Preparação e caracterização de nanocompósitos de Fe@SiO2, Fe@Fe3O4 e Fe3O4@PNIPAM

Pós-graduação em Química - IQ

Texture analysis of cold rolled and annealed aluminum alloy produced by twin-roll casting

A 7.4 mm thick strip of 3003 aluminum alloy produced by the industrial twin-roll casting (TRC) process was homogenized at 500 °C for 12 hours, after which it was cold rolled in two conditions: 1) to reduce the strip's thickness by 67%, and 2) to reduce it by 91%. The alloy was annealed at 400 °C for 1 hour in both conditions. The results revealed that a rotated cube texture, the {001}<110> component, predominated in the as-cast condition and was transformed into brass, copper and S type textures during the cold rolling process. There was practically no difference between the deformation textures at the two thickness reductions.

Untersuchung magnetischer Nanostrukturen mittels Rastertunnelspektroskopie und Kerr-Magnetometrie am Beispiel von Fe, Co, Co-Fe und Fe-Mn Nanostrukturen

Nach einer kurzen Einführung in die Entwicklung der magnetischen Anwendungen, werden in Kapitel 2 und 3 die physikalischen Grundlagen der Messmethoden, insbesondere die Rastertunnelspektroskopie und Kerr-Magnetometrie, sowie der experimentelle Aufbau erläutert. Kapitel 4 beschäftigt sich mit den magnetischen Eigenschaften von quasi ein-dimensionalen ferromagnetischen Nanostreifen und Monolagen, die durch Selbstorganisation auf einem Wolfram(110)-Einkristall mit vizinaler und glatter Oberfläche präpariert werden. Hierbei wird die Temperaturabhängigkeit der magnetischen Größen, wie Remanenz, Sättigungsmagnetisierung und Suszeptibilität, sowie die Auswirkung einer Abdeckung des Systems auf die Domänenwandenergie und Anisotropie untersucht. Zusätzlich wird die Kopplung von parallelen Nanostreifen in Abhängigkeit des Streifenabstandes betrachtet. In Kapitel 5 werden das Wachstum und die Morphologie von Co-Monolagen auf W(110) untersucht. Der Übergang von pseudomorphem zu dicht gepacktem Wachstum in der Monolage wird mit Hilfe der Rastertunnelspektroskopie sichtbar gemacht, ebenso wie unterschiedliche Stapelfolgen in Tripellagen Co-Systemen. Atomar aufgelöste Rastertunnelmikroskopie erlaubt die genauen Atompositionen der Oberfläche zu bestimmen und mit theoretischen Wachstumsmodellen zu vergleichen. Auf die Untersuchung zwei-dimensionaler binärer Co-Fe und Fe-Mn Legierungen auf W(110) wird in Kapitel 6 eingegangen. Mit einer Präparationstemperatur von T=520 K ist es möglich, atomar geordnete Co-Fe Legierungsmonolagen wachsen zu lassen. Ein direkter Zusammenhang zwischen der Magnetisierung und der lokalen Zustandsdichte in Abhängigkeit der Legierungszusammensetzung wird gezeigt.

Magnetic tunneling junctions with the Heusler compound Co 2 Cr 0.6 Fe 0.4 Al

Materialen mit sehr hoher Spinpolarisation werden für Anwendungen im Bereich der Spin-Elektronik benötigt. Deshalb werden große Forschungsanstrengungen zur Untersuchung der Eigenschaften von Verbindungen mit potentiell halbmetallischem Charakter, d. h.mit 100% Spinpolarisation, unternommen. In halbmetallischen Verbindungen, erwartet man eine Lücke in der Zustandsdichte an der Fermi Energie für Ladungsträger einer Spinrichtung, wahrend die Ladungsträger mit der anderen Spinrichtung sich metallisch verhalten. Eine Konsequenz davon ist, dass ein Strom, der durch solche Verbindung fließt, voll spinpolarisiert ist. Die hohe Curie-Temperatur Tc (800 K) und der theoretisch vorhergesagte halbmetallische Charakter machen Co2Cr0.6Fe0.4Al (CCFA) zu einem guten Kandidaten für Spintronik-Anwendungen wie magnetische Tunnelkontakte (MTJs = Magnetic Tunneling Junctions). In dieser Arbeit werden die Ergebnisse der Untersuchung der elektronischen und strukturellen Eigenschaften von dünnen CCFA Schichten dargestellt. Diese Schichten wurden in MTJs integriert und der Tunnel-Magnetowiderstands-Effekt untersucht. Hauptziele waren die Messung der Spinpolarisation und Untersuchungen der elektronischen Struktur von CCFA. Der Einfluss verschiedener Depositionsparameter auf die Eigenschaften der Schichten, speziell auf der Oberflächenordnung und damit letztlich auf den Tunnel-Magnetowiderstand (TMR), wurde bestimmt. Epitaktische d¨unne CCFA Schichten mit zwei verschiedenen Wachstumsrichtungen wurden auf verschiedene Substrate und Pufferschichten deponiert. Ein Temperverfahren wurde eingesetzt um die strukturelle Eigenschaften der dünnen Schichten zu verbessern. Für die MTJs wurde Al2O3 als Barrierenmaterial verwendet und Co als Gegenelektrode gewählt. Die Mehrschicht-Systeme wurden in Mesa-Geometrie mit lithographischen Methoden strukturiert. Eine maximal Jullière Spinpolarisation von 54% wurde an Tunnelkontakte mit epitaktischen CCFA Schichten gemessen. Ein starker Einfluss der Tempernbedingungen auf dem TMR wurde festgestellt. Eine Erhörung des TMR wurde mit einer Verbesserung der Oberflächenordung der CCFA Schichten korreliert. Spektroskopische Messungen wurden an den MTJs durchgeführt. Diesen Messungen liefern Hinweise auf inelastische Elektron-Magnon und Elektron-Phonon Stossprozesse an den Grenzflächen. Einige der beobachteten Strukturen konnten mit der berechneten elektronischen Struktur von CCFA korreliert worden.

57 Fe and 119 Sn Mössbauer studies on new Heusler compounds for spintronic applications

Seit der Entwicklung einer großen Vielfalt von Anwendungsmöglichkeiten der Spintronik auf Basis von Heusler Verbindungen innerhalb der letzten Dekade kann der Forschungsfortschritt an dieser Material Klasse in einer Vielzahl von Publikationen verfolgt werden. Eine typische Heusler Verbindung X2YZ besteht aus zwei Übergangsmetallen (X, Y) und einem Hauptgruppenelement (Z). Diese Arbeit berichtet von Heusler Verbindungen mit besonderem Augenmerk auf deren potentielle halbmetallische Eigenschaften und davon insbesondere solche, die eine richtungsabhängige magnetische Anisotropie (perpendicular magnetic anisotropy- PMA) zeigen könnten. PMA ist insbesondere für Spin transfer Torque (STT) Bauelemente von großem Interesse und tritt in tetragonalrnverzerrten Heusler Verbindungen auf. Bei STT-Elementen werden mittels spinpolarisierter Ströme die magnetische Orientierung von magnetischen Schichten beeinflusst.rnDie signifikantesten Ergebnisse dieser Arbeit sind: die Synthese neuer kubischen Heusler Phasen Fe2YZ, die theoretisch als tetragonal vorausgesagt wurden (Kapitel 1), die Synthese von Mn2FeGa, das in der tetragonal verzerrten Struktur kristallisiert und Potential für STT Anwendungen zeigt (Kapitel 2); die Synthese von Fe2MnGa, das einen magnetischen Phasenübergang mit exchange-bias (EB) Effekt zeigt, der auf einer Koexistenz von ferromagnetischen (FM) und antiferromagnetischen (AFM) Phasen beruht (Kapitel 3); Schlussendlich wird in Kapitel 4 die Synthese von Mn3−xRhxSn diskutiert, in welcher insbesondere tetragonales Mn2RhSn als potentielles Material für Anwendungen in derrnSpintronik vorgestellt wird.rnIn dieser Arbeit wurden hauptsächlich Heusler Verbindungen mit mößbaueraktiven Elementen 57Fe und 119Sn, synthetisiert und untersucht. Im Falle der hier untersuchten Heusler Verbindungen spielt die Charakterisierung durch Mößbauer Spektroskopie eine entscheidende Rolle, da Heusler Verbindungen meistens ein gewisses Maß an Fehlordnung aufweisen, welche deren magnetischen und strukturellen Eigenschaften beeinflussen kann. Die Art der Fehlordnung jedoch kann nur schwer durch standard Pulver-Röntgendiffraktion bestimmt werden, weshalb wir die Vorteile der Mößbauer Spektroskopie als lokale Methode nutzen, um den Typ und den Grad der Fehlordnung aufzuklären. rnDiese Arbeit ist wie folgt gegliedert:rnIn Kapitel 1 wurden die neuen, kubisch-weichferromagnetischen Heuslerphasen Fe2NiGe, Fe2CuGa und Fe2CuAl synthetisiert und charakterisiert. In vorangegangenen theoretischen Studien wurde für deren Existenz in tetragonaler Heuslerstruktur vorhergesagt.rnUngeachtet dessen belegten unsere experimentellen Untersuchungen, dass diese Verbindungen hauptsächlich in der kubischen invers Heusler(X-) struktur mit unterschiedlichen Anteilen an atomarer Fehlordnung kristallisieren. Alle Verbindungen sind weiche Ferromagneten mit hoher Curietemperatur bis zu 900K, weswegen alle als potentielle Materialien für magnetische Anwendungen geeignet sind. In Kapitel 2 wurde Mn2FeGa synthetisiert. Es zeigte sich, dass Mn2FeGa nach Temperatur Nachbehandlung bei 400°C die invers tetragonale Struktur (I4m2) annimmt. Theoretisch wurde die Existenz in der inversen kubischen Heuslerstruktur vorausgesagt. Abhängig von den Synthesebedingungen ändern sich die magnetischen und strukturellen Eigenschaften von Mn2FeGa eklatant. Deshalb ändert sich die Kristallstruktur von M2FeGa bei Temperung bei 800 °C zu einer pseudokubischen Cu3Au-artigen Struktur, in welcher Fe- und Mn-Atome statistisch verteilt vorliegen. Dieser Übergang der Kristallstrukturen wurde durch Mößbauer Spektroskopie anhand des Vorliegens oder Fehlens der Quadrupolaufspaltung im Falle der invers tetragonalen bzw. pseudokubischen Modifikation nachgewiesen. In Kapitel 3 wurde Fe2MnGa ebenfalls erfolgreich synthetisiert und durch verschiedene Methoden charakterisiert. Der Zusammenhang von Kristallstruktur und magnetischen Eigenschaften wurde durch verschiedene Temperungskonditionen und mechanischer Behandlung untersucht. Der Schwerpunkt lag auf einer geschmolzenen Probe ohne weitere Temperung, die einen FM-AFM Phasenübergang zeigte. Diese magnetische Phasenumwandlung führt zu einem starken EB-Verhalten, welches seinen Ursprung hauptsächlich in der Koexistenz von FM- und AFM-Phasen unterhalb der FMAFM- Übergangstemperatur hat. Kapitel 4 ist den neuen Mn-basierten Heusler-Verbindungen Mn3−xRhxSn gewidmet, bei denen wir versuchten, durch den Austausch von Mn durch das größere Rh eine Umwandlung zu einer tetragonalen Struktur von den hexagonalen Mn3Sn-Struktur zu erreichen. Als interessant stellten sich Mn2RhSn und Mn2.1Rh0.9Sn heraus, da sie aus nur einer Phase vorzuliegen scheinen, wohingegen die anderen Verbindungen aus gemischten Phasen mit gleichzeitiger starken Fehlordnung bestehen. Im abschließenden Anhang wurden die Fehlordnung und gelegentliche Mischphasen einer großen Auswahl von Mn3−xFexGa Materialien mit 1≤x≤3, dokumentiert.rn

Object Kinetic Monte Carlo calculations of irradiated Fe-Cr dilute alloys: The effect of the interaction radius between substitutional Cr and self-interstitial Fe

ObjectKineticMonteCarlo models allow for the study of the evolution of the damage created by irradiation to time scales that are comparable to those achieved experimentally. Therefore, the essential ObjectKineticMonteCarlo parameters can be validated through comparison with experiments. However, this validation is not trivial since a large number of parameters is necessary, including migration energies of point defects and their clusters, binding energies of point defects in clusters, as well as the interactionradii. This is particularly cumbersome when describing an alloy, such as the Fe–Cr system, which is of interest for fusion energy applications. In this work we describe an ObjectKineticMonteCarlo model for Fe–Cr alloys in the dilute limit. The parameters used in the model come either from density functional theory calculations or from empirical interatomic potentials. This model is used to reproduce isochronal resistivity recovery experiments of electron irradiateddiluteFe–Cr alloys performed by Abe and Kuramoto. The comparison between the calculated results and the experiments reveal that an important parameter is the capture radius between substitutionalCr and self-interstitialFe atoms. A parametric study is presented on the effect of the capture radius on the simulated recovery curves.

Correlação entre microestrutura e comportamento de corrosão em duas ligas do sistema Al-Fe-Si produzidas pelos processos industriais de lingotamento contínuo e semi-contínuo.

As chapas de ligas de alumínio trabalháveis são produzidas atualmente por dois processos, o método de vazamento contínuo conhecido TRC (Twin Roll Continous Casting) ou pelo método tradicional de vazamento de placas DC (Direct Chill). A fabricação de ligas de alumínio pelos dois processos confere características microestruturais diferentes quando comparadas entre si, o que se reflete em suas propriedades. Além disto, ocorrem variações microestruturais ao longo da espessura, especialmente nas chapas produzidas pelo processo TRC. Neste sentido, é importante estudar a evolução microestrutural que ocorre durante o seu processamento e sua influência com relação à resistência à corrosão. Dessa forma foi realizado neste trabalho um estudo comparativo do comportamento de corrosão, bem como das microestruturas do alumínio de alta pureza AA1199 (99,995% Al) e das ligas de alumínio AA1050 (Fe+Si0,5%) e AA4006 (Fe+Si1,8%) produzidas pelos processos industriais de lingotamento contínuo e semi-contínuo. Os resultados obtidos evidenciaram que as microestruturas das ligas AA4006 DC e AA4006 TRC são distintas, sendo observada maior fração volumétrica dos precipitados na liga fabricada pelo processo TRC comparativamente ao DC. Para caracterizar o comportamento de corrosão foram realizados ensaios de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica e Polarização Potenciodinâmica, que mostraram a maior resistência à corrosão localizada para a liga fabricada pelo processo TRC em comparação ao processo DC. Além disso, foi verificada, em ordem decrescente, uma maior resistência à corrosão do alumínio AA1050, seguida pela superfície da liga AA4006 e por fim, pelo centro da chapa desta última. Os resultados obtidos por espectroscopia de impedância eletroquímica para as ligas AA4006 fabricadas pelo processo TRC apresentaram melhor desempenho que o processo DC, principalmente em intervalos de 2 a 12 horas de imersão na solução de sulfato de sódio contaminada com íons cloreto. Para tempos de imersão acima de 4 horas foi observado comportamento indutivo em baixas frequências para os dois tipos de processamento investigados, o que foi associado à adsorção de espécies químicas, principalmente íons sulfato e oxigênio, na interface metal/óxido. As curvas de polarização anódica mostraram maior resistência à corrosão localizada para a liga fabricada pelo processo viii TRC em comparação ao processo DC. Este comportamento foi associado às diferentes características microestruturais, observadas para liga AA4006 obtida pelos dois processos.

Boron solubility in Fe-Cr-B cast irons

Boron solubility in the as-cast and solution treated martensite of Fe-Cr-B cast irons, containing approximately 1.35 wt.% of boron, 12 wt.% of chromium, as well as other alloying elements, has been investigated using conventional microanalysis. The significant microstructural variations after tempering at 750 degreesC for 0.5-4 h, compared with the original as-cast and solution treated microstructures, indicated that the matrix consisted of boron and carbon supersaturated solid solutions. The boron solubility detected by electron microprobe was between 0.185-0.515 wt.% for the as-cast martensite and 0.015-0.0589 wt.% for the solution treated martensite, much higher than the accepted value of 0.005 wt.% in pure iron. These remarkable increases are thought to be associated with some metallic alloying element addition, such as chromium, vanadium and molybdenum, which have atomic diameters larger than iron, and expand the iron lattice to sufficiently allow boron atoms to occupy the interstitial sites in iron lattice. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Influence of calcium on the microstructure and properties of an Al-7Si-0.3Mg-xFe alloy

The effect of Ca addition on the microstructure, physical characteristics (density/porosity), and mechanical properties (tensile and impact strength) has been investigated in an Al-7Si-0.3Mg-xFe (x = 0.2, 0.4, and 0.7) alloy. The size of Al-Fe intermetallic platelets (beta-Al5FeSi) increased with increasing Fe content. The addition of Ca modified the eutectic microstructure and also reduced the size of intermetallic Fe-platelets, causing improved elongation and impact strengths. A low level of Ca addition (39 ppm) reduced the porosity of the alloys. The tensile strength was decreased marginally with Ca addition. However, Ca addition improved the ductility of the alloy by 18.3, 16.7, and 44 pet and the impact strength by 44, 48, and 15.8 pct for Fe contents of 0.2, 0.4, and 0.7 pct, respectively.

The role of oxides in the formation of primary iron intermetallics in an Al-11.6Si-0.37Mg Alloy

Recent research suggest that the iron-rich intermetallic phases, such as alpha-FeAl15(Fe,Mn)(3)Si-2 and beta-Fe Al5FeSi, nucleate on oxide films entrained in aluminum casting alloys. This is evidenced by the presence of crack-like defects within these iron-rich intermetallics. In an attempt to verify the role of oxides in nucleating iron-rich intermetallics, experiments have been conducted under conditions where in-situ entrained oxide films and deliberately added oxide particles were present. Iron-rich intermetallics are observed to be associated with the oxides in the final microstructure, and crack-like defects are often observed in the beta-Fe plates. The physical association of the Fe-rich intermetallic phases with these solid oxides, either formed in situ or added, is in accordance with the mechanism suggesting that iron-rich intermetallics nucleate upon the wetted sides of double oxide films.

Descripción de la prevalencia del boarding en la fundación santa fe de bogotá.

Introducción: El boarding es el fenómeno que ocurre cuando existen pacientes hospitalizados en urgencias sin una cama de hospitalización a la cual trasladarse, en la literatura mundial se ha identificado como un factor que repercute en la calidad y seguridad de la atención en urgencias. Este trabajo busca describir la prevalencia de dicho fenómeno en el servicio de urgencias de la Fundación Santa fe de Bogotá Metodología: Estudio observacional de prevalencia. Se incluyeron pacientes del mes de octubre de 2015 atendidos por especialistas en medicina de emergencias de la Fundación Santa fe de Bogotá. Se tomaron datos del turno realizado (mañana, tarde y noche), y datos del servicio de urgencias para su descripción. Resultados: La mediana de ocupación por boarding en urgencias fue del 68% con un rango intercuartil de 54-75%; en términos de tiempo en minutos, la mediana fue de 1054 minutos, con un rango intercuartil de 621-1490. Existen diferencias numéricas del tiempo en minutos de acuerdo el turno (mañana: 992,77 DE 519, tarde:1584,13 DE 1000,27 noche:1304,13 DE 2126,43). Discusión: El tiempo de boarding reportado para urgencias de la Fundación Santa fe de Bogotá es comparativamente mayor al descrito en la literatura mundial, se deben explorar en estudios analíticos posteriores los factores o variables que se asocien a la presencia de este fenómeno.

Synthesis and Raman spectroscopic study of Mg/Al,Fe hydrotalcites with variable cationic ratios

Hydrotalcites of formula Mg6 (Fe,Al)2(OH)16(CO3).4H2O formed by intercalation with the carbonate anion as a function of divalent/trivalent cationic ratio have been successfully synthesised. The XRD patterns show variation in the d-spacing attributed to the size of the cation. Raman and infrared bands in the OH stretching region are assigned to (a) brucite layer OH stretching vibrations (b) water stretching bands and (c) water strongly hydrogen bonded to the carbonate anion. Multiple (CO3)2- symmetric stretching bands suggest that different types of (CO3)2- exist in the hydrotalcite interlayer. Increasing the cation ratio (Mg/Al,Fe) resulted in an increase in the combined intensity of the 2 Raman bands at around 3600 cm-1, attributed to Mg-OH stretching modes, and a shift of the overall band profile to higher wavenumbers. These observations are believed to be a result of the increase in magnesium in the structure. Raman spectroscopy shows a reduction in the symmetry of the carbonate, leading to the conclusion that the anions are bonded to the brucite-like hydroxyl surface and to the water in the interlayer. Water bending modes are identified in the infrared spectra at positions greater than 1630 cm-1, indicating the water is strongly hydrogen bonded to both the interlayer anions and the brucite-like surface.

Raman spectroscopic study of the antimonate mineral lewisite (Ca,Fe,Na)2(Sb,Ti)2O6(O,OH)7

The mineral lewisite, (Ca,Fe,Na)2(Sb,Ti)2O6(O,OH)7 an antimony bearing mineral has been studied by Raman spectroscopy. A comparison is made with the Raman spectra of other minerals including bindheimite, stibiconite and roméite. The mineral lewisite is characterised by an intense sharp band at 517 cm-1 with a shoulder at 507 cm-1 assigned to SbO stretching modes. Raman bands of medium intensity for lewisite are observed at 300, 356 and 400 cm-1. These bands are attributed to OSbO bending vibrations. Raman bands in the OH stretching region are observed at 3200, 3328, 3471 cm-1 with a distinct shoulder at 3542 cm-1. The latter is assigned to the stretching vibration of OH units. The first three bands are attributed to water stretching vibrations. The observation of bands in the 3200 to 3500 cm-1 region suggests that water is involved in the lewisite structure. If this is the case then the formula may be better written as Ca, Fe2+, Na)2(Sb, Ti)2(O,OH)7 •xH2O.