização em função do campo magnético aplicado (70 < H < 70 KOe) e em função da temperatura (300 K) usando um magentômetro SQUID MPMS-EverCool.

Neste trabalho foram obtidas nanopartículas de LaMTO₃ (MT=Cr, Fe e Mn) com tamanhos que variam de 20 a 100 nm usando o método químico de co-precipitação. Sistemas contendo diferentes concentrações de sacarose foram preparados com objetivo de estudar a influência do agente quelante no crescimento das nanopartículas. Todas as amostras foram analisadas utilizando técnicas de caracterização estrutural e magnética. Resultados de difração de raios X aliados a análises de refinamento Rietveld confirmaram a formação das fases principais em todos os sistemas preparados, com e sem adição de sacarose. Em todos os sistemas preparados é observada a dependência do tamanho com a temperatura de síntese. Os sistema LaCrO₃ e LaFeO₃ apresentaram um decréscimo nos tamanhos das partículas nas amostras preparadas com a adição de sacarose. Entretanto, o conjunto de amostras do sistema de LaMnO₃ não foi verificado uma mudança considerável no tamanho das partículas com a adição da sacarose quando comparadas com as amostras obtidas sem adição da mesma. Do ponto de vista da obtenção das nanopartículas, de uma maneira geral foi possível observar que a concentração de 0,02 mol/L de sacarose foi a condição que melhor apresentou controle dos tamanhos das nanopartículas. Resultados de magnetização em função do campo e da temperatura mostram que os sistemas estudados são antiferromagnéticos. Além disso, esse resultados mostram que os sistemas de La(Mn,Fe)O₃ apresentam uma forte dependência da T_N com o tamanho da partícula.

Neste trabalho foram estudadas as propriedades ópticas e estruturais do cintilador BaYF dopado com 2mol% de Praseodímio. Dois tipos de amostra foram produzidas, policristalina e monocristalina. A amostra policristalina foi produzida por reação de estado sólido em atmosfera de HF. As amostras monocristalinas foram obtidas a partir de uma amostra policristalina que passou pelo processo de fusão zonal. A caracterização estrutural realizada por difração de raios X revelou a formação da fase BaY₂F₈ de forma majoritária para a amostra policristalina e também para diferentes regiões do monocristal. A caracterização óptica, impulsionada por estudos recentes que mostram o BaYF dopado com terras rara é um promissor cintilador, tiveram inicio a partir da identificação das transições referentes ao dopante através da técnica de fotoluminescência (PL). A absorção de radiação ionizante, conversão da radiação em luz e formação de defeitos, fatores importantes nas propriedades que definem a aplicabilidade de um cintilador,foram estudadas pelas técnicas de radioluminescência (RL) convencional e emissão luminescênte estimulada por raios X (XEOL), absorção óptica (AO) e termoluminescência (TL). Os resultados obtidos com estas técnicas juntamente com análises de espectroscopia de absorção raios X (XAS) possibilitaram a elaboração de um modelo para o mecanismo de cintilação do BaY₂F₈:Pr³⁺.

O estabelecimento de um equipamento específico para avaliação da mama com uso da radiação X trouxe importantes benefícios na detecção precoce do câncer mamário. Apresentando-se com diversas características, a mama feminina varia em relação tanto à densidade como em espessura, sendo o mamógrafo útil em diversas análises, incluindo em mamas portadoras de implantes artificiais. O objetivo deste trabalho foi avaliar uma mistura entre parafina em gel e acrílico em pó como simulador do tecido mamário, usando como parâmetros principais o número atômico efetivo (Z_ef) e o coeficiente de atenuação mássico total (µ/ρ), bem como utilizar a melhor proporção destes para analisar a interferência na imagem da presença do implante de silicone. Empregando processo de confecção rápido, e utilizando materiais de baixo valor monetário, o simulador construído com a proporção ‘Parafina + 10% acrílico’, que representa adição de acrílico no valor de 10% do valor da parafina utilizado, foi aquele que melhor simulou a glândula mamária. Em relação ao tecido adiposo, no qual a proximidade de simulação foi maior, as diferenças percentuais exibidas para µ/ρ foram de aproximadamente 32,9% para 10 keV, 28,5% para 15 keV, 20,2% para 20 keV, 11,1% para 30 keV e 5,4% para 40 keV. A avaliação em termos da interferência do implante de 105 mL mostrou que a radiação espalhada por ele dentro do objeto simulador tinha um alcance aproximado de 5 mm. Exposições com diferentes características de compressão também foram efetuadas e por meio da análise das imagens obtidas ficou evidente a influência da compressão na obtenção de imagens com boa qualidade sendo necessário um menor tempo de exposição.

Cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade (DFT – Density Functional Theory) foram utilizados para o estudo das propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas do fluoreto de bário e ítrio (BaY2F8) puro e do aluminato de bário (BaAl2O4) puro. A ferramenta computacional utilizada para a realização dos cálculos foi a FP-LAPW (Full Potencial Linear Augmented Plane Wave), que é implementada no código Wien2k. A estrutura cristalina de ambos os compostos foi computacionalmente otimizada, permitindo que todos os átomos dentro da célula unitária movam-se até alcançar o equilíbrio. Os parâmetros de rede e as distâncias interatômicas calculadas estão de acordo com os valores determinados experimentalmente. Os resultados para o BaY2F8 (BYF) indicam que o gap teórico fundamental do material puro é de 7.5 eV. A estrutura eletrônica calculada revela que o topo da banda de valência é dominado pelos estados p do flúor, enquanto que o fundo da banda de valência tem predominantemente estados d do ítrio. As respostas ópticas na região do ultravioleta são determinadas pelo cálculo do tensor dielétrico complexo. Dessa forma, foi observado que o cristal do BYF não exibe larga anisotropia óptica e a região em que acontece a maior intensidade de absorção está entre as energias 7.5 e 12.5 eV devido as transições eletrônicas dos estados populados 2p do F para os estados vazios dos átomos vizinhos do ítrio e do bário. No caso do BaAl2O4 os resultados indicam que seu gap fundamental tem um valor de 4.9 eV utilizando o potencial de correlação e troca PBE (Perdew-Burke-Ernzerhof). Porém, utilizando o novo potencial mBJ (modified-Becke-Johnson) o valor encontrado foi de 6.9 eV, que é um valor muito próximo dos resultados experimentais encontrados na literatura. O topo da banda de valência é dominado pelos estados p do oxigênio, enquanto os estados d do bário dominam o fundo da banda de condução. Na análise das propriedades ópticas é observado que o aluminato de bário possui baixa anisotropia óptica e que os potenciais PBE e mBJ mostram diferenças consideráveis em seus resultados.

Neste trabalho estudamos a caracterização estrutural e magnética das amostras de Ce1-2xZnxMxO2-δ (Fe, Co e Ni) e Ce0,5(1-x)Zn0,5(1-x)FexO2-δ obtidas via processo sol-gel proteico que tem como precursor orgânico a água de coco. As soluções foram preparadas pela dissolução dos nitratos de cério e zinco para as amostras dopadas com Zn e nitratos de cério, zinco e cobalto ou ferro para as amostras dopadas com Zn, Fe ou Co e, posteriormente, foram levadas a estufa a 100°C/24 h para formação do xerogel. A seguir as amostras foram calcinadas a 400, 600, 800 e 1000 °C/2h hora em ar. Após calcinação foram feitas análises de difratometria de raios X (DRX) para identificação das fases e estimar o limite de solubilidade para os sistemas estudados. Através das medidas de espectroscopia Raman identificou-se a presença de lacunas de oxigênio que segundo a literatura induzem um comportamento ferromagnético, além de confirmar os resultados obtidos via DRX. As propriedades magnéticas também foram estudadas por magnetometria SQUID. De uma forma geral, as amostras apresentaram um comportamento ferromagnético a 2 K com valores muito baixos de campo coercivo (Hc) e magnetização remanente (Mr) e apresentaram uma magnetização (Ms) que aumenta linearmente com a concentração de íons dopantes e da temperatura de calcinação. Foi observado também um fraco ferromagnetismo (FM) a temperatura ambiente. Os nossos resultados dão indícios de que a origem do ferromagnetismo está associada à formação de lacunas de oxigênio. As amostras da matriz mista dopada com ferro apresentaram uma interessante mudança de comportamento. Quando a concentração nominal dos íons dopantes foi x ≤ 0,04 as amostras apresentaram-se ferromagnéticas quando a concentração foi x ≥ 0,05 elas se mostraram antiferromagnéticas (AFM) com temperatura de Néel (Tn) aproximadamente igual a 12, 27 e 13 K para concentrações nominais de Fe x = 0,05, 0,075 e 0,1, respectivamente.

Neste trabalho foram estudados os mecanismos de dopagem e codopagem
do Sr4Al14O25 com íons terras raras trivalentes e divalentes,
utilizando a técnica da modelagem computacional estática. Um conjunto
de parâmetros de potenciais foi desenvolvido para que fosse capaz de
reproduzir o Sr4Al4O25 com uma diferença máxima nos parâmetros de rede
de 2% e as estruturas cristalinas dos óxidos metálicos envolvidos
tivessem uma diferença máxima nos parâmetros de rede de 3%. Após
encontrarmos uma parametrização confiável dos materiais, pudemos
modelar os defeitos na matriz Sr4Al14O25. Os possíveis mecanismos de
incorporação dos terras trivalentes foram estudados e cinco mecanismos
foram propostos. Para todas as energias de solução foram calculadas
usando duas abordagens diferentes: o método de diluição infinita, onde
admitimos que somente um defeito fosse criado em uma rede cristalina
infinita, e o método de solução ideal, que leva em conta a
concentração do defeito dentro do limite que não exista interação
entre os defeitos. No método de diluição infinita, as energias de
solução mostram que as terras raras trivalentes se dividem em dois
grupos: um primeiro que vai do Lu3+ até o Dy3+, à 0K, ou até o Gd3+, à
293K, que são incorporados preferencialmente via substituição
isovalente num dos sítios de Al6 em coordenação octaédrica, e um
segundo grupo que vai do Tb, à 0K, ou do Eu3+, á 293K, até o Ce3+ que
são dissolvidos na matriz via substituição aliovalente no sítio de Sr,
com o mecanismo de compensação de cargas dado pela formação de um O2-
no interstício. O íon de Pr3+ na temperatura de 0K é a única exceção
neste comportamento, aqui a vacância de Al ou O2- intersticial podem
ser os defeitos de compensação de carga. Todas as energias de solução
para este método são positivas e apresentam uma diferença razoável
entre eles. A menor energia de solução global foi a do Ce3+, revelando
que este ion pode ser mais fácil de ser incorporado na matriz. Quanto
ao método de solução ideal, as energias de solução podem também ser
dividida em dois grupos como antes, mas sem a dependência da
temperatura, o íon de Pr3+ é novamente exceção para este
comportamento. O método de solução ideal tem vantagem que todas as
energias de solução depende da concentração dos dopantes e isso
permiti uma avaliação do limite de solubilidade para cada tipo de
defeito. Usando este método, a máxima concentração de dopagem. Usando
este método obtemos a concentração máxima de 0,03% para a dopagem dos
íons terra raras. Baseados nos resultados obtidos para os mecanismos
dopagem com íons trivalentes, algumas propostas para os mecanismos de
redução do íon trivalente na matriz foram feitas. Cada um dos
mecanismos é regido por uma reação de estado sólido e as energias de
solução foram calculadas com base nas equações de balanço energético
associadas. Várias atmosferas foram consideradas e ambos os métodos
foram usados para calcular as energias de solução. Ambos os métodos
mostram o mesmo comportamento, exceto o ambiente redutor tem atmosfera
mista, justificado pelas diferentes quantidades de gases usadas em
cada método. Os resultados mostram que o íon de o íon de Eu3+ é o mais
provável de reduzir e que a atmosfera de CO é a mais indicada para
redução dos íons enquanto a atmosfera de N2 não se mostrou eficiente
para a redução, este resultado está de acordo com o encontrado na
literatura. Quanto ao ambiente próximo ao dopante, podemos concluir
que a substituição do íon de Eu2+ pelo íon de Sr não modifica de forma
significativa. Foi também estudado a presença do codopante na matriz
em uma região próximo ao dopante Eu2+. Os resultados mostram que os
valores da energia de solução tem comportamento semelhante ao mostrado
pelos íons trivalentes, exceto pelo codopante Eu3+ no mecanismo por
oxigênio intersticial. As menores energias foram obtidas com atmosfera
redutora de CO. A comparação das energias de solução mostrou que o
mecanismo cujo íon trivalente ocupa o sítio de Al3+ tem maior
probabilidade de acontecer para os íons Lu3+ ao Sm3+, exceto a 0K onde
há uma divisão na preferência do Sm3+. Os íon de Nd3+,Pr3+ e Ce3+ tem
preferência pelo mecanismo com compensação de um Oxigênio
intersticial. Em todos estes casos, as estruturas minimizadas em torno
do defeito de substituição isovalente mostram que a distancia entre o
Eu2+, no sitio do Sr, e os íons M3+, no sitio do Al, é bastante
pequena o que está de acordo com o mecanismo de troca direta de cargas
proposto por Nakazawa et. al. para explicar o mecanismo de
fosforescência nesta matriz. Por outro lado, para o caso onde o
defeito de substituição aliovalente é formado com compensação pelo O2-
intersticial, as distâncias entre os sítios ocupados pelos dopantes
Eu2+ e M3+ são grandes demais para permitir a troca direta de cargas.

Neste trabalho foram estudadas as propriedades magnéticas do sistema de nanopartículas de
MgFe2O4 obtidas por precipitação em solução sólida monocristalina de [Mg;Fe]O, com 2,2%
de ferro, em diferentes tempos e temperaturas de precipitação. Estas partículas crescem de
forma coerente com a matriz, exibindo a forma de pequenos octaedros cujas diagonais são
paralelas às direções [100] da rede cristalina da matriz, que possui simetria cúbica. Os
resultados aqui apresentados são referentes a amostras tratadas no intervalo de temperaturas
entre 400 e 900ºC durante 2, 6 e 10 horas. As mesmas foram analisadas por difração de raios
X (DRX), magnetização em função do campo (curvas de histerese) e magnetização em função
da temperatura (Zero Field Cooled e Field Cooled Warming). Observou-se que, em amostras
tratadas durante 6 horas, o sistema apresenta valores crescentes de magnetização remanente e
campo coercivo para temperaturas de precipitação a partir de 600ºC, fato que pode ser
atribuído à precipitação e ao crescimento de nanopartículas de magnesioferrita na matriz. A
variação do campo coercivo com a temperatura de medição foi estudada utilizando-se dois
diferentes modelos teóricos e, a partir da comparação da magnetização remanente e do campo
coercivo das amostras tratadas em diferentes temperaturas, verificou-se que a variação do
parâmetro de inversão da magnesioferrita na faixa de temperaturas de precipitação estudada
decresce como reportado por outros autores.

O estudo de propriedades magnéticas de elétrons fortemente correlacionados
tem sido uma área de interesse da física pela grande importância tecnológica de vários
materiais com essa característica. Uma famosa abordagem teórica, conhecida como
modelo de Hubbard, vem sendo utilizada na tentativa de descrever esse tipo fenômeno.
Esse modelo considera as interações e a mobilidade eletrônica descrevendo de forma
simplificada fenômenos como magnetismo itinerante e transição metal-isolante.
Neste trabalho foram analisadas propriedades termodinâmicas de clusters de
estruturas com simetria da rede fcc contendo 4, 5, 6, 7 e 8 sítios. Foi utilizado um
método de diagonalização numérica exata, onde os subespaços do problema foram
analisados separadamente e reunidos posteriormente, procedimento que reduz o tempo
de processamento dos dados. Foi também realizada uma análise do estado fundamental
dos clusters com o intuito de aprimorar o diagrama de estados quânticos, conhecido na
literatura, obtido a partir de sistemas com 4, 5 e 6 sítios. Sobre esse assunto, foi
desenvolvido um novo diagrama que indica a transição de estados quânticos a partir da
utilização do método de Lanczos, neste caso, aplicado a clusters de 4 a 8 sítios. Por fim,
foi feita uma análise comparativa entre as propriedades termodinâmicas e os resultados
encontrados no novo diagrama de estados quânticos que mostraram boa coerência entre
si.

Neste trabalho foram sintetizadas amostras da s¶erie SmFe1¡xMnxO3, em que 1 ¸
x ¸ 0 com varia»c~ao de x = 0:1. Nosso principal objetivo foi a caracteriza»c~ao estrutural
e magn¶etica dos compostos. Pela primeira vez, que seja de nosso conhecimento, estas
amostras foram obtidas pelo m¶etodo de rea»c~ao de combust~ao, com o qual alcan»camos
sucesso na obten»c~ao das fases ¶unicas policristalinas, as quais foram con¯rmadas com a
t¶ecnica de difratometria de raios X. As medidas de difra»c~ao foram realizadas em tempe-
ratura ambiente com um difrat^ometro da Rigaku que possui geometria Bragg - Brentano.
A caracteriza»c~ao estrutural indica que a inser»c~ao de Mangan^es no lugar do Ferro causa
mudan»cas signi¯cativas nos par^ametros de rede, mas permanecendo o volume constante.
Estes dados foram obtidos atrav¶es do re¯namento dos padr~oes usando o m¶etodo Rietveld.
Para a caracteriza»c~ao magn¶etica, usamos a t¶ecnica de magnetometria dc. As medidas de
magnetiza»c~ao em fun»c~ao da temperatura e magnetiza»c~ao em fun»c~ao do campo magn¶etico
foram realizadas num intervalo de temperatura de 2K µa 700K e num intervalo de campo
de ¡7T · H · 7T, respectivamente, sendo que foram usados um magnet^ometro MPMS
com detec»c~ao SQUID e um magnet^ometro VSM. O ordenamento magn¶etico das amostras
em que 0 · x · 0:3 e x = 1 ¶e reportado na literatura para ser antiferromagn¶etico, em que
as temperaturas cr¶³ticas (TC) dos extremos da s¶erie concordam com nossos dados (670
K para o SmFeO3 e 57 K para o SmMnO3). Para as amostras intermedi¶arias, h¶a uma
redu»c~ao de TC com o incremento do Mangan^es, devido ao enfraquecimento nas intera»c~oes
magn¶etica causadas pela inser»c~ao do ¶³on. Outra caracter¶³stica importante que ressalta-
mos na magnetiza»c~ao em fun»c~ao da temperatura ¶e uma coexist^encia de fases. Observamos
caracter¶³sticas de uma segunda transi»c~ao magn¶etica, abaixo de TC, que pode ser associada
a reorienta»c~ao de spin (RS), como j¶a ¶e conhecida no SmFeO3, em que a RS ocorre com a
mudan»ca do eixo f¶acil de magnetiza»c~ao (em T = 480K). Para as amostras intermedi¶arias,
no intervalo 0 · x · 0:6, ¶e poss¶³vel que esta propriedade se mantenha e que tamb¶em seja
dependente da dopagem, por¶em os dados n~ao s~ao ainda su¯cientes para uma a¯rma»c~ao
categ¶orica. Em temperaturas abaixo de TC, observamos que a adi»c~ao de Mangan^es no sis-
tema causa mudan»cas signi¯cativas na curva de magnetiza»c~ao em fun»c~ao da temperatura,
a qual evolui de caracter¶³sticas t¶³picas do magnetismo governado pelo Ferro para carac-
ter¶³sticas t¶³picas de amostras ricas em Mangan^es. Com os resultados da magnetiza»c~ao
propomos um diagrama de fase, no qual indicamos a depend^encia de TC e da poss¶³vel
TRS com o incremento da dopagem. Por¶em, ¯ca claro que as perspectivas do trabalho
apontam para a complementa»c~ao, tanto do conhecimento das propriedades magn¶eticas e
cristalogra¯cas, como de outras propriedades f¶³sicas que possam ser exploradas.

Os bits quânticos, ou qubits, são altamente sensíveis a interações com o ambiente.
O estudo de protocolos visando proteger a informação quântica da descoerência é
essencial para a implementação da computação quântica em larga escala. Boa parte
dos modelos propostos para esta finalidade assume as correlações no ambiente como
inexistentes. Estas podem induzir uma dependência temporal na probabilidade de
erro, comprometendo efetivamente a confiabilidade da informação quântica ao longo
do tempo, mesmo na presença de um código de correção. Sendo assim, devemos levar
em consideração possíveis limitações físicas na computação quântica tolerante a
falhas. Neste trabalho aplicamos o Método Kernel Polinomial (KPM) no cálculo da
densidade de estados e do decaimento da fidelidade para o código tórico 𝐿 = 3 sem
considerar a dinâmica entre os spins da rede. O modelo Hamiltoniano utilizado consiste
em um ambiente bosônico livre e um acoplamento spin-bóson, com dois canais
de descoerência, 𝑋 e 𝑍. Uma interação efetiva de longo alcance, anisotrópica, entre
todos os pares de spins da rede é então proposta como um modelo correlacionado.
A correlação está diretamente associada à amplitude e ao alcance da interação entre
os spins. Mostramos que a escala de tempo do decaimento da fidelidade depende
destes fatores.