Nanocerâmicas transparentes e funcionais: síntese, caracterização e fabricação de materiais transparentes baseados em granada-ítrio-alumínio e lantanídeos similares
| dc.contributor.advisor1 | Leite, Edson Roberto | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1025598529469393 | |
| dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0002-0513-9939 | |
| dc.contributor.author | Cruz, Igor Barbosa | |
| dc.contributor.authorlattes | https://lattes.cnpq.br/1702761246232485 | |
| dc.date.accessioned | 2025-09-08T13:49:29Z | |
| dc.date.issued | 2025-07-24 | |
| dc.description.abstract | This research is motivated by the production of yttrium–aluminum garnet (YAG), a transparent ceramic with a cubic crystalline structure that exhibits technologically relevant applications, such as solid-state lasers used in medicine, military defense, and industry. When doped with cerium (III) atoms, it is employed as an X-ray scintillator, serving as a detector in the Sirius beam-lines located at the CNPEM campus in Campinas (SP). Based on a selected article from the literature, a detailed study of the conditions of the co-precipitation synthesis method was conducted with the aim of improving the production of the material (powders and pellets). After obtaining a single-phase system, this knowledge was extended to advance the fabrication of other garnets, such as lutetium–aluminum garnet (LuAG) — employed as a scintillator for high-energy X-rays — and terbium–aluminum garnet (TAG), used as a matrix in various optical–magnetic devices. The powders obtained were analyzed by X-ray diffraction (XRD), and the results indicated the achievement of a pure phase after calcination at 1100 °C for 3 hours. Transmission electron microscopy (TEM) analyses provided essential in-formation regarding the particle size and morphology, revealing an average diameter of approximately 43 nm and faceted structures at the same temper-ature. Upon examining the XRD data of the produced pellet, a secondary phase was identified in the initial materials, and its nature was confirmed by additional investigations using scanning electron microscopy (SEM). Subse-quently, the analysis of the calcined powder by TEM corroborated the presence of a secondary alumina phase on its surface. Adjustments were implemented in the synthesis process to optimize the dispersion of both the pre-cipitate and the powder. At the conclusion of the research, it was possible to resolve the formation of the secondary phase, achieving single phase materials as confirmed by the XRD and SEM analyses. | eng |
| dc.description.resumo | A presente pesquisa tem como motivação a produção da granada de ítrio-alumínio (YAG), uma cerâmica transparente, de estrutura cristalina cúbica, que apresenta aplicações tecnológicas relevantes como laser de estado sólido, podendo ser utilizado para medicina, defesa militar e indústria. Quando dopada com átomos de cério (III), é aplicado como cintilador de raios-X, que é utilizado como detector nas linhas de luz do Sirius, localizado no campus do CNPEM em Campinas (SP). A partir de um artigo selecionado na literatura, realizou-se um estudo detalhado das condições do método de síntese por coprecipitação, com o objetivo de aprimorar a produção do material (pós e pastilhas). Após a obtenção de um sistema monofásico, esse conhecimento foi expandido para avançar na fabricação de outras granadas, como a granada de lutécio-alumínio (LuAG) — empregada como cintilador para raios X de alta energia — e a granada de térbio-alumínio (TAG), utilizada como matriz em diversos dispositivos óptico-magnéticos. Os pós obtidos foram analisados por Difração de Raios X (DRX), e os resultados indicaram a obtenção de uma fase pura após calcinação a 1100 °C durante 3 horas. As análises por Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM) forneceram in-formações essenciais quanto ao tamanho e à morfologia das partículas, reve-lando um diâmetro médio de aproximadamente 43 nm e estruturas facetadas à mesma temperatura. Ao examinar os dados de DRX da pastilha produzida, identificou-se a presença de uma fase secundária nos materiais iniciais, cuja natureza foi confirmada por meio de investigações adicionais via Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Subsequentemente, a análise do pó calcinado por TEM corroborou a presença de uma fase secundária de alumina na superfície. Ajustes foram implementados no processo de síntese com o objetivo de otimizar a dispersão do precipitado e do pó. Ao final da pesquisa, foi possível solucionar a formação da fase secundária, obtendo-se materiais monofásicos, conforme confirmado pelas análises de DRX e MEV. | |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.description.sponsorshipId | Processo n° 88887.904560/2023-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). | |
| dc.identifier.citation | CRUZ, Igor Barbosa. Nanocerâmicas transparentes e funcionais: síntese, caracterização e fabricação de materiais transparentes baseados em granada-ítrio-alumínio e lantanídeos similares. 2025. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22706. | por |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14289/22706 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | |
| dc.publisher.initials | UFSCar | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.subject | YAG | |
| dc.subject | Coprecipitação | |
| dc.subject | Sinterização | |
| dc.subject | Cintilador | |
| dc.subject | Co-precipitation | eng |
| dc.subject | Sintering | eng |
| dc.subject | Scintillator | eng |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA | |
| dc.title | Nanocerâmicas transparentes e funcionais: síntese, caracterização e fabricação de materiais transparentes baseados em granada-ítrio-alumínio e lantanídeos similares | |
| dc.title.alternative | Transparent and functional nanoceramics: synthesis, characterization, and fabrication of transparent materials based on yttrium-aluminum-garnet and related lanthanides | eng |
| dc.type | Dissertação |
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