Medidas de espectroscopia Raman em cristais KDP e Nanotubos de Carbono: implementação da técnica

Atualmente, os físicos vêm desenvolvendo novas técnicas de caracterização de materiais, principalmente os novos materiais que os cientistas (de todas as áreas) estão produzindo a partir de outros já existentes como vidros, cerâmicas, polímeros, materiais semicondutores e supercondutores, materiais magnéticos, dentre outros. Seguindo esta linha, o Grupo de Física de Materiais da Amazônia vem adquirindo novas técnicas para caracterização de materiais e este trabalho marca o início da incorporação de mais uma técnica de caracterização junto ao laboratório de física da UFPA, a Espectroscopia Raman. Neste trabalho, utilizamos como amostras para realizar e testar a técnica implantada, cristais KH2PO4 (KDP) e nanotubos de carbono de parede simples (SWNT). O KDP foi escolhido devido ao fato de ter os espectros Raman muito conhecidos e ser um material de simples produção. O KDP puro ou dopado continua sendo alvo de pesquisa (teórica e/ou experimental) atual, principalmente por apresentar uma transição de fase ferroelétrica e ser um material que tem muitas aplicações nas indústrias que utilizam tecnologia de lasers, sensores, gerador de segundo e terceiro harmônico. Já os nanotubos de carbono também foram utilizados como amostras por ser um material de grande interesse científico, tecnológico e de grande aplicação no mundo moderno, pois podem ser empregados em nanotecnologia na produção de transistores e diodos, além disso, podem ser incorporados a certos materiais aumentando, assim, a resistência mecânica dos mesmos.Para as amostras de KDP foram realizadas medidas em temperatura ambiente, pressão uniaxial e temperatura. Nas medidas com a temperatura conseguimos observar o inicio da decomposição e de uma possível transição de fase em alta temperatura no KDP. As medidas com pressão uniaxial mostram que embora não se observe uma transição de fase bem definida é possível se identificar alteração que podem indicar o inicio de uma quebra de simetria devido aos efeitos de pressão. Nas amostras de nanotubos (nanotubos de paredes simples-SWNT) foram realizadas medidas de Raman em temperatura ambiente. Nessas medidas identificamos as bandas D e G bastante conhecidas as quais são reportadas em quase todos os artigos sobre esse tema. O mais importante foi a implantação da nova técnica que é uma técnica forte que pode ser aplicada em diferentes campos do conhecimento científico fortalecendo o Grupo de Física de Materiais da Amazônia.

Crescimento e caracterização dos cristais de sulfato de níquel hexahidratado dopados com íons [MnH2O]2+ e com sulfato de magnésio heptahidratado

Neste trabalho, cristais de sulfato níquel dopados com íons de manganês (NSH: Mn) e cristais de sulfato níquel dopados com de íon de magnésio (NMgSH) foram crescidos e posteriormente caracterizados pelas técnicas de difração de raios X e de espectroscopia Raman. Os resultados obtidos mostraram que os cristais dopados possuem estrutura muito semelhante a do cristal de sulfato de níquel puro (NSH), com uma deformação anisotrópica nas dimensões da célula unitária em relação ao cristal puro. O objetivo do presente estudo foi crescer dois novos monocristais de boa qualidade óptica para serem usados como filtros ópticos de banda passante. Os cristais de sulfato de níquel hexa-hidratado (NHS) são conhecidos por possuírem espectros de transmissão óptica, que tem atraído muita atenção, pois apresentam duas regiões com alta eficiência de transmissão, aproximadamente 80%, sendo a primeira região entre 200 e 350 nm e a segunda entre 400 e 600 nm, e uma alta eficiência de absorção em outras regiões do espectro UV-VIS. Um espectro de transmissão de luz com estas características é semelhante a um filtro óptico. Analises Termogravimetric (TGA) foram realizadas para cristais puros e dopados. A temperatura de decomposição obtida para o NSH foi de 73 ° C, enquanto que os cristais de NSH:Mn e NMgSH apresentam valores de 82 ° C e 86 º C, respectivamente. Como pode ser facilmente percebido, a estabilidade térmica de cristais com o íons de Mn ou Mg em suas estruturas é significativamente maior. A banda de transmissão entre 200 e 350 nm no espectro óptico de NSH foi observada com redução significativa em sua largura nos espectros de transmissão dos cristais dopados restringindo assim a região do espectro conhecida como UVA.

Difração de policristais e difração múltipla de raios X para o estudo da influência dos íons Mn+2, Mg+2 e Cu+2 nas estruturas cristalinas da L asparagina monohidratada e do sulfato de níquel hexahidratado

Neste trabalho realizamos um estudo sobre a influência dos dopantes Mn⁺², Mg⁺² e Cu⁺² nas estruturas cristalinas de cristais de Sulfato de Níquel hexahidratado (NSH) e L Asparagina Monohidratada (LAM). A introdução de dopantes em uma rede cristalina pode alterar suas propriedades físicas ou seu hábito de crescimento. Estas alterações podem favorecer as aplicações tecnológicas destes cristas em diversas áreas como medicina, agricultura, óptica e eletrônica. Os cristais de NSH foram crescidos pelo método da evaporação lenta do solvente e dopados com íons de Mn⁺² e Mg⁺², resultando em cristais de boa qualidade. Realizamos medidas de Difração de raios X de policristais nos cristais puros e dopados e a partir dos resultados obtidos fizemos refinamentos, usando o método de Rietiveld, onde foi observado que os cristais dopados apresentavam a mesma estrutura tetragonal e grupo espacial que o cristal puro, havendo uma pequena mudança em seus parâmetros de rede e volume de suas células unitárias. Observamos que a introdução de dopantes causou alterações nos comprimentos das ligações e nos ângulos entre os átomos de níquel e oxigênio, isso pode explicar porque as temperaturas de desidratação dos cristais de NSH:Mg e NSH:Mn são maiores que a do NSH puro. Usamos a técnica de Difração Mútipla de raios X com radiação síncroton em diferentes energias na estação de trabalho XRD1, do Laboratorio Nacional de Luz Síncroton (LNLS) a fim de identificarmos possíveis mudanças nas estruturas dos cristais dopados de Sulfato de Níquel e de L Asparagina. Os diagramas Renninger mostram mudanças na intensidade, perfil e posições dos picos secundários dos cristais dopados causadas pela introdução dos dopantes. Os cristais de L Asparagina Monohidratada foram crescidos pelo método da evaporação lenta do solvente, sendo dopados com íons de Cu⁺². As medidas de difração múltipla mostram que o cristal dopado possui a mesma estrutura ortorrômbica que o cristal puro. Foram detectadas mudanças nas intensidades, assim como, nas posições e perfil de picos secundários no diagramas Renninger para o cristal dopado. Nossos resultados indicam que o mecanismo de incorporação dos íons de Cu⁺² na rede cristalina da L Asparagina Monohidratada ocorre de forma intersticial.

Estudo de propriedades estruturais e de piezeletricidade nos cristais de ADP e KDP puros e dopados com íons Ni2+ e Mn3+ com DMRX utilizando radiação síncrotron

A difração múltipla de raios-X utilizando radiação Síncrotron foi aplicada para o estudo de cátions de metais de transição Mn³⁺ e Ni²⁺ incorporados a rede cristalina do Fosfato de Amônio Monobásico (ADP) e Fosfato de Potássio Monobásico (KDP). Em todos os diagramas Renninger obtidos para as diferentes amostras e diferentes comprimentos de onda podemos observar que as posições angulares e o número de picos não sofrem alteração. Este fato nos diz que os parâmetros da célula unitária e a simetria do cristal são praticamente os mesmos, independentemente da incorporação de cátíons Mn³⁺ e Ni²⁺. Cálculos precisos dos parâmetros da célula unitária revelam que há expansão dos parâmetros de rede a = b e contração do parâmetro de rede c do cristal de ADP dopado com Ni²⁺ e Mn³⁺. Nas medidas com ambos os comprimentos de onda no ADP:Mn o digrama Renninger apresenta picos com perfis semelhantes aos perfis dos picos nos diagrama Renninger do cristal de ADP puro. Nenhum pico extra aparece no diagrama Renninger do cristal dopado. A partir dos diagramas resultantes das medidas no cristal de ADP:Ni pode-se observar claramente: (i) alguns picos que tinham um perfil assimétrico no diagrama do cristal de ADP puro apresentam perfis quase totalmente simétricos no diagrama do cristal dopado com Ni (nas medidas com comprimento de onda abaixo da borda de absorção do Ni) e, (ii) alguns picos sofrem uma forte inversão em seus perfis (nas medidas com comprimento de onda acima da borda de absorção do Ni), por exemplo, o pico (5-12)/(-112), que representa um caso de quatro feixes. Estes resultados indicam que o diagrama Renninger com radiação Síncrotron é uma sonda de alta resolução a serem utilizados na incorporação de impurezas na rede ADP. Além disso, investigamos os coeficientes piezelétricos dos cristais de ADP:Mn, KDP:Mn e KDP:Ni por difração de raios-X à temperatura ambiente. Os resultados das medidas das reflexões 440 e 066 permitiram a obtenção dos coeficientes d₃₆ e d₂₅. Nós observamos que estes coeficientes aumentaram com a dopagem dos íons Mn³⁺ e Ni²⁺ nos cristais de ADP e KDP.

Simulación del diagrama de difracción de un cristal polidominio

La estructura microscópica de una gran cantidad de materiales sólidos es cristalina. Es decir, sus moléculas, o grupos de moléculas, están ordenadas de forma regular en un espacio tridimensio- nal que se extiende a lo largo de distancias correspondientes a miles de dimensiones moleculares. Desde el punto de vista académico, los materiales cristalinos (o, simplemente, cristales ) son dis- tribuciones periódicas e infinitas de átomos. Es de esta periodicidad microscópica de la que se vale la Física del Estado Sólido y en particular, la Cristalografía, para simplificar el estudio de los materiales cristalinos. No obstante, ciertos materiales presentan una forma más compleja: están formados por dos o más cristales ( dominios ) de la misma especie que se juntan con una orientación relativa deter- minada. A estos cristales, objeto central del presente estudio, se les da el nombre de twins . Actualmente, los métodos más comunes para el análisis de estructuras cristalinas se basan en fenómenos de difracción causados por la interacción de la materia con un cierto tipo de haz, ya sea de rayos-X, de electrones o de neutrones. El diagrama de difracción revela, al menos en parte, la simetría del cristal y ayuda a clasificarlo debidamente. Por lo general, el diagrama de difracción de un solo cristal no suele ser difícil de interpretar. El problema llega cuando se quieren analizar los mencionados twins. En ese caso, dado que poseen más de un dominio, el diagrama de difracción que se observa es el resultado de la superposición de los diagramas individuales de cada uno de los cristales que conforman la muestra. Incluso conociendo el número de los dominios y su orientación relativa, entender el diagrama puede ser una tarea complicada

Aprender Física con Tintín.

Realiza un análisis del aprendizaje de la Física a través del cómic 'Tintín' creado por Hergé. Analiza cuatro de estos cómics dando ideas sobre temas que se pueden ver en el aula y metodología a seguir. Estos son: 'Aterrizaje en la luna' donde se pueden estudiar las leyes de la dinámica, la definición del radio, la gravedad o la aceleración; 'Asunto Tornasol' que habla sobre un arma ultrasónica; 'Objetivo la luna', para estudiar el reactor nuclear y 'Las siete bolas de cristal', donde hace referencia al rayo bola.

Respuesta en paso banda en estructuras de cristal líquido impurificadas con Rodamina 6-G

Como es sabido, los cristales líquidos poseen la propiedad de orientarse en dominios inducidos por las condiciones de contorno, así como de sufrir reorientaciones por la acción de campos externos magnéticos, eléctricos u ópticos. Se conoce, asimismo, que la introducción de sustancias no mesomórficas en una estructura de cristal líquido no modifica apreciablemente su ordenación, a condición de que la impurificación realizada sea muy pequeña (10-2 -10-3 M típicamente). Las moléculas no mesomórficas son en este caso inducidas por los dominios de cristal líquido a orientarse a su vez, efecto este que puede ser detectado estudiando la absorción y/o emisión de luz polarizada de las mismas. La reorientación por campos externos, por su parte, sigue produciéndose cualitativamente de igual manera, aunque se producen variaciones en el voltaje umbral y/o tiempo de respuesta.

Estudio de las trayectorias de una radiación monocromática a través de un capilar con cristal líquido esméctico

The thin lens method, used for the interpretation of interferometric data - obtained from smectic liquid cristals, has been modified. The analysis employed has - been derived from the one presented by Granjean. The theoretical results are in a good agreement with the experimentals values from other authors.

Análisis interferométrico de la influencia de un campo magnético axial sobre una estructura cilíndrica de cristal líquido

En el estudio de la propagación transversal de una radiación luminosa a través de un capilar con cristal líquido nemático, y cuyas moléculas se encuentran orientadas homeotrópicamente con respecto a las paredes internas de dicho capilar es necesario conocer de forma exacta la distribución espacial del director de cada una de las moléculas contenidas en el mismo. Esta distribución ha sido obtenida de forma empírica por Scudieri interpretando los resultados mediante la suposición de "lente delgada". Experimentalmente, mediante técnicas interferométricas, se obtienen dos grupos de franjas correspondiendo uno al índice de refraccción ordinario y siendo el otro función del ordinario y del extraordinario. El análisis de estas franjas es de una gran importancia a la hora de aplicar estructuras como la presente en Optica Integrada, ya que de ellas se puede inferir cuál es la respuesta de las moléculas de cristal líquido frente a campos externos, conocidos los valores del índice de refracción.

Hydrostatic instabilities in floating zone cristal growth process

If only Fluid Mechanics aspects are considered, the configuration appearing in the floating zone technique for crystal growth can be modelled as a mass of liquid spanning between two solid rods. Besides, if now the influence of temperature gradients and heat flow are not considered, the simplest fluid model consists of an isothermal liquid mass of constant properties (density and surface tension) held by capillary forces between two solid disks placed a distance L apart: the so called liquid bridge. As it is well known, if both supporting disks were parallel, coaxial and of the same diameter, 2R, the volume of liquid, V, were equal to that of a cylinder of the same L and R (V=KR~L) and no body forces were acting on the liquid column, the fluid configuration (under these conditions of cylindrical shape) will become unstable when the distance between the disks equals the length of the circumference of the supporting disks (L=2KR, the so-called Rayleigh stability limit). One should be aware that the Rayleigh stability limit can be dramatically modified when the geometry differs from the above described cylinder (due to having non-coaxial disks, different diameter disks, liquid volume different from the cylindrical one, etc) or when other external effects like accelerations either axial or lateral are considered. In this paper the stability limits of liquid bridges considering different types of perturbations are reviewed.

Estudo da extração de índio a partir de telas de cristal líquido (LCD).

Ao longo dos últimos anos, o crescimento ao acesso a esse tipo de tecnologia pelos consumidores brasileiros tem intensificado o aumento no interesse ambiental e econômico dos LCDs. Os displays de cristal líquido são utilizados em televisores, calculadoras, telefones celulares, computadores (portáteis e tablets), vídeo games entre outros equipamentos eletrônicos. O avanço tecnológico neste campo tem tornado estes aparelhos obsoletos cada vez mais rápido, aumentando o volume de resíduos de LCDs a ser dispostos em aterros o que contribui para a redução da sua vida útil. Neste contexto, os LCDs provenientes de televisores de LED LCD tem se tornado uma fonte importante de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE). Assim, torna-se essencial o desenvolvimento de métodos e processos para tratamento e reciclagem de LCDs. Deste modo, o objetivo do presente trabalho é a caracterização física e química de telas de cristal líquido provenientes de displays de televisores de LED LCDs e o estudo de uma rota hidrometalúrgica para recuperação de índio. Para tanto se utilizou técnicas de tratamento de minérios e análises físicas e químicas (separação granulométrica, perda ao fogo, visualização em lupa binocular, TGA, FRX, FT-IR) para caracterização do material e quantificação do índio antes e, após, a rota hidrometalúrgica que, por sua vez, foi realizada em reatores de bancada utilizando três agentes lixiviantes (ácido nítrico, sulfúrico e clorídrico), três temperaturas (25ºC, 40ºC e 60ºC) e quatro tempos (0,5h; 1h; 2h e 4h). Encontrou-se que a tela de cristal líquido representa cerca de 20% da massa total do display de televisores de LCD e que é composta por aproximadamente 11% em massa de polímeros e 90% de vidro + cristal líquido. Verificou-se também que há seis camadas poliméricas nas telas de cristal líquido, onde: um conjunto com 3 polímeros compõe o analisador e o polarizador, sendo que o polímero da primeira e da terceira camada de cada conjunto é triacetato de celulose e corresponde a 64% da massa de polímeros das telas. Já o polímero da segunda camada é polivinilalcool e representa 36% da massa de polímeros. Os melhores resultados obtidos nos processos de lixiviação foram com o ácido sulfúrico, nas condições de 60°C por 4h, relação sólido-líquido 1/5. Nessas condições, foi extraído em torno de 61% do índio contido tela de LCD.

Etapas del cambio en personas inactivas tras un programa de promoción de la actividad física en Atención Primaria

Objetivo El objetivo del estudio fue evaluar las Etapas del cambio en relación con la actividad física y el estado de salud general entre personas que participaron en un Programa de promoción de la actividad física (PPAF) de 12 semanas frente a un grupo control. Diseño Ensayo clínico aleatorizado. Participantes Noventa y ocho personas inactivas de ambos sexos con una edad media de 62,82 años procedentes de 2 centros de Atención Primaria del Distrito Sanitario Costa del Sol. Intervención Un PPAF organizado en grupos y siguiendo los criterios del Colegio Americano de Medicina del Deporte, 2 sesiones semanales de 60 min durante 12 semanas. Mediciones principales La variable principal de resultado fue resistencia al cambio en relación con la actividad física. La variable secundaria fue el estado de salud general (componentes físicos y mentales), determinado con el cuestionario de salud general SF12. Resultados Se encontraron diferencias significativas en las etapas del cambio a favor del grupo experimental (p < 0,05). No se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre grupos después de la intervención en el estado general de salud. Conclusión Las etapas del cambio se modificaron en las personas inactivas que realizaron el PPAF en Atención Primaria. Futuros estudios son necesarios para identificar qué factores del entorno de los participantes influyen en la resistencia al cambio de la actividad física. Abstract Objective This study has aimed to evaluate the stages of change in relation to physical activity and overall health status among persons who participated in a 12-week Physical activity promotion program (PAPP) compared to a control group. Design Randomized clinical trial. Participants The study included 98 inactive persons of both sexes with a mean age of 62.82 years from 2 of Primary Care Centers of the Malaga Health Care District. Interventions A PAPP organized in groups according to the American College of Sports Medicine criteria including two weekly sessions of 60 minutes each for 3 months. Main measures The primary outcome was to assess resistance to change in relation to physical activity. The secondary variable was overall health (physical and mental components) determined with the SF12 general health questionnaire. Results Significant differences were found in the stages of change (P<.05). There were no significant differences found in general health status improvement in regards to the initial assessment. Conclusion The stages of change were modified in the inactive persons who carried out the PAPP in Primary Care. Future studies are needed to identify which environmental factors influence the resistance to change in physical activity of the participants.

Cambios hematológicos tras un programa de promoción de actividad física en sujetos inactivos. Ensayo aleatorizado controlado

Objetivo Comparar los cambios antropométricos y bioquímicos en personas inactivas, que realizan un programa de actividad física frente a los que no lo realizan desde los Centros de Atención Primaria. Métodos Cien personas inactivas de ambos sexos, mayores de 55 años fueron aleatorizadas a un grupo experimental (n = 50) y a un grupo control (n = 50). Se realizó un programa de promoción de actividad física siguiendo los criterios del Colegio Americano de Medicina del Deporte, de 60 min cada sesión, 2 sesiones por semana, durante 3 meses. Las medidas antropométricas incluyeron el índice de masa corporal y el porcentaje graso, y como variables bioquímicas el perfil lipídico, hematíes y la creatina kinasa. Resultados Completaron el estudio 75 personas. Esta investigación no presentó cambios significativos a nivel antropométrico, ni en las variables bioquímicas del perfil lipídico. Sí se observaron efectos clínicamente relevantes en la concentración de los hematíes de las mujeres que realizaron dicho programa. Conclusiones El efecto clínico global fue pequeño en las personas que realizaron el programa, pero relevante para la salud de la población. Esta intervención produce efectos a corto plazo en la bioquímica de las personas inactivas. Abstract in English Objective Compare anthropometry and biochemical changes in inactive people who participate in a physical activity program versus those who do not from the Primary Health Care Centers. Methods One hundred inactive subjects of both genders, 55 years and older, from Torremolinos, Spain were randomized into an experimental group (n = 50) and a control group (n = 50). A program promoting physical activity was carried out following the American Medical Society for Sport's Medicine criteria. The program included sessions a week for 3 months. Antropometric measurements included body mass index and fat percentage, and such as biochemical measures: the lipid profile, erythrocytes, and creatine kinase. Results Seventy-five persons completed the study. This research did not show significant changes to anthropometric or biochemical outcomes of the lipid profile. However, there were clinically relevant effects regarding red blood cells concentration in the women who participated in this program. Conclusions Overall clinical effect was small in those participating in the program, but relevant for the health of the population. This program has short-term effects on biochemistry results of inactive subjects.

La teología ante la física moderna : cuestiones fundamentales para un diálogo posible : 2ª parte: la teología de la creación ante la cosmología científica

Resumen: El descubrimiento de la verdadera naturaleza evolutiva y mutable de este universo en que vivimos ha dado origen a la moderna cosmología científica, que con sus modelos del nacimiento y evolución del cosmos plantea estimulantes cuestiones teológicas como la relación entre creación e inicio del universo, la acción divina en el mundo o la teleología y finalidad última de la Creación.

Evaluación de alternativas de protección física y química de semilleros de chiltoma (Capsicum annum L.) contra el ataque del complejo mosca blanca (Bemisia tabaci, Gennadius) Geminivirus

La mosca blanca (B. tabaci) y los geminivirus que transmiten, se han convertido en un severo problema fitosanitario y socioeconómico para los productores de chiltoma (Capsicum annum L.) del municipio de Tisma, Masaya. Este complejo ha provocado grandes e importantes perdidas económicas al reducir los rendimientos, disminuir la calidad y aumentar los costos de producción de la chiltoma. Ante tal situación, en este municipio se evaluaron cuatro alternativas (tratamientos) de protección físicas y químicas de semilleros de chiltoma. Las alternativas evaluadas fueron: Semillero de chiltoma en bandejas bajo condiciones de Microinvernadero, semillero de chiltoma en bancos protegidos con malla organdí o antivirus (microtúnel), semillero de chiltoma en bancos tratado con aceite de Nim, semilleros de chiltoma en bandejas tratado con Gaucho y Confidor. Este estudio se realizó en el periodo comprendido entre los meses de mayo a noviembre del 2006. El tratamiento Microinvernadero presentó las poblaciones más bajas de mosca blanca por planta, y con respecto a la variable incidencia y severidad de virosis, los tratamientos Microinvernadero y Microtúnel, presentaron los menores porcentajes de incidencia y sev eridad de virosis. De acuerdo al análisis económico realizado en este estudio, se encontró que el tratamiento Microtúnel presentó el mayor rendimiento, mayores costos variables y mayor beneficio neto en comparación con los otros tratamientos.