Determination of chemical composition and its relationship with optical properties of Ti-N and Ti-V-N sputtered thin films

In the investigation of thin films of transition metal nitrides, an essential role is played by the accurate determination of their chemical composition. Actually the chemical composition depends on the deposition parameters and influences the optical properties. These relations are illustrated in thin films of TiNx and (Ti1-yVy)N-x deposited by reactive magnetron sputtering from composite targets of the elements. By variation of the nitrogen partial pressure and the target composition, different samples have been obtained. The chemical composition has been measured by electron probe microanalysis at low irradiation voltages. The optical properties are evaluated by ex-situ ellipsometry. Using the screened Drude model, they are correlated with the differences in composition. Adding vanadium or nitrogen in Ti-N is shown to have the same effect on the optical properties.

Comparison of Methods for Evaluation of the Bactericidal Activity of Copper-Sputtered Surfaces against Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus.

Bacteria can survive on hospital textiles and surfaces, from which they can be disseminated, representing a source of health care-associated infections (HCAIs). Surfaces containing copper (Cu), which is known for its bactericidal properties, could be an efficient way to lower the burden of potential pathogens. The antimicrobial activity of Cu-sputtered polyester surfaces, obtained by direct-current magnetron sputtering (DCMS), against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) was tested. The Cu-polyester microstructure was characterized by high-resolution transmission electron microscopy to determine the microstructure of the Cu nanoparticles and by profilometry to assess the thickness of the layers. Sputtering at 300 mA for 160 s led to a Cu film thickness of 20 nm (100 Cu layers) containing 0.209% (wt/wt) polyester. The viability of MRSA strain ATCC 43300 on Cu-sputtered polyester was evaluated by four methods: (i) mechanical detachment, (ii) microcalorimetry, (iii) direct transfer onto plates, and (iv) stereomicroscopy. The low efficacy of mechanical detachment impeded bacterial viability estimations. Microcalorimetry provided only semiquantitative results. Direct transfer onto plates and stereomicroscopy seemed to be the most suitable methods to evaluate the bacterial inactivation potential of Cu-sputtered polyester surfaces, since they presented the least experimental bias. Cu-polyester samples sputtered for 160 s by DCMS were further tested against 10 clinical MRSA isolates and showed a high level of bactericidal activity, with a 4-log(10) reduction in the initial MRSA load (10(6) CFU) within 1 h. Cu-sputtered polyester surfaces might be of use to prevent the transmission of HCAI pathogens.

Modelling of Mercury’s surface composition and remote detection from the orbit with the BepiColombo Mercury Planetary Orbiter

It can be assumed that the composition of Mercury’s thin gas envelope (exosphere) is related to thecomposition of the planets crustal materials. If this relationship is true, then inferences regarding the bulkchemistry of the planet might be made from a thorough exospheric study. The most vexing of allunsolved problems is the uncertainty in the source of each component. Historically, it has been believedthat H and He come primarily from the solar wind, while Na and K originate from volatilized materialspartitioned between Mercury’s crust and meteoritic impactors. The processes that eject atoms andmolecules into the exosphere of Mercury are generally considered to be thermal vaporization, photonstimulateddesorption (PSD), impact vaporization, and ion sputtering. Each of these processes has its owntemporal and spatial dependence. The exosphere is strongly influenced by Mercury’s highly ellipticalorbit and rapid orbital speed. As a consequence the surface undergoes large fluctuations in temperatureand experiences differences of insolation with longitude. We will discuss these processes but focus moreon the expected surface composition and solar wind particle sputtering which releases material like Caand other elements from the surface minerals and discuss the relevance of composition modelling

Point defects and texture of Pd1-xInx sputtered intermetallic thin films

Pd1-xInx thin films (0.4 < x < 0.56) were prepared by radio frequency sputtering from a multi-zone target. The properties of these Hume-Rothery alloys were studied by X-ray diffractometry, electron probe microanalysis and scanning tunneling microscopy. The diffraction spectra were analyzed to obtain the intensity ratio of the (100) superlattice line to the (200) normal line, together with the variations of the lattice constant. The results ape explained quantitatively by a model based on point defects, i.e. Pd vacancies in In-rich films and Pd antisite atoms in Pd-rich films. In-rich films grow preferentially in the [100] direction while Pd-rich films grow preferentially in the [110] direction. The grains in indium-rich sputtered films appear to be enclosed in an atomically thick, indium-rich layer. The role of texture and the influence of point defects on electrical resistivity is also reported. (C) 1996 Elsevier Science Limited.

Atuação de Acidithiobacillus na solubilização de fosfato natural em solo de tabuleiro cultivado com jacatupé (Pachyrhizus erosus)

Realizou-se um experimento em casa de vegetação para avaliar a atuação do enxofre (S) inoculado com Acidithiobacillus na disponibilidade de fósforo (P) de fosfato natural (FN), em diferentes modos de aplicação do fertilizante, em um Espodossolo Ferrocárbico Órtico, do tabuleiro costeiro da Zona da Mata de Pernambuco, cultivado com jacatupé (Pachyrhizus erosus). As plantas foram inoculadas com rizóbio (NFB 747 e NFB 748) e adicionado tratamento-controle sem inoculação com rizóbio. Os tratamentos com P foram: (1) FN revestindo o enxofre inoculado com Acidithiobacillus (FN S*), (2) FN revestido com S e com Acidithiobacillus (S* FN), (3) mistura FN com S e com Acidithiobacillus (FN + S*), (4) mistura FN com S e sem Acidithiobacillus (FN + S), (5) superfosfato triplo (ST) e (6) sem aplicação de fósforo (P0). Os tratamentos foram aplicados: (a) na superfície, (b) em sulco 10 cm abaixo da semente, e (c) em sulco 10 cm abaixo e ao lado da semente. A biomassa nodular foi maior no tratamento (FN + S*) com melhor efeito quando aplicado ao lado e abaixo das sementes. O (FN + S*) também aumentou a altura das plantas, a biomassa da parte aérea e das túberas e o N total da parte aérea, especialmente quando aplicado 10 cm abaixo das sementes. O P total da parte aérea foi mais elevado com (S* FN) aplicado 10 cm abaixo das sementes. Os melhores teores de P no solo foram obtidos com (FN + S*) e (S* FN), com efeito mais evidente quando aplicados 10 cm abaixo das sementes.

Fontes e modos de aplicação de fósforo para o milho em solo cultivado da região do Cerrado

O uso eficiente de fertilizantes fosfatados nos solos da região tropical ainda constitui um desafio, principalmente considerando o manejo de longo prazo. Com base nas respostas acumuladas de três cultivos sucessivos de milho, compararam-se alternativas de fornecimento de P, combinando fontes e modos de aplicação, num Argissolo Vermelho adubado em épocas passadas. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados com quatro repetições, num esquema fatorial 4 x 3 + 1, envolvendo quatro fontes de P, na dose de 180 kg ha-1 de P2O5 (superfosfato triplo - ST, termofosfato magnesiano Yoorin - TM, fosfato reativo de Arad - FR e fosfato natural de Araxá - FA), três formas de aplicação (a lanço em área total no primeiro ano, localizada no sulco de plantio no primeiro ano e parcelada anualmente no sulco) e uma testemunha (sem aplicação de P), como tratamento adicional. O P foi fornecido, considerando os teores totais do nutriente nas fontes. Ao final dos três cultivos de milho, foram totalizados a produção de biomassa e de grãos e o acúmulo de P na parte aérea e nos grãos. Determinaram-se os teores de P residual no solo ao final do experimento. Foram calculados índices de eficiência agronômica e econômica. Foram detectadas mais diferenças em termos de absorção de P do que de produtividade de grãos. A maioria dos tratamentos proporcionou incrementos de produção semelhantes, o que, em parte, foi atribuído ao residual de adubações passadas e à eficiência genotípica do milho a P. As fontes mais solúveis, ST e TM, apresentaram desempenho similar. Para o FR, maior produção foi obtida com a aplicação parcelada no sulco, o que não se verificou no caso do FA. O parcelamento da dose total das fontes em aplicações anuais no sulco não comprometeu a produtividade do milho e propiciou maior efeito residual. Os tratamentos com maior eficiência agronômica (ST e TM) não corresponderam aos de maior eficiência econômica. Os dois fosfatos naturais (FR e FA) apresentaram relação benefício/custo mais compensadora.

Frações de fósforo em solo adubado com fosfatos em diferentes modos de aplicação e cultivado com milho

O histórico de uso e o manejo da adubação influenciam a capacidade de suprimento de P pelo solo. Neste trabalho, foram avaliadas as frações de P num Argissolo Vermelho da região do Cerrado, adubado com fosfatos de reatividade distinta, em diferentes modos de aplicação e cultivado com milho durante três safras. A área, que já havia sido adubada em épocas passadas, estava coberta por braquiária. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados com quatro repetições, num esquema fatorial 4 x 3 + 1, envolvendo quatro fontes de P, na quantidade de 180 kg ha-1 de P2O5 (superfosfato triplo, termofosfato magnesiano, fosfato natural reativo de Arad e fosfato natural de Araxá), três formas de aplicação (a lanço em área total no primeiro ano, localizada no sulco de plantio no primeiro ano e parcelada anualmente no sulco) e uma testemunha (sem P) como tratamento adicional. O P foi fornecido considerando-se os teores totais do nutriente nas fontes. Após três cultivos de milho, foram retiradas amostras de solo na profundidade de 0-20 cm para o fracionamento do P. A interação entre fontes e modos de aplicação de P interfere nas frações do nutriente no solo no final do cultivo de milho. De modo geral, o parcelamento da adubação condiciona maior teor do nutriente nas frações inorgânica (todas as fontes) e orgânica (fontes mais reativas). O fato de a área ter sido anteriormente adubada e ocupada por braquiária influenciou os efeitos dos tratamentos, pois a produção de milho foi relativamente elevada onde não houve aplicação de P. Houve evidências da participação de frações consideradas pouco lábeis no suprimento de P para o milho, em função da diminuição dessas frações no solo.

Silver-assisted laser desorption ionization for high spatial resolution imaging mass spectrometry of olefins from thin tissue sections.

Silver has been demonstrated to be a powerful cationization agent in mass spectrometry (MS) for various olefinic species such as cholesterol and fatty acids. This work explores the utility of metallic silver sputtering on tissue sections for high resolution imaging mass spectrometry (IMS) of olefins by laser desorption ionization (LDI). For this purpose, sputtered silver coating thickness was optimized on an assorted selection of mouse and rat tissues including brain, kidney, liver, and testis. For mouse brain tissue section, the thickness was adjusted to 23 ± 2 nm of silver to prevent ion suppression effects associated with a higher cholesterol and lipid content. On all other tissues, a thickness of at 16 ± 2 nm provided the best desorption/ionization efficiency. Characterization of the species by MS/MS showed a wide variety of olefinic compounds allowing the IMS of different lipid classes including cholesterol, arachidonic acid, docosahexaenoic acid, and triacylglyceride 52:3. A range of spatial resolutions for IMS were investigated from 150 μm down to the high resolution cellular range at 5 μm. The applicability of direct on-tissue silver sputtering to LDI-IMS of cholesterol and other olefinic compounds presents a novel approach to improve the amount of information that can be obtained from tissue sections. This IMS strategy is thus of interest for providing new biological insights on the role of cholesterol and other olefins in physiological pathways or disease.

Modifications in the Si valence band after ion-beam-induced oxidation

The changes undergone by the Si surface after oxygen bombardment have special interest for acquiring a good understanding of the Si+-ion emission during secondary ion mass spectrometry (SIMS) analysis. For this reason a detailed investigation on the stoichiometry of the builtup surface oxides has been carried out using in situ x-ray photoemission spectroscopy (XPS). The XPS analysis of the Si 2p core level indicates a strong presence of suboxide chemical states when bombarding at angles of incidence larger than 30°. In this work a special emphasis on the analysis and interpretation of the valence band region was made. Since the surface stoichiometry or degree of oxidation varies with the angle of incidence, the respective valence band structures also differ. A comparison with experimentally measured and theoretically derived Si valence band and SiO2 valence band suggests that the new valence bands are formed by a combination of these two. This arises from the fact that Si¿Si bonds are present on the Si¿suboxide molecules, and therefore the corresponding 3p-3p Si-like subband, which extends towards the Si Fermi level, forms the top of the respective new valence bands. Small variations in intensity and energy position for this subband have drastic implications on the intensity of the Si+-ion emission during sputtering in SIMS measurements. A model combining chemically enhanced emission and resonant tunneling effects is suggested for the variations observed in ion emission during O+2 bombardment for Si targets.

Size effects in the magneto-optical response of Co nanoparticles

A study of the magneto-optical (MO) spectral response of Co nanoparticles embedded in MgO as a function of their size and concentration in the spectral range from 1.4 to 4.3 eV is presented. The nanoparticle layers were obtained by sputtering at different deposition temperatures. Transmission electron microscopy measurements show that the nanoparticles have a complex structure which consists of a crystalline core having a hexagonal close-packed structure and an amorphous crust. Using an effective-medium approximation we have obtained the MO constants of the Co nanoparticles. These MO constants are different from those of continuous Co layers and depend on the size of the crystalline core. We associate these changes with the size effect of the intraband contribution to the MO constants, related to a reduction of the relaxation time of the electrons into the nanoparticles.

Magnetization reversal and magnetic anisotropies in epitaxial Fe/MgO and Fe/MgO/Fe heterostructures grown on Si(001)

Epitaxial Fe/MgO heterostructures have been grown on Si(001) by a combination of sputtering and laser ablation deposition techniques. The growth of MgO on Si(001) is mainly determined by the nature of the interface, with large lattice mismatch and the presence of an amorphous layer of unclear origin. Reflection high energy electron diffraction patterns of this MgO buffer layer are characteristic of an epitaxial, but disordered, structure. The structural quality of subsequent Fe and MgO layers continuously improves due to the better lattice match and the burial of defects. A weak uniaxial in-plane magnetic anisotropy is found superimposed on the expected cubic biaxial anisotropy. This additional anisotropy, of interfacial nature and often found in Fe/MgO and Fe/MgO/GaAs(001) systems, is less intense here due to the poorer MgO/Si interface quality compared with that of other systems. From the evolution of the anisotropy field with film thickness, magnetic anisotropy is also found to depend on the crystal quality. Kerr measurements of a Fe/MgO multilayered structure grown on Si show two different switching fields, suggesting magnetic coupling of two of the three Fe layers. Nevertheless, due to the little sensitivity to the bottom Fe film, independent switching of the three layers cannot be ruled out.

Aplicação de calcário com diferentes graus de reatividade: alterações químicas no solo cultivado com milho

Com a correção da acidez, nutrientes importantes para o cultivo do milho tornam-se mais disponíveis à planta, promovendo o aumento de produtividade. Objetivou-se com este estudo avaliar as alterações químicas ocorrentes em dois solos e na produção de matéria seca de milho pela aplicação de corretivos com diferentes graus de reatividade. Foi realizado um primeiro experimento em casa de vegetação, aplicando-se doses de três calcários comerciais, sendo um com reatividade média, denominado A (RE = 85,7 %; PRNT = 88,3 %), outro com reatividade baixa denominado B (RE = 83,7 %; PRNT = 76,2 %), e outro, denominado C (RE = 99,1 %; PRNT = 105,3 %) altamente reativo, em quatro cultivos sucessivos de milho. Os solos utilizados foram Neossolo Quartzarênico e Latossolo Vermelho. Os tratamentos foram dispostos inteiramente ao acaso, com quatro repetições, constando de três doses de calcário, calculadas para elevar a saturação por bases para 40, 60 e 80 %, além da testemunha. Paralelamente, um experimento de incubação foi realizado para verificar o efeito residual dos corretivos ao longo do tempo. A calagem aumentou os valores de pH, Ca2+ e Mg2+ e reduziu os teores de Al3+ trocável. O melhor crescimento do milho foi observado no Latossolo Vermelho. Neste solo, os calcários A e B foram mais eficientes na elevação do pH durante os quatro cultivos, enquanto o produto C teve menor eficiência na redução do Al3+ nos últimos ciclos, devido à sua maior reatividade. Os calcários A e C tiveram comportamentos semelhantes nos dois solos estudados. Houve queda na produção de matéria seca aérea com os cultivos sucessivos de milho. No experimento de incubação, os teores de Ca trocável foram maiores que os residuais.

Utilização de fósforo e produção do feijoeiro: influência de gramíneas forrageiras e fontes de fósforo

Em lavouras sob plantio direto ou em sistemas integração lavoura-pecuária, é comum o cultivo do feijoeiro em sucessão a gramíneas. Em função do sistema radicular diferenciado e da secreção de compostos orgânicos diversos pelas raízes e pela decomposição da palhada, as gramíneas podem alterar a disponibilidade de P no solo e a aquisição e aproveitamento de fontes de P aparentemente de baixa eficiência agronômica para as culturas em sucessão. Este trabalho teve por objetivo avaliar a utilização do P e a produção do feijoeiro cultivado em sucessão às gramíneas forrageiras adubadas com diferentes fontes desse nutriente. Para isso, conduziram-se dois experimentos em solos distintos, um em Cambissolo e outro em Latossolo, utilizando-se vasos com 4 dm³ de solo. O delineamento experimental, para cada solo, foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 5 x 2, sendo cinco tratamentos de cobertura dos solos, representados pelo cultivo prévio de quatro gramíneas forrageiras (Brachiaria decumbens - braquiária; Sorghum bicolor - sorgo; Brachiaria brizantha - braquiarão; Pennisetum glaucum - milheto) mais o solo sem cultivo prévio e duas fontes de P de diferentes solubilidades (superfosfato triplo - SFT e fosfato reativo de Arad - FRA), com quatro repetições. As gramíneas forrageiras foram colhidas na fase de pré-florescimento, sendo o feijoeiro cultivado em seguida sobre as suas raízes e palhadas. Observou-se, de maneira geral, em ambos os solos adubados com a fonte de P de menor solubilidade (FRA), que a sucessão de culturas proporcionou maiores crescimento, produção, acúmulo de P, utilização do P e aproveitamento do efeito residual do P aplicado no feijoeiro; o mesmo não foi observado para a fonte mais solúvel (SFT). Em ambos os solos, sem o cultivo prévio de gramíneas forrageiras, o SFT foi superior ao FRA para todas as variáveis avaliadas. Das gramíneas forrageiras estudadas, não se observou efeito definido do seu cultivo prévio sobre as variáveis no feijoeiro cultivado em sucessão.

Distribuição de fósforo no solo em razão do sistema de cultivo e manejo da adubação fosfatada

O sistema de cultivo e o manejo da adubação fosfatada influenciam a disponibilização do P no solo, seu acesso pelas plantas e, por fim, a produção das culturas. Em razão disso, há necessidade de se avaliar a distribuição do P no perfil do solo em experimentos de longa duração, para que se possa compreender o impacto de cada sistema de cultivo e manejo da adubação nesse processo. Foi utilizado um experimento localizado na Embrapa Cerrados, em Planaltina - DF, em Latossolo Vermelho muito argiloso, com teor de P muito baixo no início do experimento, cultivado por 14 anos com as culturas de soja e milho no verão e milheto como planta de cobertura nas seis últimas safras de inverno, recebendo 80 kg ha-1 ano-1 de P 2O 5 como superfosfato triplo ou fosfato natural reativo, aplicados no sulco de semeadura ou a lanço na superfície, sob sistema de preparo convencional (SPC) ou plantio direto (SPD). Foi avaliada a distribuição do P em sete camadas de solo (0 a 2,5; 2,5 a 5; 5 a 10; 10 a 20; 20 a 30; 30 a 40; e 40 a 50 cm), utilizando o extrator Bray 1. No 14° ano de cultivo foram utilizados os dados de rendimento de grãos de soja. Os resultados foram analisados estatisticamente, para comparações quanto à distribuição do P no perfil do solo e ao rendimento de grãos. A distribuição de P extraível no solo após 14 anos de cultivo é influenciada pela fonte e pelo modo de aplicação do fertilizante fosfatado, até 10 cm de profundidade no SPD e até 20 cm de profundidade no SPC. No SPC há leve gradiente em profundidade, enquanto no SPD há forte gradiente principalmente para aplicações a lanço, sendo os maiores teores de P no perfil analisado encontrados na camada de 0-2,5 cm para os dois modos de aplicação. O SPD apresenta maiores teores de P até 10 cm de profundidade, porém menores teores na camada de 10- 20 cm, em comparação com o SPC. Apesar do efeito do manejo da adubação fosfatada na distribuição do P no solo, o rendimento de grãos de soja no 14° ano foi alterado apenas pelo sistema de cultivo, tendo o solo sob SPD produzido 15,5 % mais grãos do que o SPC.

Composition and growth mode of MoSx sputtered films

MoS(x) lubricating thin films were deposited by nonreactive, reactive, and low energy ion-assisted radio-frequency (rf) magnetron sputtering from a MoS2 target. Depending on the total and reactive gas pressures, the film composition ranges between MoS0.7 and MoS2.8. A low working pressure was found to have effects similar to those of low-energy ion irradiation. Films deposited at high pressure have (002) planes preferentially perpendicular to the substrate, whereas films deposited at low pressure or under low-energy ion irradiation have (002) mainly parallel to it. Parallel films are sulfur deficient (MoS1.2-1.4). Their growth is explained in terms of an increased reactivity of the basal surfaces, itself a consequence of the creation of surface defects due to ion irradiation. The films exhibit a lubricating character for all compositions above MoS1.2. The longest lifetime in ball-on-disk wear test was found for MoS1.5.