Relaxação estrutural de camadas pseudomórficas de SiGe/Si(100) induzida pela implantação iônica de He ou Si e tratamento térmico

O Si tensionado (sSi) é um material com propriedades de transporte eletrônico bastante superiores as do Si, sendo considerado como uma alternativa importante para a produção de dispositivos MOSFET (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor) de mais alta performance (e.g. freqüências de operação f>100 GHz). O sSi é obtido através do crescimento epitaxial de Si sobre um substrato de mesma estrutura cristalina, porém com parâmetro de rede diferente. Esta tese apresenta uma investigação detalhada de um novo método que possibilita a produção de camadas relaxadas de Si1xGex com espessuras inferiores a 300 nm, consideradas como a melhor alternativa tecnológica para a produção de sSi. Este método envolve a implantação de íons de He+ ou de Si+ em heteroestruturas pseudomórficas de Si1-xGex/Si(001) e tratamentos térmicos. Foram estudados os efeitos dos diversos parâmetros experimentais de implantação e tratamentos térmicos sobre o processo de relaxação estrutural, utilizando-se heteroestruturas pseudomórficas de Si1-xGex/Si(001) crescidas via deposição de vapor químico, com distintas concentrações de Ge (0,19x 0,29) e com espessuras entre 70 e 425 nm. Com base no presente estudo foi possível identificar diversos mecanismos atômicos que influenciam o processo de relaxação estrutural das camadas de Si1-xGex/Si(001). O processo de relaxação é discutido em termos de um mecanismo complexo que envolve formação, propagação e interação de discordâncias a partir de defeitos introduzidos pela implantação. No caso das implantações de He, por exemplo, descobrimos que podem ocorrer perdas de He durante as implantações e que este efeito influencia negativamente a relaxação de camadas finas. Além disso, também demonstramos que os melhores resultados são obtidos para energias e fluências de implantação que resultam na formação de bolhas planas localizadas no substrato de Si a uma distância da interface equivalente a uma vez a espessura da camada de SiGe. O grau de relaxação satura em 50% para camadas de SiGe com espessura 100 nm. Este resultado é discutido em termos da energia elástica acumulada na camada de SiGe e da retenção de He. No caso de implantações de Si, discutimos a formação de defeitos tipo {311} e sua transformação térmica em discordâncias. Este estudo resultou numa visão abrangente dos principais fatores limitantes do processo, bem como na otimização dos valores de parâmetros experimentais para a produção de camadas de SiGe com alto grau de relaxação e com baixa densidade de defeitos.

Os efeitos de fluxos de prótons sobre dispositivos MOS no espaço

Dispositivos microeletrônicos como células solares e circuitos integrados MOS em satélites, estão sujeitos ao bombardeamento de partículas de alta energia, especialmente os uxos de prótons. Os danos causados pela irradiação de prótons podem ser facilmente simulados usando as técnicas implantação iônica, uma vez que os estudos de con abilidade dos dispositivos em condições reais (no espaço) são despendiosos. A proposta deste trabalho é usar capacitores MOS para estudar a in uência do bombardeamento de prótons na degradação do tempo de vida de portadores minoritários, na mudança de corrente de fuga através do SiO2 e na mudança da carga efetiva na interface SiO2/Si. Assim como o tempo de vida está relacionado aos defeitos criados na estrutura cristalina devido às colisões das partículas com os átomos de Si, a corrente de fuga caracteriza a estabilidade do dielétrico e a carga efetiva mostra o quanto a tensão de limiar dos transistores MOS (VT) é afetada. Uma combinação de formação de zona desnuda na região de depleção e gettering por implanta ção iônica na face inferior das lâminas garantiu o melhoramento do tempo de vida nos capacitores MOS. Os aceleradores de íons do Laboratório de Implantação Iônica da UFRGS foram usados para produzir bombardeamentos de prótons com energias de 100keV , 200keV , 600keV e 2MeV , e doses no intervalo de 1x10 9 cm-2 a 3x10 12 cm-2 O tempo de vida de geração foi obtido através do método C-t (Zerbst modificado), a corrente de fuga através do método I-V e a carga criada no óxido através do método C-V de alta freqüência. A literatura apresenta dados de uxos de prótons no espaço possibilitando a conexão entre os efeitos simulados por implantação iônica e o espectro solar real. Como eventos solares apresentam variabilidade, alguns casos de atividade solar proeminente foram estudados. Foi de nida a função (x) que relaciona a concentração defeitos eletricamente ativos com a profundidade e foi feito um cálculo para estimar as conseqüências sobre o tempo de vida dos portadores minorit ários. Os resultados mostram que um dia de atividade solar expressiva é su ciente para degradar o tempo de vida intensamente, tendo como conseqüência a destruição de uma célula solar sem blindagem.

Comportamento eletroquímico do alumínio em misturas etilenoglicol-água : efeito da adição de agentes quelantes

Estudou-se o comportamento eletroquímico do alumínio em misturas de etilenoglicol (EG) e água, em presença e ausência de agentes quelantes (EDTA - ácido etilenodiaminotetraacético ou EDTPO - ácido etilenodiamino tetrametilenofosfônico), na faixa de pH entre 7 e 9, através de ensaios potenciodinâmicos, de espectroscopia de impedância eletroquímica e microscopia de força atômica. Em solução EG-água, a eficiência de inibição do EDTA na corrosão do Al depende da proporção de etilenoglicol e do pH do eletrólito, observando-se que o filme de óxido de alumínio é mais uniforme e estável quando o teor de EG na mistura é maior ou igual a 35 % v/v, mantido o pH em 7. Nestes casos, a adsorção do EDTA sobre o eletrodo é favorecida. Por outro lado, verificou-se que a dissolução do Al é acentuada com a adição de EDTA em eletrólitos com pH alcalino e com teores de água maiores. Nas mesmas condições experimentais, o EDTPO apresentou um efeito inibidor superior ao do EDTA, podendo ser empregado em uma faixa de pH mais ampla. Este comportamento é atribuído a uma adsorção mais forte do ácido fosfônico sobre a superfície do eletrodo, favorecendo a formação de um filme de óxido de elevada resistência, que se mantém por longos tempos de imersão. Verificou-se neste caso que a adsorção de EDTPO é favorecida em meio etilenoglicol-água, similarmente ao que ocorre com o EDTA. Observou-se ainda um efeito inibidor do EDTPO na corrosão do Al em solução aquosa com pH 9,2 contendo íon cloreto. Imagens da superfície do metal obtidas por microscopia de força atômica indicam que o filme de óxido apresenta um espessamento quando em presença dos agentes quelantes em concordância com os experimentos por espectroscopia de impedância.

Efeitos da suplementação de L-arginina e do exercício em cicloergômetro sobre a função endotelial e estresse oxidativo em indivíduos com diabetes tipo 1

Introdução e Objetivo: O fluxo sangüíneo gera estresse de cisalhamento sobre a parede dos vasos induzindo a conversão do aminoácido L-arginina em L-citrulina pela ação da eNOs, liberando o vasodilatador óxido nítrico. O exercício aumenta o fluxo sangüíneo e ativa a eNOs, promovendo vasodilatação. Um aumento no diâmetro do vaso diminuiria os níveis de estresse oxidativo pela diminuição do estresse de cisalhamento. O objetivo deste estudo foi verificar os efeitos da suplementação de L-arginina sobre a função endotelial e estresse oxidativo em indivíduos com diabetes tipo 1. Métodos: Foram avaliados 10 indivíduos do sexo masculino com diabetes do tipo 1 e 20 indivíduos saudáveis para controle, que realizaram teste de cargas progressivas em cicloergômetro para a determinação da carga de exercício, que correspondia a 10% abaixo do 2 º limiar ventilatório. Em uma nova data, os voluntários se exercitaram durante 45 minutos em cicloergômetro, onde foram avaliados parâmetros de função endotelial e estresse oxidativo antes e depois do exercício. Os voluntários foram separados aleatoriamente em dois grupos: L-arginina e placebo. A suplementação de L-arginina foi realizada a partir da ingesta de 7g ao dia na forma de cápsulas; o grupo placebo recebeu amido. Após a suplementação, foi repetido o protocolo de exercício. A função endotelial foi avaliada através da avaliação do fluxo sangüíneo e concentração de nitritos plasmáticos; o estresse oxidativo foi avaliado pelas técnicas do TBARS, carbonil, TRAP e ácido úrico plasmáticos Utilizou-se ANOVA Fatorial de duas vias e teste post hoc de Tukey para análise dos resultados, aceitou-se p<0,05 como significativo. Resultados: Os dados estão expressos em média + erro padrão. Os indivíduos com diabetes do tipo 1 não apresentaram disfunção endotelial quando comparados aos controle, entretanto tiveram parâmetros de estresse oxidativo elevados (TBARS de 1,09 + 0,41 e 2,44 + 0,46 nmolMDA.mg PTN-1, p=0,039; carbonil de 0,148 + 0,02 e 1,48 + 0,20 fM.mg PTN-1, p=0,000 e ácido úrico de 44,55 + 2,06 e 28,10 + 1,57 mg/dl, p=0,000, em controles e diabéticos, respectivamente). O exercício aumentou significativamente o fluxo sangüíneo nos controle e diabéticos ( de 3,53 + 0,35 para 5,46 + 0,35 ml.100ml-1.min-1 no controle, p=0,001 e de 2,66 + 0,33 para 3,77 + 0,36 ml.100ml-1.min-1 nos indivíduos com diabetes, p= 0,000), mas não alterou as concentrações plasmáticas de nitritos nem os parâmetros de estresse oxidativo. Os diabéticos que receberam suplementação com L-arginina tiveram seus valores de fluxo sangüíneo em repouso elevados significativamente (de 3,05 + 0,63 para 4,74 + 0,86 ml.100ml-1.min-1 , p=0,036), efeito não encontrado no grupo controle que recebeu a suplementação. Entretanto, este grupo não apresentou aumento do fluxo sangüíneo após o exercício, conforme observado no momento antes da suplementação. Conclusão: O exercício físico em cicloergômetro aumenta o fluxo sangüíneo sem alterar os parâmetros de estresse oxidativo em indivíduos controle e diabéticos tipo 1. A suplementação com L-arginina aumenta a vasodilatação dependente do endotélio em indivíduos com diabetes do tipo 1, e atenua o aumento do fluxo sangüíneo em resposta ao exercício nestes pacientes. Esta resposta demonstrou uma possível melhora na função endotelial na situação de repouso com a suplementação. Entretanto, restam questões obscuras sobre a resposta de fluxo ao exercício sob o efeito da L-arginina nesta população, sendo necessários estudos adicionais para o esclarecimento.

Efeitos in vivo do ácido metilmalônico sobre o comportamento de ratos no labirinto aquático de morris e in vitro sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo e sobre as atividades dos complexos I-IV da cadeia respiratória em homogeneizado de tecidos de ratos

A acidemia metilmalônica é uma desordem metabólica hereditária caracterizada bioquimicamente pelo acúmulo tecidual de ácido metilmalônico (MMA) e clinicamente por deterioração neurológica progressiva e falência renal. Os avanços no tratamento dessa doença alcançados nos últimos anos possibilitaram uma diminuição significativa na mortalidade dos mesmos. Entretanto, a morbidade continua alta, pois a maioria dos pacientes afetados por acidemia metilmalônica, mesmo recebendo o melhor tratamento disponível no momento, apresenta graus variáveis de comprometimento do sistema nervoso central refletido em retardo mental e atraso no desenvolvimento psicomotor. No presente estudo investigamos os efeitos in vivo da administração crônica do MMA em ratos Wistar durante o seu desenvolvimento (do 5º ao 28º dia de vida pós-natal) sobre o comportamento dos mesmos na tarefa do labirinto aquático de Morris. A tarefa foi realizada após um período de recuperação dos animais de 30 dias com o intuito de verificar dano neurológico permanente ou de longa duração nos animais. O labirinto aquático de Morris é uma tarefa bastante útil para a avaliação de aprendizado e memória espaciais. O protocolo da tarefa foi ligeiramente modificado para servir ao propósito de nosso trabalho, ou seja, o de avaliar o efeito da administração crônica de drogas sobre o comportamento de ratos. Verificamos que a administração crônica de MMA não provocou efeito no peso corporal, velocidade de natação e na fase de aquisição da tarefa. Porém, o tratamento prejudicou o desempenho dos animais no treino reverso, o que é condizente com comportamento perseverativo. Também avaliamos o efeito do ácido ascórbico, que foi administrado isoladamente ou em combinação com o MMA para testarmos se o estresse oxidativo poderia estar relacionado com as alterações comportamentais observadas no grupo tratado com MMA. Observamos que este antioxidante preveniu as alterações comportamentais provocadas pelo MMA, indicando que o estresse oxidativo pode estar envolvido com o efeito encontrado. Passamos então a avaliar o efeito in vitro do MMA sobre parâmetros de estresse oxidativo, mais especificamente na técnica de dosagem de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), que é um parâmetro de lipoperoxidação, e sobre o potencial antioxidante total do tecido (TRAP) e a reatividade antioxidante do tecido (TAR), que são parâmetros de defesas antioxidantes teciduais. O MMA na concentração de 2,5 mM aumentou a lipoperoxidação in vitro em homogeneizado de estriado e hipocampo de ratos e diminuiu o TRAP e o TAR em homogeneizado de estriado de ratos. Tais resultados indicam fortemente que o MMA induz estresse oxidativo. Finalmente investigamos o efeito in vitro do MMA sobre a atividade enzimática dos complexos da cadeia respiratória em várias estruturas cerebrais e em órgãos periféricos em ratos de 30 dias de vida no sentido de melhor esclarecer os mecanismos fisiopatológicos dos danos teciduais desta doença. Verificamos que o MMA causou uma inibição significativa da atividade do complexo II da cadeia respiratória em estriado e hipocampo quando baixas concentrações de sucinato foram utilizadas no meio de incubação. Além disso, verificamos que este efeito inibitório do MMA sobre o complexo II ocorreu somente após exposição do homogeneizado ao ácido por pelo menos 10 minutos, além do que esta inibição não foi prevenida pela co-incubação com o inibidor da óxido nítrico sintetase Nω- nitro-L-argininametilester (L-NAME) ou por uma associação de catalase e superóxido dismutase. Estes resultados sugerem que as espécies reativas de oxigênio e nitrogênio mais comuns não estão envolvidas neste efeito, tornando improvável que a inibição do complexo II da cadeia respiratória seja mediada por estresse oxidativo. O MMA também causou uma inibição do complexo II-III em estriado, hipocampo, rim, fígado e coração; e inibiu o complexo I-III em fígado e rim. O complexo IV não foi afetado pela incubação com o ácido em nenhuma das estruturas testadas. Portanto, tomados em seu conjunto, estes resultados indicam que o MMA bloqueia a cadeia respiratória. Os resultados de nosso trabalho indicam que a administração crônica de MMA em ratos em desenvolvimento provocou alterações comportamentais de longa duração provavelmente mediadas por radicais livres, pois tais alterações foram prevenidas pelo antioxidante ácido ascórbico. O MMA também induziu estresse oxidativo in vitro em estriado e hipocampo e inibiu de forma diferenciada os complexos da cadeia respiratória nos tecidos estudados, sendo que as estruturas mais vulneráveis a esta ação foram o estriado e o hipocampo. Finalmente, nossos resultados sugerem que antioxidantes podem ajudar a prevenir, ou pelo menos atenuar, os danos teciduais provocados pelo MMA na acidemia metilmalônica.

Polimerização de propeno com catalisadores metalocênicos via suportação in-situ utilizando SMAO como suporte

Os catalisadores metalocênicos Me2Si(Ind)2ZrCl2 e Me2Si(2-Me-Ind)2ZrCl2 foram suportados in-situ sobre SMAO e empregados na polimerização de propeno na presença de alquilalumínios tais como TEA, IPRA ou TIBA. Os resultados obtidos demonstraram que o tipo e a concentração de alquilalumínio presente no meio reacional influenciaram tanto a atividade catalítica quanto as propriedades dos polímeros gerados. Os polímeros obtidos com o catalisador suportado in-situ apresentaram propriedades distintas das obtidas no polímero gerado através da polimerização homogênea, além de morfologia controlada, confirmando que de fato a polimerização ocorreu sobre a superfície do SMAO. Através da deconvolução das curvas de GPC foi constatado o aumento do número de tipos de sítios ativos no sistema catalítico suportado in-situ, resultado que também confirmou a heterogeneização do catalisador sobre o suporte. Com o auxílio de cálculos teóricos e da deconvolução das curvas de GPC foi possível propor estruturas para os sítios ativos dos sistemas homogêneo metaloceno/MAO e heterogêneo (suportado in-situ) metaloceno/SMAO/alquilalumínio. Quando eteno foi utilizado como monômero, o comportamento do sistema catalítico metaloceno/SMAO/alquilalumínio suportado in-situ foi distinto do obtido com propeno. O catalisador Me2Si(Ind)2ZrCl2 suportado ex-situ sobre SMAO através de técnicas convencionais de suportação foi avaliado por EXAFS e foi constatado que a vizinhança eletrônica do zircônio é influenciada pela razão Zr/SMAO. Os resultados obtidos por EXAFS foram correlacionados com a variação na atividade catalítica na polimerização de eteno em função da alteração na razão Zr/SMAO.

Caracterização do concentrado de ilmenita produzido na Mina do Guaju, Paraíba, visando identificar inclusões de monazita e outros contaminantes

O presente estudo tem como proposta, identificar o modo como o mineral monazita se encontra no concentrado final de ilmenita. Este concentrado é o produto resultante do beneficiamento do minério extraído de depósitos do tipo pláceres, conhecidos como depósitos de areias pretas. Estes depósitos são formados por dunas litorâneas pertencentes à jazida do Guaju, no município de Mataraca-PB. Todo o processo de lavra e beneficiamento deste minério ocorre na Mina do Guaju, a qual é operada pela empresa Millennium Inorganic Chemicals do Brasil S/A, pertencente a Lyondell Chemical Company. A ilmenita é um mineral composto por óxido de ferro e titânio, FeTiO3. Quase toda a ilmenita produzida na mina é transferida para o processo de fabricação de pigmento. A exigência para o uso na fabricação de pigmento é de que o concentrado final de ilmenita tenha um teor mínimo de 53% de TiO2 e um teor máximo de 0,1% de P2O5, entre outras substâncias. A monazita é o principal mineral fonte de óxido de tório, que é radioativo. No processo de fabricação de pigmento, a monazita é um contaminante indesejado. De acordo com a proposta de trabalho, foi feito um estudo de caracterização mineralógica de amostras do concentrado final de ilmenita fornecidas pela empresa. Inicialmente foram feitas análises em lupa, onde muitos grãos de leucoxeno foram identificados. O leucoxeno é uma alteração da ilmenita que permanece com as mesmas características magnéticas e eletrostáticas, tornando impossível, assim, a sua separação no processo de concentração. Também foi verificada a existência de grãos de monazita liberados em pequenas quantidades neste concentrado, indicando uma provável ineficiência no processo de separação. Numa segunda etapa foram realizadas análises dos grãos de ilmenita com o uso de um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) acoplado a um Espectrômetro de Dispersão de Energia (EDS), para permitir a determinação de elementos químicos na amostra. Esta análise teve como objetivo verificar a existência de inclusões de monazita nos grãos de ilmenita. Porém, o que se observou foi a existência de algumas inclusões de quartzo e de alguns vazios deixados, provavelmente, por inclusões arrancadas durante o processo de preparação das amostras. Alguns destes vazios apresentaram formas semelhantes a de cristais de monazita, indicando a possibilidade da existência de inclusões deste mineral. Entretanto, a quantidade de grãos com possíveis inclusões de monazita é muito pequena, sendo insignificante como contaminante do concentrado final. Embora alguns vazios se assemelhem à forma da monazita, nenhum dos resultados do EDS identificou vestígios de sua presença. Ao final deste estudo ficou evidente que a principal fonte de contaminação do concentrado final de ilmenita corresponde à monazita, a qual se encontra liberada neste concentrado. Desta forma, há a necessidade de se melhorar o processo de separação dos minerais, de modo que a quantidade de monazita no concentrado final seja a menor possível, não prejudicando o rendimento da recuperação de ilmenita.