Mestrado em Ciência dos Materiais

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Preparação e caracterização de heterojunções de nitreto de carbono grafítico e nanocristais de diamante visando a degradação fotocatalítica de azul de metileno
Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
Tipo Dissertação
Data 23/07/2019
Área MATERIAIS
Orientador(es)
  • Heberton Wender Luiz dos Santos
Coorientador(es)
    Orientando(s)
    • Natalya Emmanuely Mohr Kublik
    Banca
    • Alem Mar Bernardes Goncalves
    • Diego Carvalho Barbosa Alves
    • Heberton Wender Luiz dos Santos
    • Julio Alberto Peres Ferencz Junior
    • Maximiliano Jesús Moreno Zapata
    • Rodrigo Pereira Cavalcante
    Resumo Frente à necessidade de remoção de micropoluentes em meio aquoso, os quais não são eliminados por completo em sistemas de tratamento convencionais, como alguns corantes e fármacos, a degradação destes poluentes por fotocatálise heterogênea surge como uma alternativa promissora, compreendendo uma vasta gama de possibilidades quanto à escolha dos materiais a serem aplicados para tal. Os desafios relacionados a estas escolhas consistem em conciliar materiais fotocatalisadores que sejam eficientes sob luz solar, de baixo custo, pouco ou não tóxicos e que sejam livres de metal, a fim de não ocasionar em agressões secundárias ao meio ambiente, uma vez inseridos em meio aquoso. Dentre a variedade de fotocatalisadores estudados, o nitreto de carbono grafítico (g-C3N4) é um semicondutor livre de metal que apresenta boa estabilidade físico-química, baixa toxicidade e custo-efetividade. A fim de minimizar a baixa eficiência fotocatalítica deste material, reduzir a alta taxa de recombinação dos pares elétron-lacuna fotogerados e aumentar a capacidade de adsorção deste material, a realização da heterojunção com nanocristais de diamante (NCD) foi proposta. Uma vez que poucos trabalhos da literatura abordam a junção destes materiais para aplicação no estudo da fotodegradação de poluentes, este trabalho propõe a preparação e caracterização de heterojunções a partir destes materiais por dois métodos distintos: impregnação física (IFs), com agitação e secagem simples dos materiais puros já preparados; e metodologia in situ (IS), acrescentando os NCDs em síntese similar à do g-C3N4. As proporções em massa de NCD foram variadas entre 0,5%m e 10%m, sendo as atividades fotocatalíticas destes materiais preparados avaliadas quanto a degradação do corante azul de metileno (AM). As caracterizações físico-químicas dos materiais obtidos foram realizadas a partir das técnicas de TGA-DSC, MEV, DRX, FT-IR, PZ e DRS. Com os resultados obtidos por meio de TGA-DSC, foram estimadas as proporções reais de NCD em cada amostra preparada, indicando que os cálculos realizados para as amostras preparadas por IF são mais assertivas que os realizados para as amostras preparadas por IS. Foi constatado por MEV, DRX e FT-IR que o acréscimo de NCD em baixas concentrações não alterou significativamente as propriedades morfológicas e estruturais do g-C3N4, sendo identificados picos e bandas correspondentes aos grupos orgânicos bastante similares ao material de suporte. Por outro lado, como observado por PZ, houve mudanças nas cargas associadas à superfície dos materiais para menores valores, sobretudo nas amostras IS, indicando interações eletrostáticas mais significativas com o corante AM quanto menor o valor de PZ encontrado. As melhorias nas propriedades ópticas de absorção observadas para as amostras IS por meio do emprego da técnica de DRS, quando comparadas ao g-C3N4 puro e às heterojunções preparadas por IF, foram constatadas como pouco significativas. Estes resultados corroboraram com os obtidos a partir dos testes fotocalíticos de degradação do AM, apontando o processo de preparo IS como sendo mais eficiente que o IF em termos de eficiência de remoção do AM por parte das amostras preparadas. A heterojunção IS com 10% em massa de NCD (IS-10) apresentou o melhor desempenho fotcatalítico, removendo 71% da concentração inicial do corante, um aumento de 42% na eficiência na remoção do corante, quando comparado ao g-C3N4 puro (50%). Quanto à adsorção, a amostra apresentou remoção de 46% do corante, resultando em 85% de eficiência no processo geral. Os resultados foram corroborados por meio do coeficiente de cinética de reação para a amostra IS-10, calculado em 0.0104 min-1, 76% maior que o do g-C3N4 puro. Por fim, os possíveis fatores que influenciaram a melhoria da atividade fotocatalítica foram: o aumento da capacidade de adsorção, promovida pela presença do NCD com menor PZ; a diminuição da taxa de recombinação por interações eletrônicas na heterojunção do tipo II formada e, possivelmente, o aumento da eficiência de absorção do g-C3N4 por meio do alto índice de refração do NCD.
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    Otimização da síntese de nanoplacas de Bi2MoO6 visando o aumento da atividade fotocatalítica para degradação de poluentes orgânicos
    Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
    Tipo Dissertação
    Data 04/07/2019
    Área MATERIAIS
    Orientador(es)
    • Heberton Wender Luiz dos Santos
    Coorientador(es)
    • Julio Alberto Peres Ferencz Junior
    Orientando(s)
    • Francielle Rodrigues Gomes Stelo
    Banca
    • Alem Mar Bernardes Goncalves
    • Diego Carvalho Barbosa Alves
    • Giovanna Machado
    • Heberton Wender Luiz dos Santos
    • Julio Alberto Peres Ferencz Junior
    • Rodrigo Pereira Cavalcante
    • Sergio Ribeiro Teixeira
    Resumo A fotocatálise heterogênea tem mostrado ser uma tecnologia sustentável e promissora para a degradação de compostos orgânicos usando materiais semicondutores e luz solar. A utilização do semicondutor Bi2MoO6 como fotocatalisador para degradação de compostos orgânicos poluentes utilizando irradiação solar tem sido bastante explorada nos últimos anos. Porém, diferentes métodos e parâmetros têm sido reportados em sua preparação, não existindo ainda uma elucidação das condições de preparo que otimizem suas propriedades fotocatalíticas. Neste trabalho, o Bi2MoO6 foi sintetizado em condições hidrotérmicas utilizando dois métodos diferentes: (i) solubilização direta dos precursores em água deionizada; (ii) solubilização dos precursores em meio ácido (utilizando HNO3) e básico (utilizando NH4OH). Após escolha do meio reacional, os materiais foram preparados utilizando diferentes tempos (70, 300, 900, 1200 min) e temperaturas (140, 160, 180, 200 °C) de tratamento hidrotérmico visando otimizar suas propriedades fotocatalíticas. As propriedades morfológicas, estruturais e eletrônicas dos materiais foram investigadas utilizando Espectroscopia Raman, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Óptica no UV-Vis por Refletância difusa (DRS) e Difração de Raios-X (DRX). Do ponto de vista morfológico, obteve-se nanoplacas de Bi2MoO6 com comprimentos variando entre 100 e 500 nm para todas as amostras sintetizadas. As nanoplacas apresentaram padrões cristalinos que foram indexados à fase γ-Bi2MoO6. O tamanho dos cristalitos foi estimado por meio da equação de Debye-Sherrer, corrigido o alargamento instrumental, e percebeu-se um crescimento do cristalito com o aumento do tempo de tratamento hidrotérmico, onde após 900 min o cristalito se aproximou de seu limite máximo de tamanho (39 nm), não mostrando variações significativas para maiores tempos reacionais. A obtenção da fase γ-Bi2MoO6 foi confirmada também através das vibrações de estiramento simétrico e assimétrico dos octaedros de MoO6 e vibrações de alongamento e flexão das camadas (Bi2O2)2+ observadas nos espectros Raman. Os resultados de DRS mostraram que não houve mudanças significativas na absorção e band gap dos materiais sintetizados utilizando os diferentes solventes ou parâmetros, tais como: tempo e temperatura de tratamento térmico. A atividade fotocatalítica das amostras de γ-Bi2MoO6 foi estudada frente à degradação do corante azul de metileno (AM) sob luz solar simulada. A amostra sintetizada utilizando solubilização direta dos precursores em água deionizada exibiu melhor desempenho fotocatalítico na degradação do AM, quando comparada com a amostra sintetizada utilizando ácido nítrico e hidróxido de amônia na solubilização dos precursores, atingindo 60% de remoção do AM em 120 min de exposição à irradiação solar. Para a variação de tempo e temperatura de tratamento hidrotérmico, a amostra responsável pela maior atividade fotocatalítica foi aquela sintetizada à 180 °C por 300 min (W180/300), com aproximadamente 85% de degradação do corante AM em 120 min de irradiação solar. Os resultados de impedância eletroquímica e Mott-Schottky comprovaram a maior mobilidade eletrônica presente na amostra W180/300. O mecanismo fotocatalítico foi estudado pelo experimento de scavengers revelando que a fotodegradação do corante AM foi claramente inibida através do sequestro das espécies h+, radicais superóxidos e HO•, sendo a inibição majoritária proveniente dos h+ e radicais superóxidos. Portanto, nanoplacas de γ-Bi2MoO6 obtidas em condições hidrotermais à 180 °C por 300 min, utilizando água deionizada como meio reacional, apresentaram propriedades fotocatalíticas melhoradas em comparação com as demais amostras.
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    Diferenciação entre grãos de milho transgênicos e convencionais utilizando Espectroscopia Óptica.
    Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
    Tipo Dissertação
    Data 08/04/2019
    Área MATERIAIS
    Orientador(es)
    • Bruno Spolon Marangoni
    Coorientador(es)
      Orientando(s)
      • Matheus Cicero da Silva Ribeiro
      Banca
      • Bruno Spolon Marangoni
      • Cicero Rafael Cena da Silva
      • Diogo Duarte dos Reis
      • Gustavo Nicolodelli
      • Marcio Daldin Teodoro
      Resumo O milho tem um papel de grande importância no aumento da
      produtividade agrícola vivenciadas nas últimas décadas. Esse aumento se
      deve, principalmente, ao uso de grãos geneticamente modificados, ou também
      conhecidos como grãos transgênicos. Organismos Geneticamente Modificados
      (OGM’s) são organismos vivos, sejam plantas, animais ou microorganismos, na
      qual sofreram alterações nas sequências de seus genes de DNA, com a
      finalidade do melhoramento de suas características biológicas, visando o
      aumento de sua qualidade e também da sua produtividade, tornando a planta
      mais resistente à herbicidas e a incidência de pragas. O cumprimento da
      legislação que regulamenta a comercialização de alimentos e ingredientes
      contendo OGM é totalmente dependente da sensibilidade e confiabilidade dos
      métodos de detecção e quantificação. Esse processo de análise demanda
      tempo e alto custo, pois exigem dados confidenciais á respeito da sequência da
      modificação genética e necessidade de material de referência certificado, cuja
      disponibilidade é limitado devido à confidencialidade por parte da empresa
      fornecedora das sementes. Neste trabalho, a combinação de espectroscopia
      óptica com os métodos computacionais de aprendizado supervisionado, levou
      a um método de diferenciação entre amostras transgênicas e não transgênicas,
      em grãos de milho, com o intuito de diminuir o tempo do processo de medida e
      reduzir os custos por análise. As técnicas utilizadas foram a Emissão Óptica
      por Plasma Induzido por Laser (LIBS) e Infravermelho por Transformada de
      Fourier (FT-IR). Os métodos computacionais de aprendizado supervisionado de
      reconhecimento de padrões foram utilizados, com os classificadores k-NN (knearest neighbour) e SVM (Support Vector Machine). Os resultados obtidos
      apresentaram que a precisão de classificação, junto com a técnica FT-IR foi de
      64,7%, e para a técnica LIBS foi de 83,7%. Isso mostra que as técnicas de
      espectroscopia ópticas juntos com os métodos computacionais de aprendizado
      supervisionado possuem potencial na diferenciação entre as amostra, abrindo
      caminho para o desenvolvimento de equipamentos espectroscópicos portáteis
      para aplicação comercial dessa atividade em específico.
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      Síntese de Nanofitas de Trióxido de Molibdênio com Aplicação Eletrocrômica.
      Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
      Tipo Dissertação
      Data 12/03/2019
      Área MATERIAIS
      Orientador(es)
      • Marcio Roberto da Silva Oliveira
      Coorientador(es)
      • Diego Carvalho Barbosa Alves
      Orientando(s)
      • Eynara Guerrieri de Oliveira
      Banca
      • Caue Alves Martins
      • Dante Alighieri de Mello
      • Diogo Duarte dos Reis
      • Eduardo Ariel Ponzio
      • Marcio Roberto da Silva Oliveira
      Resumo Neste trabalho, nanofitas de trióxido de molibdênio (MoO3) foram sintetizadas através de uma reação hidrotérmica usando como fonte de molibdênio o (NH4)6Mo7O24.4H2O juntamente com o ácido nítrico (HNO3) no período de 20 horas à temperatura de 180 °C. A caracterização do material sintetizado foi realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia Raman e difração de raios X. Os resultados indicaram obtenção de nanofitas de MoO3 com comprimentos de 10 a 30 μm e larguras variadas de 150 a 400 nm apresentando estrutura cristalina ortorrômbica (α-MoO3). Visando a obtenção de filmes através de um método acessível e eficiente a técnica de filtração a vácuo foi utilizada. Após a síntese, o material em pó foi dispersado em água formando uma solução que permitiu a filtração por meio de uma membrana cujos poros têm 0,22 μm, sequencialmente esta técnica permite a retenção de MoO3 sobre a superfície da membrana, em seguida, a mesma é depositada sobre substratos condutores transparentes (ITO). As propriedades eletrocrômicas dos filmes de MoO3 foram estudadas intercalando / desintercalando íons H+ e Li+ provenientes dos eletrólitos de H2SO4 e LiClO4 em carbonato de propileno. As medidas de voltametria cíclica e cronoamperometria revelaram maior contraste óptico no potencial de inserção de íons de -2 V com eletrólito na concentração de 1 M de LiClO4 em carbonato de propileno. As medidas cronoamperométricas evidenciaram que os íons Li+ podem ser reversivelmente intercalados dando origem a estados ópticos escuros com a entrada de íons (redução) e estados claros com a saída de íons (oxidação).
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      Obtenção de compósitos Cimento Portland/Endocarpo de Bocaiuva (Acrocomia aculeata): caracterização microestrutural, térmica e mecânica
      Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
      Tipo Dissertação
      Data 11/03/2019
      Área MATERIAIS
      Orientador(es)
      • Cicero Rafael Cena da Silva
      Coorientador(es)
        Orientando(s)
        • Camila de Carvalho Calvani
        Banca
        • Bruno Spolon Marangoni
        • Cicero Rafael Cena da Silva
        • Diogo Duarte dos Reis
        • Marcia Regina de Moura Aouada
        • Michael Jones da Silva
        Resumo Nas ultimas décadas os compósitos de cimento Portland com resíduos tem sido amplamente produzidos e estudados, trazendo melhorias nas propriedades físicas, mecânicas e aumentando a durabilidade de materiais compósitos. Nesta pesquisa, os resíduos do Endocarpo da Bocaiúva (EB) foram introduzidos na matriz de cimento Portland, com diferentes proporções em massa de 0 %, 5 %, 10 %, 15 %, 20 % e 50 %. A caracterização da microestrutura das amostras mostrou que as partículas do endocarpo tendem a se aglomerar em pequenas regiões bem dispersas na matriz, e também parece promover aumento da umidade nessas regiões. Estudos de raios-X não revelaram influência do endocarpo na microestrutura do compósito. Os resultados mostraram que a adição do EB na matriz de compósito Portland pode diminuir a condutividade térmica do compósito, fazendo com que o mesmo desempenhe o papel de isolante térmico. Havendo alterações na propriedade mecânica, com a diminuição na resistência a compressão conforme o acréscimo do EB nos tijolos de solo-cimento. Análises adicionais através do experimento LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) revelaram evidências que alem dos componentes orgânicos, lignina, celulose e hemicelulose, o EB é constituído de elementos químicos inorgânicos, como Mg e Si.
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        Alteração das propriedades mecânicas causada pela norma da dispersão do óxido de grafeno em compósitos cimentíceos
        Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
        Tipo Dissertação
        Data 08/03/2019
        Área MATERIAIS
        Orientador(es)
        • Alem Mar Bernardes Goncalves
        Coorientador(es)
        • Diego Carvalho Barbosa Alves
        Orientando(s)
        • Vinícius Alves Martins
        Banca
        • Alem Mar Bernardes Goncalves
        • Andres Batista Cheung
        • Cicero Rafael Cena da Silva
        • Diogo Duarte dos Reis
        • Flavio Santana Michels
        Resumo O Cimento Portland é um aglomerante hidráulico proveniente do clínquer, o qual é produto de uma reação de Calcinação da Cal e Sílica, e alguns outros compostos como Ferro, Alumina e Gesso. O óxido de grafeno (GO) é um material muito estudado no meio científico e aplicado nos mais diversos segmentos devido suas propriedades mecânicas, elétricas, físicas e químicas. Este material é uma associação de carbono e oxigênio podendo conter alguns grupos funcionais em sua superfície tais como hidroxilas e ácidos carboxílicos. Neste trabalho foram estudados a influência do método da dispersão do óxido de grafeno na argamassa de cimento com relação as propriedades mecânicas e a hidrofobicidade da argamassa endurecida. Para isto foram realizados ensaios de medição do ângulo de contato de uma gota de água em repouso sobre a superfície do compósito, ensaio de compressão axial e determinação do módulo de elasticidade do material sem adição de GO, e com substituições de 0,01%, 0,02% e 0,04% de GO em massa substituindo o cimento através de métodos de dispersão na massa de cimento, em flocos e em solução aquosa. Além das dispersões físicas, também foram investigadas duas formas de dispersões químicas, o óxido de grafeno reduzido em areia e reduzido em cimento seguindo os mesmos teores. Os resultados para as dispersões físicas indicam que o aumento do teor de GO incorporado ao compósito de matriz cimentícea aumenta a resistência e o módulo de elasticidade mecânica do compósito final, porém há um limite para esta evolução por conta da aglutinação que óxido de grafeno sofre para teores mais altos, o que por sua vez dificulta sua dispersão na matriz. No caso do óxido de grafeno reduzido na matriz, os resultados indicam que o RGO na areia reduz em 87% a resistência mecânica do compósito. Por outro lado, a redução do GO realizada em cimento melhora as propriedades mecânicas, apresentando um aumento de 31% na resistência a compressão. Os resultados obtidos nesta pesquisa mostram que a dispersão do GO e RGO em matrizes de cimento, e a forma como ela é feita altera diretamente as propriedades exibidas pelo compósito cimentíceo final.
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        População Eletrônica de Valência do Cério na Liga CeNi_9Ge_4
        Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
        Tipo Dissertação
        Data 08/03/2019
        Área MATERIAIS
        Orientador(es)
        • Joao Vitor Batista Ferreira
        Coorientador(es)
          Orientando(s)
          • Bruno Camargo Braga
          Banca
          • Diogo Duarte dos Reis
          • Isabela Porto Cavalcante
          • Joao Vitor Batista Ferreira
          • Leandro Moreira de Campos Pinto
          • Marcos Serrou do Amaral
          • Vivaldo Leiria Campo Júnior
          Resumo Estudos realizados sobre a liga metálica Ce1−xLaxNi9Ge4, reportam um comportamento
          não explicado pela teoria do líquido de Fermi. Em tentativa de descrever tal comportamento,
          foram propostos modelos baseados nos métodos dos multicanais de Anderson. Em modelo
          proposto pelos pesquisadores que reportaram o comportamento, utilizou-se como impureza
          o Ce3+, porém este apresentava problemas quando a temperatura se aproximava dos
          cem Kelvin. Analisando os estados acessíveis a altas temperaturas, pesquisadores da
          Universidade Federal de Mato Grosso do Sul discutiram que caso a configuração do
          Cério fosse Ce1+, o problema seria corrigido. Neste trabalho foram realizados cálculos de
          estrutura eletrônica desta liga metálica, utilizando pacotes computacionais baseados na
          teoria dos funcionais da densidade. Os resultados apontam que de fato a configuração
          eletrônica, da impureza Cério, nesta liga metálica é Ce1+.
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          Caracterização mecânica e microestrutural de compósitos epóxi/pó de serra (Pinus Elliottii)
          Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
          Tipo Dissertação
          Data 08/03/2019
          Área MATERIAIS
          Orientador(es)
          • Cicero Rafael Cena da Silva
          Coorientador(es)
            Orientando(s)
            • Caroliny Pereira Mendes de Lima Maranhão
            Banca
            • Bruno Spolon Marangoni
            • Cicero Rafael Cena da Silva
            • Fauze Ahmad Aouada
            • Gustavo Nicolodelli
            • Michael Jones da Silva
            Resumo A utilização de resíduo de madeira em compósitos poliméricos isolantes destaca-se por promover significativo reforço mecânico da matriz, auxiliando na absorção das cargas mecânicas, as quais o material poderá ser submetido durante determinadas aplicações. Este trabalho tem como objetivo geral a caracterização mecânica e microestrutural de compósitos poliméricos utilizando resina epóxi como matriz polimérica, reforçados com resíduo de madeira Pinus elliottii. Os compósitos desenvolvidos através da resina epóxi e do resíduo de madeira com as granulometrias de 0,30 mm, 0,60 mm e 1,19 mm foram produzidos a fim de determinar a melhor resposta elástica do compósito em função da granulometria do resíduo de madeira. As propriedades dos compósitos resina epóxi/pó de serra foram analisadas por técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difratometria de raios-X (DRX), Espectroscopia de Absorção no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Análise Térmica (TG) e análise das propriedades mecânicas. As imagens de MEV revelaram uma superfície do material lisa e homogênea livre de defeitos ou buracos, as imagens do perfil lateral mostraram bolhas e cavidades, afetando nas propriedades mecânicas das amostras. Ensaios de FTIR revelaram uma baixa interação entre a resina epóxi e o pó de serra, não havendo alteração nas bandas de absorção do compósito resina epóxi/pó de serra. A Difratometria de raios-X confirmou o comportamento amorfo do compósito resina epóxi/pó de serra, mostrando que o pó de serra não interferiu na matriz epóxi. No TG observou-se que a degradação da resina epóxi e do pó de serra ocorre em três fases, o que similarmente ocorreu no compósito resina epóxi/pó de serra. A análise das propriedades mecânicas através ensaios de tração mostraram um aumento no módulo de Young e na tenacidade do compósito devido à inserção do pó de serra. Os resultados obtidos demonstraram que os compósitos fabricados apresentaram boas propriedades mecânicas e microestruturais podendo ser utilizado em aplicações que dependam de um bom desempenho mecânico do material.
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            Dinâmica de sólitons em condensados de Bose-Einstein submetidos a potenciais periódicos
            Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
            Tipo Dissertação
            Data 07/03/2019
            Área MATERIAIS
            Orientador(es)
            • Joao Vitor Batista Ferreira
            Coorientador(es)
              Orientando(s)
              • Lucas Carvalho Pereira
              Banca
              • Anderson Rodrigues Lima Caires
              • Bruno Spolon Marangoni
              • Joao Vitor Batista Ferreira
              • Rubia Mara de Oliveira Santos
              • Valter Aragao do Nascimento
              • Valter Luiz Líbero
              Resumo O objetivo principal nesta dissertação foi verifi car a dinâmica e a estabilidade de átomos
              ultrafrios diluídos e interagentes, isto é, Condensados de Bose-Einstein, sujeitos a
              um potencial periódico (rede óptica). As ondas de matéria foram descritas por gap
              sólitons iluminados, estudados através do Método Variacional e simulações numéricas
              da Equação de Gross-Pitaevskii utilizando uma miscelânea de métodos numéricos usuais
              na busca de soluções de equações diferenciais não lineares. Consideramos o caso de um
              condensado constituído por átomos onde as interações entre eles são do tipo atrativas.
              Observou-se que gaps sólitons iluminados são estáveis diante de pequenas oscilações da
              rede óptica e diante de uma rede óptica em movimento.
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              Análise da condutividade elétrica de padrões impressos a laser em filmes de Óxido de Grafeno
              Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
              Tipo Dissertação
              Data 25/02/2019
              Área MATERIAIS
              Orientador(es)
              • Alem Mar Bernardes Goncalves
              Coorientador(es)
              • Diego Carvalho Barbosa Alves
              Orientando(s)
              • Douglas Ferreira Dantas
              Banca
              • Alem Mar Bernardes Goncalves
              • Diego Carvalho Barbosa Alves
              • Diogo Duarte dos Reis
              • Emilson Ribeiro Viana Júnior
              • Ingrid David Barcelos
              Resumo Grafeno é um material que tem se revelado promissor para a indústria eletrônica. É composto por uma monocamada de átomos de carbono com hibridização sp² organizados em uma estrutura bidimensional (2D). Possui excelentes propriedades mecânicas, ópticas, térmicas e elétricas. De maneira alternativa, o grafeno pode ser obtido a partir do grafite natural por meio de um processo de oxidação, originando o chamado óxido de grafeno (GO). Nesse processo grupos funcionais contendo oxigênio se instalam nas camadas de átomos de carbono minimizando a condutividade elétrica do material. Esse efeito pode ser suavizado a partir da redução a laser que promove a remoção desses grupos. O presente trabalho reporta os resultados obtidos da análise da condutividade elétrica de padrões impressos a laser em filmes de óxido de grafeno sintetizado através do método de Hummers modificado e depositado sobre um substrato de acetato de celulose. Na referida análise foi observada a influência de alguns parâmetros nas propriedades elétricas dos padrões reduzidos, tais como: quantidade de material depositada sobre o substrato, potência do laser, tempo de queima, meio ao qual a amostra estava inserida durante a redução e quantidade de passagens do laser sobre um mesmo padrão de impressão. A caracterização das amostras foi realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de espectroscopia Raman. O menor valor de resistência de folha obtido pelo método de Van der Pauw foi igual a 0,9 Ω/sq.
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              Caracterização, Comportamento de Queima e Propriedades Cerâmicas de Materiais Argilosos, Geológicos e Sintéticos.
              Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
              Tipo Dissertação
              Data 14/02/2019
              Área MATERIAIS
              Orientador(es)
              • Diogo Duarte dos Reis
              Coorientador(es)
              • Cicero Rafael Cena da Silva
              Orientando(s)
              • Rafael Henrique de Oliveira
              Banca
              • Bruno Spolon Marangoni
              • Cicero Rafael Cena da Silva
              • Daniel Araujo Gonçalves
              • Diego Carvalho Barbosa Alves
              • Diogo Duarte dos Reis
              • Flavio Santana Michels
              Resumo Este trabalho aborda o estudo e a caracterização de dois materiais argilosos, um de origem geológica coletado no município de Angélica/MS e outro de composição sintética comercialmente preparado para artesanato. O objetivo foi identificar as composições elementar e mineralógica dessas amostras de argila, correlacioná-las com as propriedades físicas e indicar as potencialidades desses materiais para aplicações em produtos cerâmicos. A espectroscopia de plasma induzido por laser foi utilizada para determinar a composição elementar. Para a caracterização mineralógica, empregaram-se a análise termogravimétrica e a difratometria de raios X. As variações no módulo de ruptura à flexão, retração linear, absorção de água, massa específica aparente, perda de massa ao fogo, cor e morfologia superficial por microscopia eletrônica de varredura foram verificadas a partir de corpos de prova prensados e sinterizados a 800 °C, 900 °C, 1000 °C, 1100 °C e 1200 °C. Os resultados indicaram que as argilas são mineralogicamente e quimicamente similares, com predominância de quartzo, caulinita e muscovita. Com o aumento da temperatura de queima, a retração linear e resistência à flexão aumentaram, a absorção de água diminuiu. Seguindo os valores de referência de propriedades físicas estabelecidos em norma, verificou-se que a argila geológica é adequada para fabricação de cerâmicas estruturais, como tijolos e telhas de alvenaria. A argila sintética também pode ser utilizada como cerâmica estrutural nas queimas à 1000 ° C ou acima dessa temperatura.
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              Código Computacional do Modelo de Anderson de Dois Canais.
              Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
              Tipo Dissertação
              Data 26/10/2018
              Área MATERIAIS
              Orientador(es)
              • Joao Vitor Batista Ferreira
              Coorientador(es)
                Orientando(s)
                • Christian Anton Philipps
                Banca
                • Fabio Mallmann Zimmer
                • Joao Vitor Batista Ferreira
                • Leandro Moreira de Campos Pinto
                • Marcos Serrou do Amaral
                • Valter Aragao do Nascimento
                Resumo Atualmente, impurezas magnéticas isoladas em metal são estudadas devido ao
                Efeito Kondo supercompensado e suas aplicações em nanotecnologia. Elas são
                representadas por modelos de Anderson multicanal. Muitos destes modelos ainda
                não têm solução analítica ou são de difícil manipulação para determinação de
                propriedades físicas como calor específico, suscetibilidade magnética e densidade
                espectral. O Grupo de Renormalização Numérica (GRN) é uma técnica que pode
                determinar os autovalores dos hamiltonianos destes modelos usando processos
                iterativos. Mas é uma técnica de difícil implementação computacional devido ao
                grande grau da liberdade do sistema. Nesta dissertação, um programa existente em
                linguagem não documentado, o qual usa o pacote givens para a diagonalização, é
                analisado e comparado em termos de tempo de execução com um novo programa
                C++ orientado a objetos que usa a biblioteca Eigen. O programa novo foi escrito
                de maneira modular e documentado em detalhes para fazer adaptações futuras
                simples. Cálculos analíticos foram feitos para os primeiros dois passos do processo
                iterativo do GRN como validação. Além disso, pretendemos obter uma licença de
                produto tecnológico do Instituto de Física da Universidade Federal de Mato Grosso
                do Sul.
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                Estudo Comparativo entre Módulos Fotovoltaicos de Silício em Estrutura Fixa e com Rastreador.
                Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                Tipo Dissertação
                Data 17/09/2018
                Área MATERIAIS
                Orientador(es)
                • Flavio Aristone
                Coorientador(es)
                  Orientando(s)
                  • Walney Britos Ramires
                  Banca
                  • Andrea Teresa Riccio Barbosa
                  • Armando Cirilo de Souza
                  • Flavio Aristone
                  • Gustavo Nicolodelli
                  • Moacyr Aureliano Gomes de Brito
                  Resumo A energia gerada pelos módulos fotovoltaicos, atualmente, é uma das mais
                  promissoras, principalmente no quesito de energias renováveis. Com o intuito de
                  contribuir para essa expansão da produção de energias renováveis, foi realizado
                  para análise neste trabalho um estudo comparativo entre um rastreador solar
                  azimutal e um sistema fixo estacionário. Foi desenvolvido um protótipo de rastreador
                  solar e um registrador de tensão e corrente, utilizando softwares de desenho
                  mecânico, de programação em Arduíno, e de circuito eletrônico. As produções de
                  energia dos módulos foram validadas através de medições nas mesmas condições
                  durante os períodos de amostragem. Módulos idênticos foram comparados, e em
                  mesmas condições apresentaram produção de energia dentro dos valores
                  estabelecidos pelo fabricante, garantindo que os estudos comparativos em campo
                  são confiáveis. Os resultados mostraram um ganho absoluto que chega a 24% na
                  produção de energia elétrica com a inclusão do rastreador, em comparação com a
                  produção de um sistema fotovoltaico com instalação fixa.
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                  Estudo Teórico-Experimental de um Dissipador de Calor para uso em Fontes LED RGB por meio de Análise de Materiais, Geometrias e Simulações Computacionais.
                  Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                  Tipo Dissertação
                  Data 10/09/2018
                  Área MATERIAIS
                  Orientador(es)
                  • Samuel Leite de Oliveira
                  Coorientador(es)
                    Orientando(s)
                    • Thiago Lopes Quevedo
                    Banca
                    • Anderson Rodrigues Lima Caires
                    • Cicero Rafael Cena da Silva
                    • Edson Rodrigues Carvalho
                    • Evaristo Alexandre Falcão
                    • Samuel Leite de Oliveira
                    Resumo O desenvolvimento de dispositivos eletrônicos trouxe como consequência o aumento na
                    geração de energia térmica, sendo, portanto, imprescindível a utilização de trocadores de calor.
                    Assim, a construção de dispositivos para arrefecimento deve ser baseada em parâmetros de
                    desempenho que tornem possível a refrigeração do componente com excesso de energia
                    térmica. Para dispositivos eletrônicos que empregam semicondutores como fonte de luz, para
                    fins de utilização para uso em fototerapia dinâmica, é demonstrado a necessidade de adotar-se
                    dissipadores térmicos mais eficientes, tendo em vista a diminuição da degradação da própria
                    fonte de luz. No presente trabalho, buscou-se investigar dissipadores de maior eficiência para
                    uma fonte de iluminação, por meio de um estudo teórico-experimental, adotando-se softwares
                    de modelagem e simulações aliados a medições experimentais. A validação dos resultados
                    obtidos nos softwares e simulações foi verificada através dos dados coletados de um dissipador
                    de calor/fonte de iluminação já utilizado para fins de fototerapia e fotocontrole dinâmico.
                    Seguindo a proposta de melhorar o desempenho da dissipação térmica, foram projetados
                    dissipadores com geometrias e materiais diferentes. Posteriormente a elaboração dos projetos,
                    os mesmos foram inseridos em simulações de desempenho. As simulações de energia térmica
                    e de fluxo de calor foram produzidas na plataforma CAE (Computer-Aided Engineering)
                    utilizando recursos do CFD (Computational fluid dynamics). As simulações possibilitaram a
                    análise de condução térmica, fluxo de calor e variação de temperatura nas diferentes
                    configurações propostas.
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                    Avaliação da Calibração Multi-Energética Aplicada á Espectroscopia Molecular: Absorção UV-Vis e Fluorescência.
                    Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                    Tipo Dissertação
                    Data 31/07/2018
                    Área MATERIAIS
                    Orientador(es)
                    • Anderson Rodrigues Lima Caires
                    Coorientador(es)
                    • Daniel Araujo Gonçalves
                    Orientando(s)
                    • Mizael Carlos de Alencar
                    Banca
                    • Anderson Rodrigues Lima Caires
                    • Bruno Spolon Marangoni
                    • Daniel Araujo Gonçalves
                    • Gleison Antonio Casagrande
                    • Samuel Leite de Oliveira
                    • Valter Aragao do Nascimento
                    Resumo Neste trabalho avaliou-se a aplicação de uma nova metodologia de calibração denominada calibração multi-energética (MEC, do inglês multi-energetic calibration), que consiste de uma estratégia que explora um intervalo maior de comprimentos de onda (energia de transição) de vários sinais analíticos de um espectro de fluorescência ou de absorção molecular. Para validação do MEC quantificou-se os corantes azul de metileno (AM) e eosina azul de metileno (EAM) em diferentes matrizes, como água e metanol, utilizando dois tipos distintos de espectroscopia (fluorescência e absorção UV-Vis). As análises obtidas pelo MEC foram comparadas com um método de calibração tradicional, denominado método de adição de padrão (MAP). A calibração por adição de padrão geralmente emprega uma energia de transição fixa e diferentes concentrações de analito para construir uma curva de calibração. Diferentemente, o MEC usa uma concentração fixa de analito e múltiplas energias de transição para calibração. Os resultados revelaram que o MEC pode ser empregado com sucesso para a quantificação de cromóforos e/ou fluoróforos por meio da espectroscopia de absorção UV-Vis e Fluorescência. Além disso, os resultados mostraram que o MEC foi capaz de detectar e quantificar as moléculas estudadas, a partir da análise de apenas duas soluções, obtendo limites de detecção e quantificação iguais ou melhores que os obtidos pelo MAP. Portanto, o presente estudo demonstrou o grande potencial do MEC para ser utilizado como método de calibração em alternativa aos métodos de calibrações convencionais, possibilitando realizar-se quantificações por meio de análises dos espectros moleculares.
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                    Estudo da Deposição e Morfologia de Filmes Finos de TiO2, PbI2 e CH3NH3PbI3 para Células de Perovskita.
                    Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                    Tipo Dissertação
                    Data 17/05/2018
                    Área MATERIAIS
                    Orientador(es)
                    • Diego Carvalho Barbosa Alves
                    Coorientador(es)
                      Orientando(s)
                      • Bruno Pereira Pinto
                      Banca
                      • Alem Mar Bernardes Goncalves
                      • Diego Carvalho Barbosa Alves
                      • Diogo Duarte dos Reis
                      • Fabiana Pereira de Sousa
                      • Flavio Santana Michels
                      • Heberton Wender Luiz dos Santos
                      Resumo As recentes pesquisas têm apontado um aumento significativo na utilização de células solares
                      como fonte de energia limpa e sustentável. Tais dispositivos são capazes de converter a energia
                      proveniente do Sol em energia elétrica. Existem diversos tipos de dispositivos fotovoltaicos,
                      porém os baseados em Perovskita têm chamado a atenção de vários grupos de pesquisa devido
                      a sua rápida evolução, em termos de eficiência energética, nos últimos 10 anos. No entanto, por
                      se tratar de um tipo de célula solar relativamente novo e ser construída através da deposição de
                      filmes finos em camadas que formam junções, diversos parâmetros ainda precisam ser
                      otimizados, tais como: taxa de recombinação das cargas fotogeradas, degradação das junções,
                      morfologia dos filmes e tempo de vida útil. Assim, a implementação deste tipo de célula no
                      mercado ainda é um desafio, o que justifica as diversas pesquisas nessa área. Neste trabalho,
                      estudou-se o processo de deposição e caracterização morfológica dos filmes finos usados para
                      a construção da célula solar de Perovskita, comparando a qualidade dos filmes formados pelos
                      métodos de deposição spin-coating e dipping-coating. A sequência utilizada para a construção
                      da célula foi: i) camada de TiO2 compacto e/ou mesoporoso; ii) camada de PbI2 e iii) camada
                      de CH3NH3I; sendo que as duas últimas são responsáveis pela formação da estrutura da
                      Perovskita (CH3NH3PbI3). Os resultados mostraram que o método dipping-coating apresentou
                      melhor formação dos filmes de Perovskita, com morfologia sem buracos, mais uniforme e com
                      um leve ganho de intensidade de absorção em relação ao método spin-coating. As propriedades
                      morfológicas e ópticas dos materiais produzidos foram investigadas utilizando, a Microscopia
                      Eletrônica de Varredura (MEV) para verificar a qualidade dos filmes, e a Espectroscopia no
                      ultravioleta e visível (UV-VIS) para avaliar a faixa de absorção de cada camada depositada.
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                      Síntese e Caracterização de Nanopartículas de Sílica como Nanocarreador do Fármaco RM78 visando o Tratamento da Doença de Alzheimer.
                      Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                      Tipo Dissertação
                      Data 16/05/2018
                      Área MATERIAIS
                      Orientador(es)
                      • Heberton Wender Luiz dos Santos
                      Coorientador(es)
                        Orientando(s)
                        • Marcio Fernandes da Silva
                        Banca
                        • Cicero Rafael Cena da Silva
                        • Diego Carvalho Barbosa Alves
                        • Flavio Santana Michels
                        • Heberton Wender Luiz dos Santos
                        • Jeandre Augusto Otsubo Jaques
                        • Marco Antonio Utrera Martines
                        Resumo A Doença de Alzheimer (DA) atinge cerca de 5% da população de idosos do planeta e
                        segundo projeções esse valor tende a aumentar substancialmente até 2050. A DA é um tipo de
                        demência que se caracteriza pela perda sináptica e morte neuronal em várias regiões cerebrais.
                        Apesar de existirem compostos que apresentam potencial farmacológico contra a DA, ainda
                        há alguns obstáculos a serem vencidos: efeitos colaterais e insolubilidade no meio biológico.
                        Como proposta de solução para o problema da insolubilidade apresentam-se os materiais
                        nanoestruturados que podem ser utilizados como suporte para compostos orgânicos.
                        Destacam-se nesse meio de aplicações biológicas as nanopartículas de sílica (SiO2NPs), cuja
                        excelente biocompatibilidade e estabilidade química as tornam ótimas candidatas para
                        atuarem como suporte para compostos orgânicos. Este trabalho apresenta o estudo da síntese
                        de SiO2NPs através do método de Stöber modificado, bem como suas caracterizações,
                        avaliação da estabilidade coloidal e testes da influência das SiO2NPs na atividade enzimática
                        da proteína acetilcolinesterase (AChE). As partículas sintetizadas apresentaram tamanhos que
                        vão de 60 até aproximadamente 300 nm, e baixa dispersividade. Os testes enzimáticos foram
                        feitos com as NPs que apresentaram tamanho de ~150 nm e uma boa estabilidade coloidal,
                        avaliada qualitativamente. A atividade enzimática na presença das SiO2NPs pura revelou o
                        valor de 0,1330 mg/mL como sendo a concentração máxima antes de as SiO2NPS
                        apresentarem interferência na atividade enzimática. Nos testes na presença das SiO2-
                        RM78NPs – onde 2,2% da massa do compósito corresponde ao RM78 – comparado ao grupo
                        controle, não houve inibição da atividade enzimática como era esperado. Futuros estudos
                        deverão ser realizados visando melhor entender a influênciadas SiO2NPs nos testes
                        enzimáticos.
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                        Estudo Teórico de Gases Quânticos Diluídos Ultrafrios Aprisionados por Redes Ópticas Quase Periódicas
                        Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                        Tipo Dissertação
                        Data 15/05/2018
                        Área MATERIAIS
                        Orientador(es)
                        • Joao Vitor Batista Ferreira
                        Coorientador(es)
                          Orientando(s)
                          • Renan Pereira Paes
                          Banca
                          • Anderson Rodrigues Lima Caires
                          • Bruno Spolon Marangoni
                          • Isabela Porto Cavalcante
                          • Joao Vitor Batista Ferreira
                          • Marcos Serrou do Amaral
                          • Valter Aragao do Nascimento
                          Resumo Nesta dissertação, estudaremos o comportamento de gases quânticos degenerados em redes ópticas quase periódicas. No regime de interação fraca, o comportamento de um sistema de muitos bósons pode ser perfeitamente descrito através da equação de Gross-Pitaevskii e, no caso dos férmions, através da equação hidrodinâmica de campo médio. Estes modelos teóricos não admitem soluções analíticas exatas de modo geral – este é o motivo pelo qual recorremos ao Método de Aproximação Variacional. Quando a interação entre os bósons é muito maior que a energia cinética, o sistema sofre uma transição quântica de fases. Em um potencial harmônico ou em uma rede óptica periódica, a natureza desse regime é perfeitamente descrita em termos do Hamiltoniano de Bose-Hubbard. Em uma rede óptica quase periódica, o comportamento microscópico dos bósons sofre uma transformação mais complexa que culmina em um diagrama de fases mais rico. Ou seja, observamos novas fases como a supersólida. Em suma, predizemos a existência de sólitons em condensados de hidrogênio, 52Cr, 164Dy, 168Er e 161Dy, e diagramas de fases que descrevem a transição entre as fases isolante de Mott e superfluida no modelo homogêneo de Bose-Hubbard e, no modelo não-homogêneo, apresentamos um diagrama de fases que prevê a existência das seguintes fases: isolante de Mott, superfluida, Density Waves e supersólida.
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                          Temperatura Kondo do Modelo de Anderson de Dois Canais.
                          Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                          Tipo Dissertação
                          Data 15/05/2018
                          Área MATERIAIS
                          Orientador(es)
                          • Joao Vitor Batista Ferreira
                          Coorientador(es)
                          • Fabio Mallmann Zimmer
                          Orientando(s)
                          • Paulo Guilherme Batista Shiota
                          Banca
                          • Fabio Mallmann Zimmer
                          • Isabela Porto Cavalcante
                          • Joao Vitor Batista Ferreira
                          • Leandro Moreira de Campos Pinto
                          • Marcos Serrou do Amaral
                          • Samuel Leite de Oliveira
                          Resumo A temperatura Kondo (TK) é um parâmetro essencial para a análise da interação antiferromagnética
                          entre um spin localizado e o spin das partículas em um banho fermiônico. Há
                          várias definições do modelo de Anderson de um canal presentes na literatura, uma delas
                          exige que a temperatura Kondo universalize o comportamento da susceptibilidade magnética
                          da impureza. Essa versão também é válida no modelo de Anderson de dois canais,
                          onde um spin localizado interage com duas bandas de condução, cada uma representada
                          por um canal com seu próprio acoplamento. Se o acoplamento é diferente, o modelo exibe
                          o bem conhecido regime líquido de Fermi. Se os acoplamentos forem iguais, o modelo exibe
                          o regime não-líquido de Fermi. Mesmo assim, ainda temos o comportamento universal da
                          susceptibilidade magnética e conseguimos calcular numericamente TK. Usamos o método
                          o Grupo de Renormalização Numérica para fazer um estudo sistemático da temperatura
                          Kondo para diferentes valores dos parâmetros do modelo de Anderson de dois canais e
                          propomos expressão matemática que descreva TK.
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                          Estudo de Crescimento de MoO3 e MoS2 pela Técnica de Deposição Química na Fase de Vapor
                          Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                          Tipo Dissertação
                          Data 15/05/2018
                          Área MATERIAIS
                          Orientador(es)
                          • Alem Mar Bernardes Goncalves
                          Coorientador(es)
                          • Diogo Duarte dos Reis
                          Orientando(s)
                          • Paulo Renato Espíndola
                          Banca
                          • Alem Mar Bernardes Goncalves
                          • Cicero Rafael Cena da Silva
                          • Diego Carvalho Barbosa Alves
                          • Diogo Duarte dos Reis
                          • Doroteia de Fatima Bozano
                          • Flavio Santana Michels
                          Resumo Neste trabalho serão apresentados alguns materiais bidimensionais que tem
                          como precursor principal o molibdênio. São eles: o dissulfeto de molibdênio (MoS2),
                          que é um material que vem sendo bastante utilizado no campo da eletroeletrônica; e,
                          o trióxido de molibdênio (MoO3), que vem ganhando espaço nas pesquisas por suas
                          diversas utilidades, tais como catalisadores, baterias e utilizados em fármacos. Para
                          o crescimento das amostras foi realizada a construção de um sistema de deposição
                          química na fase de vapor. O crescimento das amostras de MoS2 e MoO3 foram
                          realizadas tomando como base procedimentos bem estabelecidos na literatura, com
                          alterações de temperatura, pressão, tempo de crescimento e atmosfera. As amostras
                          foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura, de onde foi possível obter
                          imagens das estruturas assim como um espectro da energia dispersiva que o material
                          emitia. As amostras também foram submetidas a espectroscopia Raman, de onde se
                          coletou espectros que ajudaram na caracterização das estruturas crescidas, nos
                          mostrando que além do MoO3 e MoS2 foi possível crescer MoO2. Para o crescimento
                          das duas primeiras um modelo foi proposto.
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