Large area uniform nanostructures fabricated by direct femtosecond laser ablation

An approach for fabricating large area uniform nanostructures by direct femtosecond (fs) laser ablation is presented. By the simple scanning technique with appropriate irradiation conditions, arbitrary size of uniform, complanate nano-grating, nano-particle, and nano-square structures can be produced on wide bandgap materials as well as graphite. The feature sizes of the formed nanostructures, which can be tuned in a wide range by varying the irradiation wavelength, is about 200 nm with 800 nm fs laser irradiation. The physical properties of the nano-structured surfaces are changed greatly, especially the optical property, which is demonstrated by the extraordinary enhancement of light transmission of the treated area. This technique is efficient, universal, and environmentally friendly, which exhibits great potential for applications in photoelectron devices. (C) 2008 Optical Society of America

Electrocatalytic reduction of dioxygen at chemically modified electrodes

The kinetics of the reduction of O₂ by Ru(NH₃)₆⁺² as catalyzed by cobalt(II) tetrakis(4-N-methylpyridyl)porphyrin are described both in homogeneous solution and when the reactants are confined to Nafion coatings on graphite electrodes. The catalytic mechanism is determined and the factors that can control the total reduction currents at Nafion-coated electrodes are specified. A kinetic zone diagram for analyzing the behavior of catalyst-mediator-substrate systems at polymer coated electrodes is presented and utilized in identifying the current-limiting processes. Good agreement is demonstrated between calculated and measured reduction currents at rotating disk electrodes. The experimental conditions that will yield the optimum performance of coated electrodes are discussed, and a relationship is derived for the optimal coating thickness.

The relation between the reduction potentials of adsorbed and unadsorbed cobalt(III) tetrakis(4-N-methylpyridyl)porphyrin and those where it catalyzes the electroreduction of dioxygen is described. There is an unusually large change in the formal potential of the Co(III) couple upon the adsorption of the porphyrin on the graphite electrode surface. The mechanism in which the (inevitably) adsorbed porphyrin catalyzes the reduction of O₂ is in accord with a general mechanistic scheme proposed for most monomeric cobalt porphyrins.

Four new dimeric metalloporphyrins (prepared in the laboratory of Professor C. K. Chang) have the two porphyrin rings linked by an anthracene bridge attached to meso positions. The electrocatalytic behavior of the diporphyrins towards the reduction of O₂ at graphite electrodes has been examined for the following combination of metal centers: Co-Cu, Co-Fe, Fe-Fe, Fe-H₂. The Co-Cu diporphyrin catalyzes the reduction of O₂ to H₂O₂ but no further. The other three catalysts all exhibit mixed reduction pathways leading to both H₂O₂ and H₂O. However, the pathways that lead to H₂O do not involve H₂O₂ as an intermediate. A possible mechanistic scheme is offered to account for the observed behavior.

Sputtering of the gallium-indium eutectic alloy in the liquid phase

We have measured sputtering yields and angular distributions of sputtered atoms from both the solid and liquid phases of gallium, indium, and the gallium-indium eutectic alloy. This was done by Rutherford backscattering analysis of graphite collector foils. The solid eutectic target shows a predominance of indium crystallites on its surface which have to be sputtered away before the composition of the sputtered atoms equals the bulk target composition. The size of the crystallites depends upon the conditions under which the alloy is frozen. The sputtering of the liquid eutectic alloy by 15 keV Ar⁺ results in a ratio of indium to gallium sputtering yields which is 28 times greater than would be expected from the target stoichiometry. Furthermore, the angular distribution of gallium is much more sharply peaked about the normal to the target surface than the indium distribution. When the incident Ar⁺ energy is increased to 25 keV, the gallium distribution broadens to the same shape as the indium distribution. With the exception of the sharp gallium distribution taken from the liquid eutectic at 15 keV, all angular distributions from liquid targets fit a cos² θ function. An ion-scattering-spectroscopy analysis of the liquid eutectic alloy reveals a surface layer of almost pure indium. A thermodynamic explanation for this highly segregated layer is discussed. The liquid eutectic alloy provides us with a unique target system which allows us to estimate the fraction of sputtered material which comes from the first monolayer of the surface.

Levantamento e estudo das ocorrências de grafita do Distrito Grafitífero Aracoiába-Baturité, CE

O Distrito Grafitífero Aracoiába-Baturité apresenta depósitos do tipo gnaisse grafitoso (minério disseminado) e veio (minério maciço) com diferentes origens genéticas e com características físicas e ambientes geológicos de formação próprios. O minério tipo gnaisse grafitoso é de origem sedimentar, singenético, com teores de 1,5 a 8% de C, que se distribuem ao longo de duas extensas faixas paralelas, hospedadas na Subunidade Baturité, que constitui um importante metalotecto regional. A associação de grafita metamórfica disseminada em metassedimentos da Sequência Acarápe constitui um geoindicador de antiga bacia sedimentar neoproterozóica e, também, pode ser considerado como zona de geosutura resultante do subsequente fechamento de um oceano primitivo. As rochas desta subunidade correspondem na paleogeografia da Sequência Acarápe aos fácies de sopé de talude e de planície abissal. O minério tipo veio (fluido depositado) é epigenético e, com teores entre 20% e 70% de C, forma corpos tabulares e bolsões, controlados em escala local por estruturas de alívio (falhas, fraturas, zonas de contato, eixos de dobras etc.) que permitiram a percolação de soluções penumatolíticas relacionadas ao corpo plutônico de Pedra Aguda. As variações dos valores das relações entre isótopos estáveis de carbono (δ13C) na grafita do minério disseminado são de -26,72 a -23,52 e do minério maciço de -27,03 a -20,83, revelando sinal de atividades biológicas (bioassinaturas) e permitem afirmar que a grafita das amostras acima são derivadas de matéria orgânica. Foram apresentados os principais guias de prospecção para grafita e testados os seguintes métodos geofísicos: Eletro-Resistividade; GPR - Ground Penetrating Radar; Magnetometria; VLF (Very Low Frequency); e Polarização Induzida Espectral (IPS) / Resistividade (ER). A conjugação dos métodos de Polarização Induzida Espectral (IPS) e Eletro Resistividade (ER) foi o que demonstrou a melhor eficiência. Com relação à determinação do teor de carbono por termogravimetria (ATG), que é o método mais utilizado para este elemento. Verificou-se, que as faixas de queima atribuídas ao carbono no minério do Distrito de Aracoiába-Baturité (340 a 570C e de 570 a 1050C) eram diferentes das faixas do minério de Minas Gerais (350C a 650C e 650C a 1.050C). Esta constatação indica a necessidade de se determinar previamente as faixas de temperatura para cada região pesquisada.

V^3＋：YAG晶体的生长、色心与光谱性能研究

采用石墨电阻加热的温梯法生长了V：YAG晶体，晶体的不同部位呈现两种不同的颜色：浅绿色和黄褐色．通过对比分析不同颜色V：YAG晶体的室温吸收光谱，推断出石墨发热体高温下扩散出来的C可以起到还原作用，提高晶体中V^3＋tetra离子的浓度，同时诱导了F心的形成．在1300℃下，对不同颜色的V：YAG晶体进行真空退火处理，发现处于八面体格位中的V^3＋离子在热激发作用下与近邻的四面体格位Al^3＋离子存在置换反应，由此产生一定浓度的四面体格位V^3＋离子．同时，F心在退火过程中被完全消除，释放出来的自由电子被

Characteristics and optical spectra of V : YAG crystal grown in reducing atmosphere

A V:YAG single crystal was grown by the temperature gradient technique (TGT) with graphite-heating elements. The as-grown crystal has different colorations of light green and yellow brown in different parts. Distribution of vanadium in three samples with different colorations was determined by inductively coupled plasma-mass spectrometry. From the absorption spectrum of the yellow-brown part with peaks at 370, 820 and 1320nm, we can deduce that the reducing atmosphere of carbon diffused from the heating elements can increase the concentration of tetrahedral V3+ ions and induce F color centers. All three samples exhibited light-green color after annealing in vacuum or H-2 atmospheres. In the vacuum annealing process, the V3+ ions in tetrahedral positions were enhanced through two methods: one method is the exchanging of octahedral V3+ and tetrahedral Al3+ ions in neighboring sites under thermal excitation, the other is that F color centers were thoroughly eliminated and the escaped free electrons could be captured by V ions with higher valance states to further improve the concentration of tetrahedral V3+ ions. Besides the two mechanisms, the H-2 annealing process greatly improved the V-tetra(3+) ions through the reduction effect of H-2. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

温梯法生长大尺寸蓝宝石晶体的脱碳去色退火研究

温度梯度法（temperature gradient technique，TGT）生长的Al2O3晶体因石墨发热体在高温时的挥发和原料中过渡性金属离子的存在，在不同部位呈现不同颜色，一般上部为浅红色，尾部为浅黄绿色．将TGT法生长的Al2O3晶体（Ф110×80mm^3）依次经过高温氧化气氛、高温还原气氛脱碳、去色退火实验，即“两步法”退火实验，晶体变成无色、透明．经测试，Al2O3晶体的完整性、光学透过率和光学均匀性均有显著提高.

温梯法蓝宝石（Al2O3）晶体的脱碳去色退火研究

温度梯度法（TGT）生长的Al2O3晶体因石墨发热体在高温时的挥发和原料中过渡性金属离子的存在，晶体在不同部位呈现不同颜色，一般上部为浅红色，尾部为浅黄绿色，将TGT法生长的Al2O3晶体（Ф110×80mm^3）依次经过高温氧化气氛、高温还原气氛脱碳、去色退火实验，即“两步法”退火实验，晶体变成无色、透明，经测试，Al2O3晶体的完整性、光学透过率和光学均匀性均有显著提高。

Edge-defined, film-fed growth (EFG) technique for the preparation of alpha-Al2O3 : C crystal with highly sensitive thermoluminescence response

In this work, alpha-Al2O3:C, a highly sensitive thermoluminescence dosimetry crystal, was grown by the EFG method in which a graphite heating unit and shield acted as the carbon source during the growth process. The optical, luminescent properties and dosimetric characteristics of the crystal were investigated. The as-grown crystal shows a single glow peak at 536 K, which is associated with Cr3+ ions. After annealing in H-2 at 1673 K for 80 h, the crystal shows a single glow peak at 460 K and a blue emission band at 415 nm. The thermoluminescent response of the annealed crystal shows linear-sublinear-saturation characteristics in the dose range from 5 x 10(-6) to 100 Gy.

Growth of highly sensitive thermoluminescent crystal alpha-Al2O3 : C by the temperature gradient technique

In this work, an alpha-Al2O3:C crystal with highly sensitive thermoluminescence was directly grown by the temperature gradient technique (TGT) using Al2O3 and graphite powders as raw materials. The optical and luminescent properties and the dosimetric characteristics of the crystal were investigated. An as-grown alpha-Al2O3:C crystal shows a single glow peak at 462 K and a blue emission peak at 415 nm. The thermoluminescence (TL) response of the crystal shows a linear-sublinear-saturation characteristic. In the dose range from 5 x 10(-6) to 10Gy, the alpha-Al2O3:C crystal shows excellent linearity, and saturation was observed at about 30Gy. The sensitivity of the crystal decreases as the heating rate increases. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

α-Al_2O_3:C晶体的热释光和光释光特性

以高纯α-Al2O3和石墨为原料,采用温梯法生长了α-Al2O3:C晶体,使用RisΦTL/OSL-DA-15型热释光和光释光仪研究了其热释光和光释光特性.α-Al2O3:C晶体在462K附近有单一热释光峰,发射波长位于410nm.随着辐照剂量的增加,热释光强度逐渐增强,462K的热释光特征峰位置保持不变.α-Al2O3:C晶体的光释光衰减曲线由快衰减和慢衰减两个部分组成,随着辐照剂量的增加,快衰减部分衰减速率变化不大,而慢衰减部分衰减速率加快.在5×10-6—10Gy剂量范围内,α-Al2O3:C晶体的热释光剂量响应呈现良好的线性关系,30Gy时达到饱和;光释光剂量响应在5×10-6—60Gy剂量范围内呈现良好的线性关系,100Gy时达到饱和.与热释光相比,光释光剂量响应具有更高的灵敏度和更宽的线性剂量响应范围.

Growth of alpha-Al2O3:C crystal with highly sensitive optically stimulated luminescence

In this work. an alpha-Al2O3:C crystal was directly grown by the temperature gradient technique (TGT) using Al2O3 and graphite powders as the raw materials. The optical, optically stimulated luminescence (OSL) properties and dosimetric characteristics of as-grown crystal were investigated. As-grown alpha-Al2O3:C crystal shows strong absorption band at 205, 230 and 256 nm. Three-dimensional thermoluminescence (TL) emission spectrum of the crystal shows a single emission peak at similar to 415 nm. The OSL decay curve can be fitted to two exponentials, the faster component and the slower component. The OSL response of the crystal shows a linear-sublinear-saturation characteristic. As-grown alpha-Al2O3:C crystal shows excellent linearity in the dose range from 5 x 10(-6) to 50 Gy. For doses higher than the saturation dose (100 Gy). the OSL sensitivity decreases as the dose increases. Crown Copyright (C) 2008 Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

One-dimensional potential for image-potential states on graphene

In the framework of dielectric theory, the static non-local self-energy of an electron near an ultra-thin polarizable layer has been calculated and applied to study binding energies of image-potential states near free-standing graphene. The corresponding series of eigenvalues and eigenfunctions have been obtained by numerically solving the one-dimensional Schrodinger equation. The imagepotential state wave functions accumulate most of their probability outside the slab. We find that the random phase approximation (RPA) for the nonlocal dielectric function yields a superior description for the potential inside the slab, but a simple Fermi-Thomas theory can be used to get a reasonable quasi-analytical approximation to the full RPA result that can be computed very economically. Binding energies of the image-potential states follow a pattern close to the Rydberg series for a perfect metal with the addition of intermediate states due to the added symmetry of the potential. The formalism only requires a minimal set of free parameters: the slab width and the electronic density. The theoretical calculations are compared with experimental results for the work function and image-potential states obtained by two-photon photoemission.

Avaliação da exposição de botos-cinza (Sotalia guianensis Van Benédén, 1864) aos compostos orgânicos de estanho através das concentrações hepáticas de estanho total na costa sudeste e sul do Brasil

Durante as últimas décadas, observou-se um aumento da preocupação em relação aos ecossistemas marinhos devido à grande entrada de poluentes, resultando em efeitos deletérios em organismos aquáticos e seres humanos. Dentre as atividades humanas que podem introduzir compostos tóxicos persistentes e bioacumulativos (PBTs Persistent Bioaccumulative Toxicants) no ambiente marinho está o uso de tintas antiincrustrantes, aplicadas nos cascos de navios para evitar que algas, mexilhões e outros organismos se fixem às embarcações. Não raramente, compostos organoestânicos (OTs) como o Tributilestanho (TBT) ou o Trifenilestanho (TPT) constituíam o princípio ativo de tal preparado. Devido à alta toxicidade desses compostos, a IMO (Organização Marítima Internacional) baniu totalmente o uso dos mesmos. Como os OTs são prontamente bioacumulados, elevadas concentrações de estanho total (SnT) vêm sendo encontradas em cetáceos (Mammalia, Cetacea). Os botos-cinza (Sotalia guianensis Van Beneden, 1864) ocupam elevados níveis tróficos e bioacumulam os PBTs aos quais estão expostos. Alguns autores relataram que o estanho hepático em cetáceos se encontra predominantemente na forma orgânica, visto que, na forma inorgânica tal metal é pobremente absorvido pela mucosa gastrintestinal, de forma que as concentrações hepáticas de SnT refletem o input antrópico de OTs. O presente estudo teve como principal objetivo, avaliar a exposição de botos-cinza aos OTs, através determinação das concentrações hepáticas de estanho total (SnT = orgânico + inorgânico), por Espectrometria de Absorção Atômica com Atomização em Forno de Grafite (GFAAS Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry). Para tal, amostras de botos-cinza de diferentes áreas do litoral brasileiro, compreendendo a Região da Grande Vitória (GV), Baía de Guanabara (BG), Baía de Sepetiba (B.Sep), a Baía de Paranaguá (PR) e a Baía da Babitonga (SC), foram analisadas, visando comparar ambientes distintamente contaminados com OTs. Sendo assim, as concentrações hepáticas de SnT (em ng/g, peso seco) de botos-cinza variaram de <312 (limite de detecção) a 8.250, para a GV (n=22); de <312 a 14.100, para B.Sep (n = 38); <312 a 5.147, para PR (n= 22), bem como de 626 a 24.780 (ng/g, peso seco) para os botos de SC (n=10). As maiores concentrações foram verificadas nos botos da BG (n=11), variando de 1.265 a 24.882 (ng/g, peso seco). As concentrações encontradas na Baía de Guanabara (BG) estão entre as mais elevadas detectadas em cetáceos.

Estudo de Eletrodeposição de Ligas Cu-Sn em Meio de Citrato de Sódio

Revestimentos produzidos a partir de ligas de Cu-Sn apresentam grande interesse em função de suas propriedades, originando uma grande capacidade de aplicação industrial, especialmente em indústrias de componentes e materiais eletrônicos. Tais ligas também têm sido comercialmente utilizadas como revestimentos em metais diferentes, como o aço, para protegê-los contra a corrosão e melhorar sua aparência. Na presente dissertação, técnicas de voltametria cíclica, cronoamperometria e voltametria de varredura anódica linear foram utilizadas para o estudo dos processos de deposição de Cu e/ou Sn a partir de dois conjuntos de soluções contendo CuCl2.2H2O e SnCl2.2H2O nas razões de Cu:Sn = 1:10 e 10:1, além de Na3C6H5O7 1,00 mol/L, em pH = 6,0. As curvas de voltametria cíclica realizadas sobre o eletrodo de grafita foram utilizadas para o cálculo das constantes de equilíbrio dos complexos de ambos os metais com citrato de sódio, bem como na determinação dos potenciais catódicos aplicados nos ensaios de cronoamperometria. Após a deposição da liga nos potenciais estipulados para cada uma das duas soluções, os revestimentos de liga Cu-Sn foram ressolubilizados em solução de NaNO3 0,5 mol/L, empregando varredura anódica linear para a avaliação de suas composições químicas. Os resultados iniciais mostraram que a variação da concentração de Cu (II) e do potencial aplicado influenciaram no teor de cobre na liga. Contudo, percebeu-se que o teor de estanho não sofreu grandes variações, independente das concentrações das soluções e do potencial aplicado. Na solução com maior concentração de cobre foram alcançados teores dos metais na liga em maior proximidade com o da liga de bronze comercial. Com base nesses resultados, foram produzidos revestimentos de ligas sobre substrato de aço carbono, a partir de soluções contendo CuCl2.2H2O e SnCl2.2H2O na razão de 10:1, empregando a técnica de cronoamperometria potenciostática. Quatro diferentes valores de potencial (-0,39V, -0,67V, -1,00V, -1,20V e -1,94V vs. Ag/AgClsat.) foram aplicados, obtendo-se camadas cujas colorações variaram do rosa claro ao marrom escuro, sempre sem brilho. A eficiência de corrente catódica (Ef) decresceu conforme o potencial aplicado se tornou mais negativo. Nesta mesma direção, verificou-se um aumento do teor de estanho na liga depositada e menores tamanhos de grão. Porém, quando o potencial tornou-se mais negativo (-1,20V e -1,94V), observou-se a presença de cristalitos de diferentes tamanhos e de dendritos. Revestimentos com melhores resistências à corrosão em solução de NaCl 0,5 mol/L foram produzidos nos potenciais de -1,00V e -1,20V, cujas composições foram 99,40 % m/m Cu / 0,60 % m/m Sn e 97,70 % m/m Cu / 2,30 % m/m Sn, respectivamente. As análises por DRX permitiram verificar que estes revestimentos eram constituídos, principalmente, da fase α-CuSn