Mechanism of nucleation and precipitation in Li containing Al-Zn-Mg-Cu alloys

Investigations on the aging hardening behavior of four Al-Li-Zn-Mg-Cu alloys were carried out using differential scanning calorimetry, transmission electron microscopy and hardness measurement. It is shown that the addition of Li inhibits the formation of Zn-rich G.P. zones in Al-Zn-Mg-Cu alloys. The dominant aging hardening precipitates is delta'(Al3Li) phase. Coarse T ((AlZn)(49)Mg-32) phase, instead of MgZn2, precipitates primarily on grain boundaries, and provides little strengthening. The multi-stop aging involving plastic deformation introduces in the matrix a high concentration of structural defects. These defects play different role on the nucleation of Zn-rich G.P. zones in different alloys. For the Li free alloy, structural defects act as vacancy sinks and tend to suppress the homogeneous precipitation of G.P. zones, while for the Li containing alloys, these defects promote the heterogeneous nucleation of G.P. zones and metastable MgZn2. A significant aging hardening effect is attained in deformed Li containing alloys due to the extra precipitation of fine MgZn2 in the matrix combined with deformation hardening.

Persistent photoconductivity in Hf-In-Zn-O thin film transistors

Passivated Hf-In-Zn-O (HIZO) thin film transistors suffer from a negative threshold voltage shift under visible light stress due to persistent photoconductivity (PPC). Ionization of oxygen vacancy sites is identified as the origin of the PPC following observations of its temperature- and wavelength-dependence. This is further corroborated by the photoluminescence spectrum of the HIZO. We also show that the gate voltage can control the decay of PPC in the dark, giving rise to a memory action. © 2010 American Institute of Physics.

Instability in threshold voltage and subthreshold behavior in Hf-In-Zn-O thin film transistors induced by bias-and light-stress

Electrical bias and light stressing followed by natural recovery of amorphous hafnium-indium-zinc-oxide (HIZO) thin film transistors with a silicon oxide/nitride dielectric stack reveals defect density changes, charge trapping and persistent photoconductivity (PPC). In the absence of light, the polarity of bias stress controls the magnitude and direction of the threshold voltage shift (Δ VT), while under light stress, VT consistently shifts negatively. In all cases, there was no significant change in field-effect mobility. Light stress gives rise to a PPC with wavelength-dependent recovery on time scale of days. We observe that the PPC becomes more pronounced at shorter wavelengths. © 2010 American Institute of Physics.

SiC颗粒对Al-Zn合金激光快凝晶粒组织的影响

Al-Zn合金和SiCp/Al-Zn复合材料的激光重熔晶粒组织的对比研究表明 ,SiC颗粒对凝固初生相的生长具有阻碍作用。在颗粒尺寸较大和颗粒含量较高的条件下 ,激光熔池中会形成非外延生长的晶粒

Crystal structure and phase transition studies in perovskite-type oxides using powder-diffraction techniques and symmetry-mode analysis : SrLnMRuO6 (Ln=La,Pr,Nd; M=Zn,Co,Mg,Ni,Fe) and ALn2CuTi2O9 (A=Ca,Ba; Ln=La,Pr,Nd,Sm)

La tesis se ha centrado en la síntesis y caracterización estructural de materiales tipo perovskita: SrLnMRuO6 (Ln=La,Pr,Nd; M=Zn,Co,Mg,Ni,Fe) y ALn2CuTi2O9 (A=Ca,Ba; Ln=La,Pr,Nd,Sm). El estudio de las estructuras de los materiales se ha realizado mediante el análisis de los patrones de difracción en polvo de rayos-X, sincrotrón y/o neutrones. En el refinamiento por el método de Rietveld de las estructuras se han sustituido las coordenadas atómicas (el método más común), por coordenadas colectivas: las amplitudes de los modos que describen la distorsión de la fase prototipo. Los resultados generales para la serie SrLnMRuO6 (Ln=La,Pr,Nd; M=Zn,Co,Mg,Ni) a temperatura ambiente se ha recogido en un diagrama en el que se han indicado las amplitudes de los modos que transforman de acuerdo a las irreps en función del factor de tolerancia, ya que todos ellos cristalizan en la misma fase monoclínica (P21/n); y a temperaturas altas se ha construido un diagrama de fase. Los materiales SrLnFeRuO6 ( Ln=La,Pr,Nd) y CaLn2CuTi2O9 cristalizan en la fase ortorrómbica Pbnm a temperatura ambiente; mientras que BaLn2CuTi2O9 tienen una estructura más simétrica, I4/mcm. A altas temperaturas se han identificado las transiciones de fase inducidas por el cambio de temperatura.A temperaturas bajas se han analizado las estructuras magnéticas de algunos de los compuestos mediante difracción de neutrones.

Assessment of phytostabilization of Pb/Zn mine soils with organic amendments and a native metallicolous ecotype of Festuca Rubra l.: implications for amendment selection and recovery of soil health

La contaminación del suelo es una de las principales amenazas para los ecosistemas y la salud humana. Actualmente, desde un punto de vista tanto económico como ambiental, la fitoestabilización es la mejor tecnología para remediar suelos contaminados con elevadas concentraciones de metales como son los suelos mineros. La fitoestabilización asistida consiste en el empleo de plantas y enmiendas orgánicas y/o inorgánicas con el fin de reducir la movilidad y la biodisponibilidad de los contaminantes y recuperar la salud de suelo. En este trabajo se han realizado ensayos en microcosmos y en campo centrándonos en la salud del suelo minero contaminado con Pb y Zn durante un proceso de fitoestabilización empleando enmiendas orgánicas (purines vacunos, gallinaza, estiércol de oveja y lodos de papelera mezclados con gallinaza) y/o la especie metalífera Festuca rubra con el objetivo de (i) estudiar las interacciones suelo-enmienda responsables de los cambios inducidos por el proceso de quimioestabilización en las propiedades físicoquímicas y biológicas del suelo, (ii) evaluar la efectividad del proceso de fitoestabilización sobre suelos vegetados y de la revegetación sobre suelos desnudos (iii) valorar la idoneidad de distintos indicadores químicos y biológicos (parámetros microbianos y de la vegetación) para monitorizar la efectividad de la fitoestabilización asistida en términos de reducción de la biodisponibilidad de metales en el suelo, mejora de la vegetación y de la recuperación de la salud del suelo. La aplicación de enmiendas al suelo minero supone una entrada de materia orgánica y nutrientes que conduce a una disminución de la biodisponibilidad de metales, facilitando la colonización de las plantas y el crecimiento de la vegetación nativa, además de estimular la actividad microbiana del suelo. El pH del suelo es un factor crítico que condiciona la movilidad de los metales y la toxicidad del suelo. Las poblaciones microbianas de las enmiendas no modificaron la diversidad funcional de las comunidades microbianas nativas de la mina. Los purines vacunos y los lodos de papelera mezclados con gallinaza son los tratamientos más efectivos en el proceso de fitoestabilización asistida bajo condiciones de campo. La gallinaza fue el tratamiento que más estimuló el crecimiento de la vegetación nativa y la colonización en los suelos desnudos. El bioensayo de elongación radical de lechuga es un test sensible, sencillo y barato para evaluar la biodisponibilidad de metal y la ecotoxicidad del suelo. Los tocoferoles son biomarcadores de exposición a metales con potencial para su implementación en bioensayos de toxicidad. Este trabajo permite concluir que la población metalífera de F. rubra, combinada con enmiendas orgánicas, es una excelente candidata para los proyectos de fitoestabilización asistida. Además, la monitorización simultánea de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos del suelo y de su ecotoxicidad permite una evaluación adecuada de la salud del suelo, así como la selección de enmiendas apropiadas para el desarrollo de un proceso fitoestabilizador.

Zn-VI/Cu2O Heterojunctions for Earth-Abundant Photovoltaics

The need for sustainable energy production motivates the study of photovoltaic materials, which convert energy from sunlight directly into electricity. This work has focused on the development of Cu₂O as an earth-abundant solar absorber due to the abundance of its constituent elements in the earth's crust, its suitable band gap, and its potential for low cost processing. Crystalline wafers of Cu₂O with minority carrier diffusion lengths on the order of microns can be manufactured in a uniquely simple fashion — directly from copper foils by thermal oxidation. Furthermore, Cu₂O has an optical band gap of 1.9 eV, which gives it a detailed balance energy conversion efficiency of 24.7% and the possibility for an independently connected Si/Cu₂O dual junction with a detailed balance efficiency of 44.3%.

However, the highest energy conversion efficiency achieved in a photovoltaic device with a Cu₂O absorber layer is currently only 5.38% despite the favorable optical and electronic properties listed above. There are several challenges to making a Cu₂O photovoltaic device, including an inability to dope the material, its relatively low chemical stability compared to other oxides, and a lack of suitable heterojunction partners due to an unusually small electron affinity. We have addressed the low chemical stability, namely the fact that Cu₂O is an especially reactive oxide due to its low enthalpy of formation (ΔH_f⁰ = -168.7 kJ/mol), by developing a novel surface preparation technique. We have addressed the lack of suitable heterojunction partners by investigating the heterojunction band alignment of several Zn-VI materials with Cu₂O. Finally, We have addressed the typically high series resistance of Cu₂O wafers by developing methods to make very thin, bulk Cu₂O, including devices on Cu₂O wafers as thin as 20 microns. Using these methods we have been able to achieve photovoltages over 1 V, and have demonstrated the potential of a new heterojunction material, Zn(O,S).

Quantificação de metais (Al, Fe, Mn, Pb, Zn e Cu) nos sedimentos do sistema estuarino das Ilhas de Tinharé-Boipeba (Bahia - Brasil)

O sistema estuarino das Ilhas de Tinharé-Boipeba está inserido na região do Baixo Sul baiano (Bahia Brasil), costa nordeste brasileira, e conectam-se com o oceano através de três saídas principais, Morro de São Paulo, Boipeba e Barra dos Carvalhos. Informações relacionadas à presença de metais no sedimento são quase inexistentes para a região. Nestes estuários foram coletadas 40 amostras de sedimento, onde analisou-se a concentração de metais (Al, Cu, Fe, Mn, Pb e Zn) através da extração com água-régia, segundo o protocolo do material de referência BCR-701 (RAURET et al., 2001). Baixas concentrações de metais foram registradas nas proximidades das saídas para o mar e no Canal de Garapuá e Rio Grande. Altas concentrações, porém praticamente dentro dos valores de referência na CONAMA 344/04, foram registradas no Rio Una, na maior parte do Rio Cairu, Rio das Almas, em quase todas as estações, no braço leste do Rio Cairu e na porção intermediária do Rio dos Patos. As concentrações dos metais (mg.kg1) apresentaram valores entre os seguintes intervalos, Al (3,57 x 104 a 3,19 x 102), Cu (1,02 x 102 a 0,35), Fe (4,33 x 104 a 2,05 x 102), Mn (1,44 x 103 a 2,73), Pb (6,67 x 101 a 2,66) e Zn (5,08 x 102 a 3,18). Através da análise estatística ACP (Análise dos Componentes Principais) e dos gráficos de correlação entre a granulometria do sedimento (areia, silte e argila) e os metais, observou-se maiores concentrações de metais com o aumento do percentual de silte e diminuição do percentual de areia. Também se identificou uma forte correlação entre a ocorrência do fósforo e a presença de metais. Acredita-se que a principal espécie química em questão seja o fosfato (PO43 ou P2O5) que é uma base dura, onde a ligação com os metais se dá pelo oxigênio, sendo o caráter iônico relevante. Não foi identificada uma correlação entre a presença de metais e a argila, fato atribuído ao baixo teor dessa granulometria para todas as amostras do estudo e a composição da argila desses estuários

Produção de biodiesel pela rota heterogênea empregando catalisadores a base de Zn e Al

Nos últimos anos, a busca por fontes de energia renováveis e o desenvolvimento de novas tecnologias para a produção de biocombustíveis têm sido objeto de intensa investigação. O biodiesel é um combustível biodegradável, derivado de fontes renováveis e é obtido em escala industrial principalmente através da reação de transesterificação de óleos vegetais e/ou gorduras animais com metanol na presença de catalisadores homogêneos, como NaOH. Entretanto, a utilização de catalisadores heterogêneos tem sido sugerida por diversos autores, por apresentar vantagens como a eliminação dos problemas de separação e purificação dos produtos obtidos. No presente trabalho foi investigada a produção de biodiesel a partir da transesterificação do óleo de soja com metanol utilizando óxidos mistos de Zn e Al como catalisadores sólidos básicos. A influência das variáveis: temperatura, concentração de catalisador e relação molar metanol/óleo de soja na produção de biodiesel foi avaliada. Os catalisadores preparados apresentaram predominantemente sítios básicos e foram ativos frente à reação estudada, sendo os resultados mais promissores apresentados pelo óxido misto com relação molar Al/(Al+Zn)=0,50, obtido por tratamento térmico à 450C, que apresentou rendimentos em ésteres metílicos de até 98,5% sob condições específicas. A metodologia da superfície de resposta foi utilizada visando estabelecer as condições ótimas para maximizar o rendimento em ésteres metílicos, tendo sido encontradas a temperatura de 165oC e a concentração de catalisador de 5,8% m/m em relação massa de óleo, no caso da relação molar metanol/óleo de soja limitada em 15. Essa limitação teve como objetivo garantir um processo viável em escala comercial

Influences of Al doping concentration on structural, electrical and optical properties of Zn0.95Ni0.05O powders

Nanocrystalline Zn0.95 - xNi0.05AlxO (x = 0.01, 0.02, 0.05 and 0.10) diluted magnetic semiconductors have been synthesized by an auto-combustion method. X-ray diffraction measurements indicate that all Al-doped Zn0.95Ni0.05O samples have the pure wurtzite structure. Transmission electron microscope analyses show that the as-synthesized powders are of the size 40 - 45 nm. High-resolution transmission electron microscope, energy dispersive spectrometer and X-ray photoemission spectroscope analyses indicate that Ni2+ and Al3+ uniformly substitute Zn2+ in the wurtzite structure without forming any secondary phases. The Al doping concentration dependences of cell parameters (a and c), resistance and the ratio of green emission to UV emission have the similar trends. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.