Magnetic superelasticity and inverse magnetocaloric effect in Ni-Mn-In

Applying a magnetic field to a ferromagnetic Ni50Mn34In16 alloy in the martensitic state induces a structural phase transition to the austenitic state. This is accompanied by a strain which recovers on removing the magnetic field, giving the system a magnetically superelastic character. A further property of this alloy is that it also shows the inverse magnetocaloric effect. The magnetic superelasticity and the inverse magnetocaloric effect in Ni-Mn-In and their association with the first-order structural transition are studied by magnetization, strain, and neutron-diffraction studies under magnetic field.

Superheavy nuclei in relativistic effective Lagrangian model

Isotopic and isotonic chains of superheavy nuclei are analyzed to search for spherical double shell closures beyond Z=82 and N=126 within the new effective field theory model of Furnstahl, Serot, and Tang for the relativistic nuclear many-body problem. We take into account several indicators to identify the occurrence of possible shell closures, such as two-nucleon separation energies, two-nucleon shell gaps, average pairing gaps, and the shell correction energy. The effective Lagrangian model predicts N=172 and Z=120 and N=258 and Z=120 as spherical doubly magic superheavy nuclei, whereas N=184 and Z=114 show some magic character depending on the parameter set. The magicity of a particular neutron (proton) number in the analyzed mass region is found to depend on the number of protons (neutrons) present in the nucleus.

Ferromagnetic instabilities in neutron matter at finite temperature with the Skyrme interaction

The properties of spin-polarized neutron matter are studied at both zero and finite temperature using Skyrme-type interactions. It is shown that the critical density at which ferromagnetism takes place decreases with temperature. This unexpected behavior is associated to an anomalous behavior of the entropy that becomes larger for the polarized phase than for the unpolarized one above a certain critical density. This fact is a consequence of the dependence of the entropy on the effective mass of the neutrons with different third spin component. A new constraint on the parameters of the effective Skyrme force is derived if this behavior is to be avoided.

Some new strategies for the chemical separation of actinides and lanthanides

A future goal in nuclear fuel reprocessing is the conversion or transmutation of the long-lived radioisotopes of minor actinides, such as americium, into short-lived isotopes by irradiation with neutrons. In order to achieve this transmutation, it is necessary to separate the minor actinides(III), [An(Ill)], from the lanthanides(III), [Ln(Ill)], by solvent extraction (partitioning), because the lanthanides absorb neutrons too effectively and hence limit neutron capture by the transmutable actinides. Partitioning using ligands containing only carbon, hydrogen, nitrogen and oxygen atoms is desirable because they are completely incinerable and thus the final volume of waste is minimised [1]. Nitric acid media will be used in the extraction experiments because it is envisaged that the An(III)/Ln(III) separation process could take place after the PUREX process. There is no doubt that the correct design of a molecule that is capable of acting as a ligand or extraction reagent is required for the effective separation of metal ions such as actinides(III) from lanthanides. Recent attention has been directed towards heterocyclic ligands with for the preferential separation of the minor actinides. Although such molecules have a rich chemistry, this is only now becoming sufficiently well understood in relation to the partitioning process [2]. The molecules shown in Figures I and 2 will be the principal focus of this study. Although the examples chosen here are used rather specific, the guidelines can be extended to other areas such as the separation of precious metals [3].

Measurement of thermal neutron cross section and resonance integral for the (165)Ho(n, gamma)(166g)Ho reaction

The ground state thermal neutron cross section and the resonance integral for the (165)Ho(n, gamma)(166)Ho reaction in thermal and 1/E regions, respectively, of a thermal reactor neutron spectrum have been measured experimentally by activation technique. The reaction product, (166)Ho in the ground state, is gaining considerable importance as a therapeutic radionuclide and precisely measured data of the reaction are of significance from the fundamental point of view as well as for application. In this work, the spectrographically pure holmium oxide (Ho(2)O(3)) powder samples were irradiated with and without cadmium covers at the IEA-RI reactor (IPEN, Sao Paulo), Brazil. The deviation of the neutron spectrum shape from 1/E law was measured by co-irradiating Co, Zn, Zr and Au activation detectors with thermal and epithermal neutrons followed by regression and iterative procedures. The magnitudes of the discrepancies that can occur in measurements made with the ideal 1/E law considerations in the epithermal range were studied. The measured thermal neutron cross section at the Maxwellian averaged thermal energy of 0.0253 eV is 59.0 +/- 2.1 b and for the resonance integral 657 +/- 36b. The results are measured with good precision and indicated a consistency trend to resolve the discrepant status of the literature data. The results are compared with the values in main libraries such as ENDF/B-VII, JEF-2.2 and JENDL-3.2, and with other measurements in the literature.

Study of DNA damage with a new system for irradiation of samples in a nuclear reactor

In this paper, we report results of a quantitative analysis of the effects of neutrons on DNA, and, specifically, the production of simple and double breaks of plasmid DNA in aqueous solutions with different concentrations of free-radical scavengers. The radiation damage to DNA was evaluated by electrophoresis through agarose gels. The neutron and gamma doses were measured separately with thermoluminescent detectors. In this work, we have also demonstrated usefulness of a new system for positioning and removing samples in channel BH#3 of the IEA-R1 reactor at the Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares (Brazil) without necessity of interrupting the reactor operation. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Photoproduction of J/psi and of high mass e(+)e(-) in ultra-peripheral Au plus Au collisions at root s(NN)=200 GeV

We present the first measurement of photoproduction of J/psi and of two-photon production of high-mass e(+)e(-) pairs in electromagnetic (or ultra-peripheral) nucleus-nucleus interactions, using Au + Au data at root s(NN) = 200 GeV. The events are tagged with forward neutrons emitted following Coulomb excitation of one or both Au* nuclei. The event sample consists of 28 events with m(e+e-) > 2 GeV/c(2) with zero like-sign background. The measured cross sections at midrapidity of d sigma/dy (J/psi + Xn, y = 0) = 76 +/- 33 (stat) +/- 11 (syst) pb and d(2)sigma /dm dy (e(+) e(-) + Xn, y = 0) = 86 +/- 23(stat) +/- 16(syst) mu b/ (GeV/c(2)) for m(e+e-) epsilon vertical bar 2.0, 2.8 vertical bar GeV/c(2) have been compared and found to be consistent with models for photoproduction of J/psi and QED based calculations of two-photon production of e(+)e(-) pairs. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Dynamic effects of breakup on fusion reactions of weakly bound nuclei

The traditional reduction methods to represent the fusion cross sections of different systems are flawed when attempting to completely eliminate the geometrical aspects, such as the heights and radii of the barriers, and the static effects associated with the excess neutrons or protons in weakly bound nuclei. We remedy this by introducing a new dimensionless universal function, which allows the separation and disentanglement of the static and dynamic aspects of the breakup coupling effects connected with the excess nucleons. Applying this new reduction procedure to fusion data of several weakly bound systems, we find a systematic suppression of complete fusion above the Coulomb barrier and enhancement below it. Different behaviors are found for the total fusion cross sections. They are appreciably suppressed in collisions of neutron-halo nuclei, while they are practically not affected by the breakup coupling in cases of stable weakly bound nuclei. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Formulação analítica para solução do problema de ordenada discreta unidimensional

Nete trabalho é apresentada uma solução analílica para o problema de ordenada discreta unidimensional e multigrupo de transporle de neutrons em simetria planar. A idéia básica da formulação proposta consiste na aplicação da transformada de Laplace na equação de ordenada discreta. Para a solução do sistema linear resultante, uma solução explícila para a matriz lnversa é estabelecida. Dessa forma, o fluxo angular é obtido, por inversão analítica, em termos do fluxo angular em x=O. Essa formulação é aplicada a problemas de domínio finito e semi-infinito. No primeiro caso, os valores de fluxo angular desconhecidos na fronteira em x=O, são determinados a partir dos valores conhecidos do fluxo angular em x=a; no segundo caso é usada a condição de que o fluxo angular é limilado no infinito. Foram tratados problemas homogêneos e heterogêneos para a placa plana com um grupo de neutrons e multigrupo.O problema inverso, que consiste na determinação do fluxo incidente na fronteira a partir de valores do fluxo escalar no interior do domínio, também foi resolvido. Os resullados obtidos para os problemas acima descritos, apresentaram uma boa comparação com os resultados disponíveis na literatura.

Estudo, proposta e previsão de desempenho de um filtro de energia para experimentos com alta resolução de comprimento de onda em fontes pulsantes de nêutrons

Em fontes de nêutrons por spallation para pesquisa de materiais, o comprimento de onda dos nêutrons é geralmente determinado pelos tempos de percurso (TOF) dos nêutrons desde a fonte até o detector. A precisão atingível é limitada pelo fato de o tempo de emissão do pulso característico do sistema alvo/moderador ser diferente de zero (a situação ideal fictícia seria a emissão se ocorresse na forma de um impulso). “Moderadores acoplados” (elementos usados para produzir feixes de alta intensidade com nêutrons de baixa energia) apresentam um decaimento de intensidade em função do tempo muito longo, ao longo de todo o espectro usado nos experimentos. Por este motivo, “moderadores desacoplados”, os quais produzem feixes com intensidade mais reduzida, são freqüentemente usados para instrumentos que requerem alta resolução. Neste trabalho, propusemos e analisamos uma nova técnica de filtragem dinâmica de feixes de nêutrons polarizados de baixa energia para experimentos que utilizam TOF na determinação do comprimento de onda. O dispositivo consiste de um sistema ótico polarizador/analisador e um inversor de spin seletivo em energia, o qual funciona por ressonância espacial do spin. Variando a condição de ressonância em sincronia com a estrutura temporal do pulso de nêutrons (através do controle de campos magnéticos), o filtro pode ajustar a resolução de energia (ou de comprimento de onda) de pulsos de banda larga em tais experimentos, separando os nêutrons com a correta relação “TOF/comprimento de onda” dos demais Um método para o cálculo de desempenho do sistema foi apresentado em um Trabalho Individual (TI) (PARIZZI et al., 2002 - i), do qual se fará aqui uma breve revisão além de amplo uso na otimização dos parâmetros a serem ajustados para o projeto do filtro. Os resultados finais mostram que ganhos consideráveis em resolução podem ser obtidos com a aplicação desta técnica em experimentos de reflectometria por tempo de percurso, sem que para tal seja necessário comprometer a intensidade do feixe usado pelo mesmo instrumento quando operado em um modo de baixa resolução, dando ao usuário do instrumento a opção de escolher a relação ótima entre intensidade e resolução para seu experimento. Como parte da conclusão desta dissertação, é apresentada uma proposta de parâmetros para a construção deste tipo de filtro e previsão de desempenho da configuração proposta, baseada no software de modelamento desenvolvido.

Filmes finos dielétricos para dispositivos microeletrônicos avançados

Apresentamos mecanismos de formação e de degradação térmica de filmes fi- nos (espessura da ordem de 10 nm) de diferentes dielétricos sobre substrato de silício monocristalino. Tendo em vista a aplicação dessas estruturas em MOSFETs (transistores de efeito de campo metal-óxido-semicondutor), estudamos o consagrado óxido de silício (SiO2), os atuais substitutos oxinitretos de silício (SiOxNy) e o possível substituto futuro óxido de alumínio (Al2O3). Nossos resultados experimentais baseiam-se em técnicas preparativas de substituição isotópica e de caracterização física com feixes de íons (análise com reações nucleares) ou raios- X (espectroscopia de fotoelétrons). Observamos que: (a) átomos de silício não apresentam difusão de longo alcance (além de ~ 2 nm) durante o crescimento de SiO2 por oxidação térmica do silício em O2; (b) nitretação hipertérmica é capaz de produzir filmes finos de oxinitreto de silício com até dez vezes mais nitrogênio que o resultante do processamento térmico usual, sendo que esse nitrogênio tende a se acumular na interface SiOxNy/Si; e (c) átomos de oxigênio, alumínio e silício migram e promovem reações químicas durante o recozimento térmico de estruturas Al2O3/SiO2/Si em presença de O2. Desenvolvemos um modelo de difusão-reação que poderá vir a permitir o estabelecimento de condições ótimas de processamento térmico para filmes finos de Al2O3 sobre silício a serem empregados na fabricação de MOSFETs.

Filmes finos dielétricos para a tecnologia do silício : processamento térmico e caracterização

O rápido avanço tecnológico coloca a tecnologia do Si diante de um grande desafio: substituir o dielétrico de porta utilizado por mais de 40 anos em dispositivos MOSFET (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor), o óxido de silício (SiO2), por um material alternativo com maior constante dielétrica. Nesse contexto, vários materiais têm sido investigados. Nesta tese concentramos nossa atenção em três candidatos: o óxido de alumínio (Al2O3), o silicato de zircônio (ZrSixOy) e o aluminato de zircônio (ZrAlxOy). Nossos resultados experimentais baseiam-se em técnicas de análise com feixes de íons ou raios-X e de microscopia de força atômica. No caso do Al2O3, investigamos a difusão e reação de oxigênio através de filmes relativamente espessos (35 nm) quando submetidos a tratamento térmico em atmosfera oxidante, e os efeitos que esses processos provocam em filmes finos (6,5 nm) de Al2O3 depositados sobre uma estrutura SiO2/Si. Observamos que o processo de difusão-reação em filmes de Al2O3 é diferente do observado em filmes de SiO2: no primeiro caso, oxigênio difunde e incorpora-se em todo o volume do filme, enquanto que em filmes de SiO2, oxigênio difunde através do filme, sem incorporar-se em seu volume, em direção à interface SiO2/Si, onde reage. Além disso, quando oxigênio atinge a interface Al2O3/Si e reage com o Si, além da formação de SiO2, parte do Si migra em direção ao Al2O3, deslocando parte dos átomos de Al e de O. Modelos baseados em difusão e reação foram capazes de descrever qualitativamente os resultados experimentais em ambos os casos. A deposição de filmes de Al2O3 sobre Si por deposição química de camada atômica a partir de vapor também foi investigada, e uma nova rotina de deposição baseada em préexposição dos substratos de Si ao precursor de Al foi proposta. As estruturas ZrSixOy/Si e ZrAlxOy/Si (ligas pseudobinárias (ZrO2)z(SiO2)1-z e (ZrO2)z(Al2O3)1-z depositadas sobre Si) foram submetidas a tratamentos térmicos em oxigênio ou vácuo com o objetivo de investigar possíveis instabilidades. Os tratamentos térmicos não provocaram instabilidades na distribuição de Zr, mas migração e incorporação de Si no filme dielétrico foram observadas durante os dois tratamentos para ambos os materiais.

Transições de fase em compostos de estrutura aberta sob altas pressões

Resumo não disponível.