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This work proposes the application of fractal descriptors to the analysis of nanoscale materials under different experimental conditions. We obtain descriptors for images from the sample applying a multiscale transform to the calculation of fractal dimension of a surface map of such image. Particularly, we have used the Bouligand–Minkowski fractal dimension. We applied these descriptors to discriminate between two titanium oxide films prepared under different experimental conditions. Results demonstrate the discrimination power of proposed descriptors in such kind of application.

Zircônia hidratada cristalina, ZrO2.2H2O, com tamanho de domínio coerente médio de 1,5 nm foi obtida pela lixiviação do tungstato de zircônio (α-ZrW2O8) em uma solução de NaOH 1M, em ebulição por 5h. A partir do padrão de difração de elétrons das partículas de zircônia hidratada, esta pode ser indexada de acordo com uma rede tetragonal com a = 1,463(4)Å e c = 2,535(6)Å. Após aquecimento a 60ºC sob um vácuo de 10-5mbar, a zircônia hidratada, desidrata de forma reversível. Quando aquecida a 850ºC e 1000ºC, forma-se zircônia tetragonal e monoclínica, respectivamente. A zircônia hidratada nanocristalina produzida a partir do tungstato de zircônio forma aglomerados duros e transparentes, quase sem poros. A formação destes aglomerados e a desidratação observada em baixas temperaturas, sugere a possibilidade de obter-se corpos transparentes de zircônia, com tamanho de grão reduzido, a partir da deposição controlada de nanopartículas de zircônia hidratada a partir de uma suspensão aquosa. Crystalline hydrous zirconia (ZrO2 .2H2O) with volume weighted average domain size of 1.5 nm was obtained by soaking zirconium tungstate (α-ZrW2O8) in boiling 1M NaOH solution for 5 h. The selected area electron diffraction pattern of hydrous zirconia particles could be indexed according to a tetragonal lattice with a = 1.463(4) Å and c = 2.535(6) Å. Upon heating to 60 oC under a vacuum of 10-5 mbar, hydrous zirconia dehydrates reversibly. Further heating to 850oC and 1000oC resulted in the formation of tetragonal and monoclinic zirconia, respectively. Some of the nanocrystalline hydrous zirconia produced from zirconium tungstate coalesced into transparent, nearly pore-free aggregates. The formation of these almost fully densified aggregates of hydrous zirconia, and the observed dehydration under very mild conditions, suggests that it could be possible to obtain transparent bodies of zirconia, with unprecedented small crystallite size, with the controlled deposition of the extremely small hydrous zirconia nanoparticles from a water-based suspension.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2013. A determinação da densidade superficial de carga é um tema de grande interesse na ciência coloidal. No caso de fluidos magnéticos com dupla camada elétrica (EDL-MF), o carregamento da superfície resulta da protonação/desprotonação de sítios na superfície dos nanocristais e, portanto, pode ser ajustado pelo pH do meio. Na última década, a partir de um método potenciométrico-condutimétrico (MPC) baseado em titulações simultâneas, foi proposta uma metodologia para o cálculo da concentração dos sítios superficiais carregados de nanopartículas de EDL-MF e caracterizar sua a pH-dependência com o modelo de 2-pK. Neste trabalho, propomos um modelo alternativo para determinar a densidade superficial de carga estrutural de nanopartículas de EDL-MF, que combina os princípios da titulação em massa e do MPC. Nesta abordagem, denominada Método Potenciométrico-Condutimétrico Modificado (MPCM), realizamos titulações potenciométricas-condutimétricas simultâneas em amostras de EDL-MF a partir de meio ácido (pH = 2,0). Em seguida, na região de titulação da superfície da partícula, deduzimos a quantidade de sítios protonados/desprotonados a partir do balanço de massa medindo-se a concentração dos íons hidrônio remanescentes na dispersão após cada adição de titulante. Os resultados do valor de saturação da densidade de carga de superfície obtidos com o MPCM estão em boa concordância com o do MPC. Além disso, a pH-dependência da carga de superfície determinada usando o MPCM é mais realista em comparação com o MPC, uma vez que não requer o estado de equilíbrio para o processo de transferência de prótons entre a superfície e o seio da dispersão. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT The surface charge determination is a topic of outstanding interest in the colloid science. In the case of electric double layered magnetic fluids (EDL-MF), the surface charging arises from protonation/deprotonation equilibria on the nanocrystal surface and therefore can be tuned by the pH of the medium. In the last decade, from a potentiometric-conductimetric method (PCM) based on simultaneous titrations it has evidenced that EDL-MF behaves as a mixture of strong and weak diprotic acids. The former is related to the colloid bulk solution, and the latter is associated to the particle surface. The concentration of the charged surface sites was achieved using the mass balance. Then, by using a 2-pK model it has been possible to determine the pH dependence of the surface charge density. In this work we propose an alternative model to determine of the structural surface charge density of EDL-MF nanoparticles which combines the principles of the mass titration [2] and the PCM. In this approach, called Modified Potentiometric-Conductimetric Method (MPCM), we perform simultaneous potentiometric-conductimetric titrations of the EDL-MF samples starting from acidic medium (pH = 2.0). Then, in the region of the particle surface titration, we deduce the amounts of surface adsorbed/desorbed protons from the material balance measuring the concentration of hydronium ions remaining in dispersion after each addition of titrant. The results of the saturation value of the surface charge density obtained with the MPCM are in very good agreement with that of PCM. Moreover, the pH-dependence of the surface charge determined using the MPCM is more realistic compared with the PCM since it does not require the equilibrium state for the surface protonation/deprotonation process.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013. Os materiais nanoestruturados (MN) FeSb2 e Sb2Te3 foram produzidos por moagem mecânica (MM) e tiveram suas propriedades estruturais e ópticas investigadas na condição de altas pressões, através de medidas in situ de padrões de difração de raios X (DRX) e espectros Raman (ER). As propriedades estruturais, térmicas e ópticas para a liga FeSb2 também foram estudadas nas condições ambiente, através de medidas de DRX, ER, calorimetria diferencial de varredura (DSC - Differential Scanning Calorimetry) e transmitância óptica (TO). Medidas in situ de DRX e ER em função da pressão foram realizadas para a liga FeSb2 para pressões até 28.2 e 45.2 GPa, respectivamente. As medidas de DRX revelaram que, com o aumento da pressão, ocorre degradação da fase ortorrômbica S.G Pnnm (fase I) estável em condições ambiente. Aumento de fração volumétrica de uma fase amorfa, nucleada durante o processo de MM é observado. A fração volumétrica da fase amorfa é máxima em 23.3 GPa. Entre 14.3 e 23.3 GPa uma fase tetragonal, com grupo espacial (S.G - space group) I4/mcm (fase II) é nucleada, porém até a máxima pressão aplicada, 28.2 GPa, não foi observada nenhuma transição total da fase I para a fase II através de medidas de DRX. Medidas de ER revelam que, para pressões acima de 21 GPa, o modo Raman ativo A1g referente a fase II começa a ser fracamente observado. Para maiores pressões, medidas de ER revelam uma transição da fase I para a fase II. Medidas de DRX e ER in situ em função da pressão foram realizadas para a liga Sb2Te3 para pressões até 19.2 e 25.5 GPa, respectivamente. As medidas DRX revelaram uma sequência de transições de fases: (1) A fase romboédrica (fase I), S.G R-3m, estável em condições ambientes, se transforma completamente em uma fase ortorrômbica (fase II), S.G C2/m, em torno de 13.2 GPa. (2) Entre 15.2 e 19.2 GPa, a fase II inicia uma transformação para uma terceira fase ortorrômbica (fase III), S.G C2/c. Em 19.2 GPa ainda há vestígios da fase II. Uma transição topológica eletrônica (ETT - electronic topological transition) foi observada através de medidas de DRX e ER em uma pressão em torno de 3.7 GPa. Abstract : Nanostructured materials (NM) FeSb2 e Sb2Te3 were produced by mechanical milling (MM). Their structural and optical properties were investigated under high pressure condition, via in situ measurements of patterns of X-ray diffraction patterns (XRD), and Raman spectra (RS). The structural, thermal and optical properties of FeSb2 were also studied of ambient conditions by XRD, RS, differential scanning calorimetry (DSC) and optical transmittance (OT). In situ XRD and RS measurements as a function of pressure were performed for the FeSb2 alloy for pressures up to 28.2 and 45.2 GPa, respectively. XRD measurements reveal that, with increasing pressure, degradation of the orthorhombic phase (phase I), S.G Pnnm, occurs. An increase in the volume fraction of an amorphous phase, nucleated during the MM process, is observed. The volume fraction of the amorphous phase is maximum at 23.3 GPa. Between 14.3 and 23.3 GPa a tetragonal phase, space group S.G I4/mcm (phase II) is nucleated, but until the maximum applied pressure, 28.2 GPa, the complete transition from phase I to phase II was not observed by XRD measurements. ER measurements show that for pressures above 21 GPa, the Raman active mode A1g, relative of phase II, begins to be faintly observed. For pressures higher than 21 GPa, measures of RS reveal a transition from phase I to phase II. XRD and RS measurements as a function of pressure were performed for the Sb2Te3 alloy for pressures up to 19.2 and 25.5 GPa, respectively. XRD measurements reveal a sequence of phase transitions: (1) the rhombohedra phase (phase I) with space group S.G R-3m, stable at ambient conditions, is completely transformed into a orthorhombic phase, S.G C2/m (phase II) around 13.2 GPa. (2) between 15.2 and 19.2 GPa, phase II begins a transformation to a third orthorhombic phase (phase III) with S.G C2/c. At 19.2 GPa there is still some remain of phase II. An electronic topological transition (ETT) was observed around 3.7 GPa.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2013. A escassez de novas ferramentas para o controle dos agentes microbianos responsáveis por infecções humanas consiste em um grande desafio. Muitas pesquisas têm sido realizadas na busca e caracterização de novas tecnologias que possuam ações antimicrobianas para a criação de modelos promissores de novos fármacos. As Infecções relacionadas à Assistência à Saúde (IrAS), são causadas por uma grande variedade de microrganismos, principalmente, bactérias e em ambientes hospitalares. Entretanto, estas bactérias podem ser encontradas em todos os locais onde há assistência ao paciente, envolvendo sistemas de não internação, como enfermarias, ambulatórios e consultórios, manifestando-se durante a internação ou até mesmo após a alta e podendo se relacionar com a internação ou com procedimentos hospitalares. Neste sentido os nanomateriais constituem um amplo campo de descobertas para novas tecnologias, que possam ser utilizadas como ferramentas para a produção de novos compostos, que possam atuar no controle de infecções hospitalares. Dessa forma, esse trabalho apresenta a síntese de um colóide magnético aquoso ácido (pH=3) à base de nanopartículas de CoFe2O4@?-Fe2O3, com diâmetro médio de 9,5 nm, analisado por difração de raios-x e por micorscopia eletrônica de transmissão. Esse coloide, também foi utilizado em bioensaios contra bactérias patogênicas e sua atividade antimicrobiana foi avaliada. O colóide, na forma aquosa, não apresentou atividade contra os patógenos Escherichia coli e a Staphylococcus aureus. Diferentemente, o pó de partículas, adquirido ápos a secagem do colóide, apresentou-se efetivo contra a bactéria patogênica humana E. coli e a S. aureus. Contudo, os resultados apresentados nesse trabalho mostram o potencial desse material nanoestruturado na produção de uma ferramenta que possa gerar a redução dos danos causados por infecções hospitalares. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT The shortage of new tools for the control of microbial agents responsible for human infections consists of a great challenge. Many researches have been conducted in the search and characterization of new technologies that have antimicrobial actions for creating models of promising new drugs. Infections related to Health Assistance (IrHA) are caused by a variety of microorganisms, mainly bacteria in hospital settings. However, these bacteria can be found in all places where there are patient care, involving systems of no hospitalization, as wards, outpatient clinics, manifesting during hospitalization or even after discharge, and may relate to the hospitalization or with hospital procedures. In this sense nanomaterials constitute a wide field for discoveries of new technologies that can be used as tools for the production of new compounds that may act to control nosocomial infections. Thus, this work presents the synthesis of a magnetic colloid aqueous acid (pH = 3) based on nanoparticles CoFe2O4@?- Fe2O3, with an average diameter of 9.5 nm analyzed by x-ray diffraction and microscopic electron transmission. This colloid was also used in bioassays against pathogenic bacteria and antimicrobial activity was evaluated. The colloid, in liquid form, didn't present activity against the pathogens Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Differently, the powder particles, obtained after drying the colloid, was presented as effective against human pathogenic bacteria E. coli and S. aureus. However, the results presented in this study show the potential of this nanostructured material can generate the possibility of reducing the damage caused by hospital infections.

We report for the first time on the self-assembly of nanostructures composed exclusively of alternating positively charged and hydrophobic amino acids. A novel arginine/phenylalanine octapeptide, RF8, was synthesized. Because the low hydrophobicity of this sequence makes its spontaneous ordering through solution-based methods difficult, a recently proposed solid-vapor approach was used to obtain nanometric architectures on ITO/PET substrates. The formation of the nanostructures was investigated under different preparation conditions, specifically, under different gas-phase solvents (aniline, water, and dichloromethane), different peptide concentrations in the precursor solution, and different incubation times. The stability of the assemblies was experimentally studied by electron microscopy and thermogravimetric analysis coupled with mass spectrometry. The secondary structure was assessed by infrared and Raman spectroscopy, and the arrays were found to assume an antiparallel β-sheet conformation. FEG-SEM images clearly reveal the appearance of fibrillar structures that form extensive homogeneously distributed networks. A close relationship between the morphology and preparation parameters was found, and a concentration-triggered mechanism was suggested. Molecular dynamics simulations were performed to address the thermal stability and nature of intermolecular interactions of the putative assembly structure. Results obtained when water is considered as solvent shows that a stable lamellar structure is formed containing a thin layer of water in between the RF8 peptides that is stabilized by H-bonding.

This work presents a methodology to the morphology analysis and characterization of nanostructured material images acquired from FEG-SEM (Field Emission Gun-Scanning Electron Microscopy) technique. The metrics were extracted from the image texture (mathematical surface) by the volumetric fractal descriptors, a methodology based on the Bouligand-Minkowski fractal dimension, which considers the properties of the Minkowski dilation of the surface points. An experiment with galvanostatic anodic titanium oxide samples prepared in oxalyc acid solution using different conditions of applied current, oxalyc acid concentration and solution temperature was performed. The results demonstrate that the approach is capable of characterizing complex morphology characteristics such as those present in the anodic titanium oxide., 8 pages, 5 figures, accepted for publication Physica A

The transport properties of the two-dimensional system in HgTe-based quantum wells containing simultaneously electrons and holes of low densities are examined. The Hall resistance, as a function of perpendicular magnetic field, reveals an unconventional behavior, different from the classical N-shaped dependence typical for bipolar systems with electron-hole asymmetry. The quantum features of magnetotransport are explained by means of numerical calculation of the Landau level spectrum based on the Kane Hamiltonian. The origin of the quantum Hall plateau {\sigma}xy = 0 near the charge neutrality point is attributed to special features of Landau quantization in our system., Comment: 8 pages, 7 figures

Universidade Federal de Minas Gerais In this work we have obtained transparent nanoblends of poly(styrene-coacrylonitrile) (SAN) as matrix and poly(butylene terephthalate) as a nanometric phase. The materials were produced by means of reactive mixing in a twin screw extrude. The development of compatibilization systems, in order to diminish the dimension of dispersed phase in situ, can be seen as a great scientific challenge in nanoblends field. In such case, the compatibilizer optimizes the comminution and prevents the coalescence process of the dispersed phase. The compatibilization between SAN and PBT phases was performed using terpolymers of methyl methacrylate (MMA), glycidyl methacrylate (GMA), and ethyl acrylate (EA), denoted as MGE. Using bulk polymerization, we have applied different conditions for compatibilizer syntheses, in order to achieve a decreasing in the MGE molecular weight. The analyses of the reactivity of different compatibilizer with PBT were accomplished by using both torque rheometry and transmission electron microscopy. We have noticed that as the molecular weight of MGE decreases, the particles sizes of the dispersed phase diminishes accordingly. This part of the study culminated in the selection of the better MGE for nanoblends production. Blends with concentration varying from 3 to 30% wt were prepared in an extruder. These nanoblends were characterized with respect to thermal, dynamic-mechanical, rheological, mophorlogical and optical properties. We have shown that the MGE incorporation presents a high-efficiency for the decreasing of the PBT domains and plays an important role for the optical properties of the resulting nanoblends. Neste trabalho nanoblendas polimericas transparentes a base de poli(estirenoco- acrilonitrila) (SAN) como matriz e o poli(tereftalato de butileno) (PBT) como fase nanometrica foram obtidas. Esses materiais foram produzidos por meio de mistura reativa em uma extrusora dupla rosca. Um grande desafio cientifico e tecnologico para a area de nanoblendas e desenvolver sistemas de compatibilizacao in situ a fim de reduzir as dimensoes da fase dispersa na matriz polimerica. Neste caso, o compatibilizante exerce a acao de otimizar o processo de cominuicao da fase dispersa e prevenir a etapa de coalescencia. A compatibilizacao entre as fases SAN e PBT foi realizada atraves de terpolimeros (MGE) sintetizados a partir dos monomeros metacrilato de metila (MMA), metacrilato de glicidila (GMA) e acrilato de etila (EA). Por meio do metodo de polimerizacao em massa, diferentes condicoes de sintese para o compatibilizante foram aplicadas a fim de alcancar uma reducao da massa molar do MGE. A reatividade de diferentes compatibilizantes com o PBT foi avaliada principalmente atraves de reometria de torque e microscopia eletronica de transmissao. Observou-se uma diminuicao no tamanho de particulas da fase dispersa em funcao do decrescimo da massa molar do terpolimero. Esta etapa do estudo culminou na selecao do MGE com melhor desempenho e potencial para que nanoblendas fossem alcancadas durante o processo de extrusao reativa. Blendas com concentracoes de PBT variando entre 3 e 30% em massa foram preparadas em extrusora. Essas nanoblendas foram caracterizadas quanto as suas propriedades termicas, dinamicomecanicas, reologicas, morfologicas e opticas. A incorporacao de MGE apresentou grande eficiencia na diminuicao do tamanho da fase dispersa de PBT na matriz de SAN e desempenhou papel fundamental nas propriedades opticas das nanoblendas.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-06-28Bitstream added on 2014-06-13T18:53:26Z : No. of bitstreams: 1 manaia_eb_me_arafcf.pdf: 933779 bytes, checksum: d46491f2fe3590f23084880ccff5dbe8 (MD5) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Universidade Estadual Paulista (UNESP) A incidência de câncer de pele em todo o mundo cresce exponencialmente principalmente devido à exposição freqüente à radiação ultravioleta (UV). O uso de protetor solar é a medida mais eficaz para a sua prevenção. O dióxido de titânio (TiO2) é um filtro inorgânico que atua espalhando, refletindo e absorvendo a radiação UV, é fotoestável, hipoalergênico, entretanto, deixa a pele com aspecto esbranquiçado dependendo do tamanho da partícula. Hoje em dia há uma procura grande por produtos multifuncionais e o uso de estruturas líquido-cristalinas vem crescendo cada vez mais por promover a liberação controlada de ativos. O objetivo deste trabalho foi desenvolver sistemas multifuncionais líquido-cristalinos contendo nanopartículas de TiO2 transparentes capazes de agir como fotoprotetores e de liberar terpinem-4-ol (terpeno com atividade antioxidante) de forma controlada prevenindo e/ou tratando o câncer de pele. O teste de citotoxicidade mostrou que as nanopartículas de TiO2 obtidas através do processo sol-gel não foram citotóxicas para as duas linhagens de células testadas (queratinócitos de pele humana – HaCaT e fibroblastos de pulmão humano – MRC-5), evidenciando o uso deste material nos humanos sem causar danos. O potencial zeta das nanopartículas indicou que entre pH 5 e 7, que não é agressivo para pele humana, é possível evitar aglomeração das nanopartículas por estas apresentarem cargas superficiais significativas. Os dados de espalhamento de raios X a baixo ângulo e microscopia de luz polarizada mostraram que foi possível manter a estrutura líquido-cristalina das formulações com a presença de nanopartículas de TiO2 e terpinem-4-ol. O teste de liberação in vitro das formulações contendo 1 e 5% de terpinem-4-ol mostraram que o sistema líquido-cristalino controlou... The incidence of skin cancer growth exponentially in all the world mainly due to the frequent ultraviolet (UV) radiation exposition. The sunscreen use is one of the efficient manners to prevent the skin cancer. The titanium dioxide (TiO2) is an inorganic filter which works scattering, reflecting and absorbing the UV radiation, it is photostable, hypoalergenic, but it presents a whiteness appearance depending on the particle size. Nowadays there is a high demand for multifunctional products and the use of liquid crystal has been increasing because it promotes active controlled delivery. The propose of this work is to develop liquid crystalline multifunctional systems with transparent TiO2 nanoparticles able to photoprotect the skin and release in a controlled manner terpinem-4-ol (a terpen with antioxidant activity) to prevent and/or treat the skin cancer. The citotoxicity assay showed that TiO2 nanoparticles obtained by sol-gel process weren´t cytotoxics to the two cell lines tested (human skin keratinocites – HaCaT and human lung fibroblasts – MRC-5), evidencing the use of this material on the humans without dangers. The nanoparticles zeta potential indicated that at pH about 5 and 7, pH that is not irritative to the human skin, it´s possible to prevent nanoparticles aggregation due to their significative superficial charges. The small angle scattering X rays and light polarized microscopy data showed that it is possible to maintain the liquid crystalline structure of the formulations with the presence of TiO2 nanoparticles and terpinem-4-ol. The in vitro terpinem-4-ol release assay of the formulations containing 1 and 5% of terpinem-4-ol showed the controlled release of the liquid crystalline systems (liberation at about 13% in 12 hours), being zero order the best mathematical model that fit the release profile, indicating... (Complete abstract click electronic access below)

Universidade Federal de Minas Gerais First, a glassy carbon electrode modified with functionalized carbon nanotubes (CNTs) and glucose oxidase was proposed. Cyclic voltammetry of GOx immobilized onto the surface of CNTs showed a pair of well-defined redox peaks, which corresponds to the direct electron transfer of GOx, with a formal potential of -0.418 V in 0.1 mol L-1 phosphate buffer solution (pH 7.0). An apparent heterogeneous electron transfer rate constant of 1.69 s-1 was obtained. The determination of glucose was carried out by square wave voltammetry and the developed biosensor showed good reproducibility and stability. The second biosensor was a boron-doped diamond electrode modified with AuNPs electrodeposited and Tyrosinase (Tyr). The occurrence of direct electron transfer between the electrode surface and the Tyr active site was verified by cyclic voltammetry, yielding the following parameter values: formal redox potential of 0.115 V. The developed Tyr-AuNPs/BDD biosensor exhibits good sensitivity, stability, and reproducibility for the determination of phenol by SWV. The third proposed biosensor was developed based on acetylcholinesterase, gold nanoparticles and poly (allylamine hydrochloride) film on the surface of screen printed carbon electrodes (SPCE) for the determination of pesticides using a portable micromachined flow injection system. The AChE-AuNPs/SPCE biosensor presented a limit of detection of 5.0 x 10-8 mol L-1 for Diuron. In addition, the biosensor showed good sensitivity, stability and reproducibility for Diuron determination in water samples. Finally, a novel electrochemical immunosensor using electrodeposited gold nanoparticles modified-screen-printed carbon electrodes (AuNPs/SPCEs) was developed for the determination of prolactin.The variables involved in the preparation of the immunosensor and the electrochemical detection step were optimized, which presented a limit of detection of 10 ng mL-1. The analytical usefulness of the immnunosensor for the analysis of real samples was demonstrated by analyzing human serum spiked with PRL at two different concentration levels. Primeiramente desenvolveu-se uma nova arquitetura de um biossensor para glicose utilizando-se a enzima glicose oxidase (GOx) imobilizada em nanotubos de carbono funcionalizados (CNTs) e dihexadecil hidrogenio fosfato (DHP) sobre a superficie de carbono vitreo (GCE). Resultados de voltametria ciclica apresentaram um par de picos redox bem definidos, correspondente a transferencia eletronica direta da GOx para o eletrodo, com o potencial formal de -0,418 V (vs. Ag/AgCl (KCl 3,0 mol L-1)). O biossensor foi aplicado na determinacao de glicose, o qual mostrou boas reprodutibilidade, estabilidade e seletividade. O segundo biossensor desenvolvido foi aquele utilizando-se a enzima tirosinase (Tyr) imobilizada em nanoparticulas de ouro sobre a superficie de um eletrodo de diamante dopado com boro. Resultados de voltametria ciclica apresentaram um par de picos redox bem definidos, correspondente a transferencia eletronica direta da Tyr. As determinacoes de fenol foram realizadas por SWV e o biossensor proposto apresentou um limite de deteccao de 0,07 μmol L-1. Em sequencia foi proposto um biossensor para a determinacao de pesticidas utilizando-se a enzima acetilcolinesterase imobilizada sobre filme de nanoparticulas de ouro e hidrocloreto de polialilamina sobre a superficie de eletrodos de carbono impresso (SPCE). O eletrodo AChE-AuNPs/SPCE apresentou um limite de deteccao de 5,0 x 10-8 mol L-1 para Diuron, alem de boa estabilidade e reprodutibilidade para a determinacao do pesticida por amperometria. Por fim foi proposto tambem um imunossensor usando nanoparticulas de ouro eletrodepositadas sobre eletrodos de carbono impresso (AuNPs/SPCEs) para a determinacao de prolactina. Os anticorpos antiprolactina biotinilada foram imobilizados em AuNPs/SPCEs modificados com estreptavidina em um imunoensaio do tipo sanduiche envolvendo o analito e um anticorpo antiprolactina marcado com fosfatase alcalina (AP). O imunossensor proposto apresentou um limite de deteccao de 10 ng mL-1 e foi aplicado com sucesso em amostras de soro humano enriquecido com prolactina comprovando a eficacia do procedimento proposto.

Organochlorine compounds exhibit high toxicity, environmental persistence and tendency to bioaccumulate. This pollutant can spread through the air and water, affecting humans and the environment. In this context, this study aimed to develop an environmental sensor capable of detecting organochlorine compounds through nanostructured films fabricated from the layer-by-layer technique. The sensory units were composed of bilayers formed from Carbon Nanotubes (CNTs), alternated with Polyaniline (PAni). This study was divided into two main stages: the first was the fabrication and characterization of thin films and the second was the application of the film as sensor for environmental control of 2-chlorophenol. In the first stage individual films were fabricated with PAni and CNTs alternated with polyelectrolytes Poly(vinyl sulfonate) (PVS) and Poly(ethyleneimine) (PEI), respectively, and mixed film of CNTs/PAni. The films were characterized by UV-vis, FTIR and Raman spectroscopy, and by scanning electron microscopy (SEM). In the second stage sensory units were immersed in a liquid system containing 2-chlorophenol at different concentrations for characterization by means of electrochemical techniques of cyclic voltammetry and square wave voltammetry. The results of the film of CNTs/PAni showed good performance as electrochemical sensors for organochlorine compounds, since using the technique of square wave voltammetry detected the presence of 2-chlorophenol concentration from 2 ppm to the current intensity increased in about the film in individual CNTs. Os compostos organoclorados apresentam alta toxicidade, persistência ambiental e mostram tendência à bioacumulação, podendo se propagar por meio do ar e da água afetando o homem e o meio ambiente. Neste contexto, este estudo visou o desenvolvimento de um sensor ambiental capaz de detectar compostos organoclorados através de filmes nanoestruturados fabricados a partir da técnica de automontagem (do inglês, Layer-by-Layer, LbL). As unidades sensoriais foram constituídas por bicamadas formadas de Nanotubos de Carbono (CNTs), intercalados com Polianilina (PAni). Essa dissertação foi dividida em duas principais etapas; a primeira na fabricação e caracterização de filmes finos e a segunda na aplicação do filme como unidade sensorial para controle ambiental de 2- clorofenol. Na primeira etapa foram fabricados filmes individuais de PAni e CNTs alternados com polieletrólitos Poli(vinil sulfonato de sódio) (PVS) e Poli(etilenoimina) (PEI), respectivamente, e o filme misto de CNTs/PAni. Os filmes foram caracterizados por medidas espectroscópicas de UV-vis, FTIR e Raman, e microscopia eletrônica de varredura (do inglês, Scanning Electron Microscopy, SEM). Na segunda etapa as unidades sensoriais foram imersas em um sistema líquido contendo 2- clorofenol em diferentes concentrações para caracterização por meio de técnicas eletroquímicas por voltametria cíclica e voltametria de onda quadrada. Os resultados do filme misto de CNTs/PAni mostraram bom desempenho como sensores eletroquímicos para compostos organoclorados, uma vez que através da técnica de voltametria de onda quadrada detectou a presença de 2-clorofenol na concentração a partir de 2 ppm com intensidade de corrente aumentada em relação ao filme individual dos CNTs.

The theme of technological innovation has gained increasing prominence in this capitalist, globalized and competitive scenario from the beginning of the XXI century. The development of technological indicators from patent documents is essential for decision-making more rational and sustainable about technology management. This study aimed to develop patents indicators in nanotechnology applied to agribusiness. For this, they were collected, processed and treated the bibliographic information of patent documents relating to the subjectnanotechnology applied to agribusiness contained in the database Derwent Innovations Index (DII) in the period 2000 to 2009. The bibliometric analysis was used as the method with the support of the Vantage Point software. The results were: 1] patent indicators that indicate which companies and leading institutions in patenting in this area, in particular the application of sensors and devices, and pesticides 2] indicators on technology trends in the sector and; 3] Indicators on the geographical distribution of nanotechnology applied to agribusiness. It is concluded that these results can contribute to decision-making more rational and sustainable in the context of innovation policy of the country. A temática inovação tecnológica tem ganhado cada vez mais destaque neste cenário capitalista, globalizado e competitivo do início de século XXI. A elaboração de indicadores tecnológicos a partir de documentos de patentes é essencial para a tomada de decisão mais racional e sustentável a cerca da gestão tecnológica. Este estudo teve como objetivo o desenvolvimento de indicadores de patentes em nanotecnologia aplicada ao agronegócio. Para isso, foram coletadas, processadas e tratadas as informações bibliográficas de documentos de patentes relativos ao tema nanotecnologia aplicada ao agronegócios contidos na base de dados Derwent Innovations Index (DII), no período de 2000 a 2009. A análise bibliométrica automatizada foi utilizada como método com o apoio do software VantagePoint. Os resultados obtidos foram: 1] indicadores de patentes que indicam quais são as empresas e instituições líderes no patenteamento dessa área, em especial a aplicação de sensores e dispositivos, e pesticidas; 2] indicadores sobre as tendências tecnológicas do setor; 3] Indicadores sobre a distribuição geográfica da nanotecnologia aplicada ao agronegócio. Conclui-se que os resultados apresentados podem contribuir para a tomada de decisão mais racional e sustentável no âmbito da política de inovação do país.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Investigamos neste trabalho as propriedades da dinâmica da magnetização em amostras na forma de multicamadas de [Co40Fe40B20/M] × 50 produzidas por magnetron sputtering, com 10 nm de espessura da camada amorfa de CoFeB e 2 nm de espessura para a camada M, onde M é uma material metálico não magnético, tais como, Ta, Ag e Cu. Através das medidas de difração de raio-X (caracterização estrutural) e das medidas de magnetostricção, obtidas através de um sistema cantilever , foi possível explicar o comportamento da dinâmica da magnetização obtida pelas medidas do efeito Magnetoimpedância (MI) realizadas em um amplo intervalo de freqüência, 10 MHz até 1800 MHz. Os resultados mostram a influência das diferenças estruturais e do comportamento magnetostrictivo em função dos diferentes materiais espaçadores no efeito MI. Com os dados obtidos na caracterização magnética e com os modelos propostos por L. Spinu para o cálculo do tensor susceptibilidade transversal e L. V. Panina para o cálculo da MI de uma tri-camada foi possível simular para uma faixa de freqüências o efeito MI nas amostras estudadas.

Os estudos dos sistemas coloidais contendo NPs de Co3O4, V(CO)6, e Fe2O3 foram feitos em 532 nm com pulsos de 80 picosegundos. No caso dos colóides contendo NPs Co3O4 as medições de refração não linear e absorção não linear demonstraram uma resposta NL que inclui contribuições de terceira e quinta ordem. O comportamento de uma suspensão coloidal com NPs de V(CO)6 exibe uma competição entre os efeitos de absorção saturada, absorção de estado excitado e absorção de dois fótons. Como consequência desta competição, a resposta de refração não linear das NPs muda de auto-desfocalização para auto-focalização quando a intensidade do laser incidente aumenta. Colóides com NPs de óxido de ferro com tamanhos de 4.5 nm e 11 nm recobertas com ácido oleico e ácido cítrico, respectivamente, foram estudados. Os resultados mostram que o tamanho tem um importante efeito sobre a parte imaginária da susceptibilidade de terceira ordem destes sistemas. Também foram estudados filmes de óxido de ferro e óxido de cobalto no infravermelho próximo. Valores do índice de refração não linear, , da ordem de foram medidos para ambos os filmes em 800 nm com pulsos de 150 fs. Além disso foi observado que o coeficiente de absorção não linear para o filme de óxido de ferro é desprezível. Por outro lado o filme de óxido de cobalto mostra uma forte absorção saturada e o coeficente de absorção não linear estimado é da ordem de 10-5 cm/W. 8 As propriedades ópticas não lineares de terceira ordem de nanoestruturas de telúrio estudadas em 532 nm com pulsos de 80 ps podem ser resumidas numa inversão dependente de intensidade do sinal de absorção saturada para absorção saturada reversa. Finalmente, através de medições de varredura z com pulsos de 100 fs em 800 nm e excitação (400 nm) - prova (500 nm), foram também estudadas as propriedades de absorção não linear resonante por dois fótons com a transição 0 1 S S e dinâmica de estado excitado através da transição 0 1 S S de um novo polímero doador – receptor (LaPPS40) numa solução de tetra-hidrofurano (THF).

Doutoramento em Ciência e Engenharia de Materiais Os revestimentos híbridos nanoestruturados apresentam um elevado potencial no âmbito da protecção anticorrosiva dos metais, prevendo-se que no futuro estes revestimentos possam, não só substituir os tratamentos à base de crómio usados na indústria do tratamento de superfícies metálicas para protecção anticorrosiva, como também evoluir para sistemas integrados multifuncionais que dispensem o pré-tratamento e sejam mais “amigos” do ambiente. O processo sol-gel usado para a obtenção destes revestimentos permite, através da combinação de diferentes precursores e da manipulação das condições de síntese “desenhar” e optimizar a estrutura química e a funcionalidade dos revestimentos nanoestruturados com o objectivo de obter as propriedades desejadas para uma determinada aplicação. O estudo apresentado no presente trabalho teve como objectivo principal a optimização de revestimentos híbridos nanoestruturados obtidos pelo processo sol-gel para a protecção anticorrosiva de uma liga de alumínio frequentemente utilizada na construção civil. Para alcançar este objectivo foram preparados diversos revestimentos híbridos nanoestruturados e aplicados na liga de alumínio EN AW-6063, cujo processo de síntese foi optimizado variando parâmetros como a composição, processo de cura e condições reaccionais sol-gel, visando a obtenção de revestimentos com propriedades anticorrosivas melhoradas. Posteriormente, foi feita uma avaliação do comportamento à corrosão dos revestimentos optimizados em diferentes condições corrosivas, individualmente e como parte integrante de um sistema de protecção anticorrosiva usualmente aplicado em ligas de alumínio para fins arquitecturais. No presente documento é apresentada uma revisão bibliográfica da aplicação deste tipo de revestimentos na protecção anticorrosiva, seguindo-se a descrição detalhada dos procedimentos experimentais do estudo, nomeadamente, os materiais e os procedimentos para obtenção e caracterização dos revestimentos estudados, a apresentação dos resultados obtidos no decurso do desenvolvimento experimental realizado, sua interpretação, discussão e as conclusões parciais mais relevantes. No final, resumem-se as principais conclusões obtidas no estudo e faz-se uma avaliação global da aplicabilidade dos revestimentos optimizados na protecção anticorrosiva de ligas de alumínio no âmbito da construção civil, e indicam-se necessidades de desenvolvimentos futuros. Nanostructured hybrid coatings exhibit a high potential for corrosion protection of metals. These coatings being expected, in the future, not only to act as a substitute for chromate-metal surface anticorrosive pre-treatments, but also to integrate multifunctional systems that dispense pre-treatments, hence being even more environmentally friendly. The sol-gel process used to obtain these coatings makes it possible, through combination of different precursors and synthesis parameters, to design and optimize the chemical structure and functionality of coatings, with a view to achieve the appropriate properties required by the desired application. The main purpose of this study was to optimize the synthesis of nanostructured hybrid sol-gel coatings for anticorrosive protection of an aluminium alloy frequently used in the construction field. To fulfil that purpose, different hybrid sol-gel coatings were synthesized and applied to the aluminium alloy EN AW-6063, of which the synthesis process was optimized in relation to composition, curing method and reaction conditions, aiming to achieve coatings with increased anticorrosive properties. Afterwards, the corrosion behaviour of the optimized hybrid coatings was evaluated by exposing them to different corrosive conditions, either individually or integrated in an anticorrosive system usually applied in aluminium finishing for architecture. The present document includes a bibliographic review concerning the application of this type of coatings in corrosion protection, as well as a detailed description of experimental procedures, concerning materials, coating preparation and characterization methods, followed by the presentation of experimental results, respective discussion and relevant partial conclusions. Finally, the main conclusions are summarized and the applicability of optimized hybrid coatings to aluminium corrosion protection in the construction field is evaluated and, as a result, some future research needs are also indicated.

We report on a temperature sensor based on the monitoring of the luminescence spectrum of CdSe/ZnS nanocrystals, dispersed in mineral oil and inserted into the core of a photonic crystal fiber. The high overlap between the pump light and the nanocrystals as well as the luminescence guiding provided by the fiber geometry resulted in relatively high luminescence powers and improved optical signal-to-noise ratio (OSNR). Also, both core end interfaces were sealed so as to generate a more stable and robust waveguide structure. Temperature sensitivity experiments indicated a 70 pm/°C spectral shift over the 5°C to 90°C range.

La tesis se divide en siete capítulos que se describen brevemente a continuación. En el Capítulo I se establecen las motivaciones y los objetivos del trabajo. Capítulo II tras una introducción a los temas fundamentales estudiados con revisión de la literatura específica para cada uno de ellos, cito: semiconductor orgánico: perileno y ftalocianina; películas a través de la deposición física de vapor (PVD); películas de capa por capa o (LbL); películas de Langmuir y Langmuir-Blodgett (LB); espectroscopia Raman amplificada en superficie (SERS) y sensores. En el Capítulo III se describen las principales técnicas experimentales y procedimientos utilizados. En los siguientes capítulos siguen los resultados y discusión. El capítulo IV, que trata de películas PVD, se dividió en cuatro secciones. La primera sección presenta la fabricación y caracterización estructural de las películas de semiconductor orgánico obtenidas mediante la técnica de PVD de dos derivados de perileno (PTCDs), el bis perileno (2-carboxietilimido) (PTCD-COOH) y perileno (n-butilimidoetilenamina) (PTCD -NH2). Las técnicas de caracterización utilizadas fueron la espectroscopia de absorción de ultravioleta visible (UV-Vis), dispersión Raman (RS), dispersión Raman resonante RRS, , dispersión Raman amplificado en superficie (SERS), dispersión Raman resonante amplificado en superficie (SERRS) y absorción en el infrarrojo por transformada de Fourier ( FTIR), Las microscopias fueran microscopía óptica (OM), de fuerza atómica (AFM) y de barrido de electrones con emisión de electrones por efecto de campo (FEG-SEM). La segunda sección trata de la fabricación y caracterización estructural de las películas PVD de ftalocianina de hierro (FePc). En la tercera sección del capítulo IV se reporta la fabricación y caracterización estructural mediante espectroscopia en el UV-Vis de absorción, RRS y SERRS y microscopía MO y SEM de películas híbridas de metal-semiconductor orgánico (PTCD-COOH, PTCD-NH2 y FePc) en la forma de películas co-evaporadas (co-PVD), utilizando la técnica de PVD. La cuarta y última sección se presentan los resultados de la aplicación de películas PVD y co-PVD como elementos transductores de señal para sensores para detectar dopamina, utilizando impedancia eléctrica. En el capítulo V una metodología alternativa para producir películas LbL de FePc en medios no acuosos (cloroformo) se abordó. En este capítulo se presentan los resultados de la fabricación, la caracterización mediante espectroscopia de absorción en el UV-Vis, RS, RRS, FTIR, SERS y SERRS y microscopía MO y SEM. Estas películas se aplicaron como sensores electroquímicos para la detección de catecol por medidas de voltametría cíclica. En el Capítulo VI, las películas de Langmuir y Langmuir-Blodgett (LB) que contiene el fosfolípido dimiristoil ácido fosfatídico (DMPA) mezclado con FePc o bis-ftalocianina de lutecio (LuPc2) fueron estudiadas. Las películas LB se caracterizaron mediante espectroscopia de absorción UV-vis y FTIR y se aplicaran como sensores electroquímicos para la detección de catecol, utilizando mediciones de voltametría cíclica. En el capítulo VII se destacan las principales conclusiones de esta Tesis, y estas se dividen en temas de acuerdo con los capítulos arriba mencionados., Departamento de Física de la Materia Condensada, Cristalografía y Mineralogía

Neste trabalho serão apresentados resultados recentes de estudos de magnetorresistência gigante (GMR), na configuração corrente perpendicular ao plano, e de transferência de spin (TS) em multicamadas magnéticas. Para tal foram desenvolvidos sistemas de análise magnetorresistiva, assim como a preparação de amostras. O ponto fundamental para este tipo de estudo está, basicamente, na construção de sistemas que apresentam alta densidade de corrente e com estabilidade. Com o objetivo de contornar estas dificuldades, o problema foi abordado em duas frentes de estudo: i) nanocontatos e nanopilares, e ii) nanoponteiras. Os nanocontatos e as nanopilares são estruturas que apresentam características similares às multicamadas convencionais, mas que apresentam dimensões laterais de ordem nanométrica. Elas podem ser fabricadas por nanolitografia, tornando a confecção das amostras bastante delicada e complexa. Nesta etapa do trabalho dois tipos de materiais foram utilizados como camada para a gravura: PMMA e alumina. No primeiro caso, PMMA, técnicas de litografia por microscopia de força atômica (AFM) e feixe de elétrons foram utilizadas. No caso da alumina utilizou-se litografia por feixe de íons focalizados (FIB). Nos estudos via nanoponteiras destacam-se duas características importantes: a construção das nanoestruturas e a estabilidade do sistema de medidas. Para a fabricação foram utilizados fio de tungstênio, os quais foram preparados por eletrocorrosão. Durante o desenvolvimento das ponteiras foram feitas algumas modificações que resultaram numa otimização da estrutura final. As principais foram: uso de um campo magnético estático durante a corrosão, gerando um melhora significativa da qualidade das ponteiras e o recobrimento da região nanoscópica por uma camada de material magnético. O aparato de medida também sofreu várias transformações durante o desenvolvimento da tese. Um conjunto de melhorias na estabilidade e na aproximação das nanoponteiras acarretaram em melhoras na qualidade e na reprodutibilidade das medidas. Os principais resultados apresentados nesta tese são: i) desenvolvimento de técnicas de fabricação de sistemas nanométricos para análise dos efeitos de magnetorresistência gigante e de transferência de spin; ii) o uso de PMMA e alumina para a gravação nanolitografada; iii) condições ótimas para a obtenção de nanoponteiras; e iv) observação da função de camada polarizadora de spin, quando a nanoponteira é recoberta por material magnético. In this work, spin transference and current perpendicular to the plane giant magnetoresistance (GMR) studies are presented. Specific measurement system and samples were also prepared. The crucial point concern these type of measurements is the design of devices that allow stable and high current densities. In this way, two approaches were considered: i) nanocontact and nanopillar systems and; ii) nanotip systems. Nanocontacts and nanopillars are structures defined by nanometric lateral dimensions. It can be fabricated through nanolithography techniques which are intrinsically complex. In the current work, two different materials were used as lithography mask: PMMA and alumina. For the first one, PMMA, atomic force microscopy (AFM) and e-beam lithography techniques were performed. For alumina, focus ion beam (FIB) lithography was used. In the nanotips experiments, two important issues were overcome: the fabrication of the nanostructures and the measurement system stability. For the nanotip fabrication, tungsten wires were subjected to electrocorrosion. Some process improvements were developed such as the use of static magnetic field during the corrosion, which leads to better tip quality. Also, processes involving tip coating by magnetic layers were developed. The measurement apparatus was also improved during the current research. The stability of the system and the tip approach to the surface are some crucial points which were improved leading to better measurement quality and reproducibility. The principal results of this thesis can be summarized as: i) development of nanometric structures to spin transference and giant magnetoresistance experiments; ii) the use of PMMA and alumina layers in the fabrication of nanocontacs and nanopillars; iii) the improvement of nanotip fabrication; iv) the observation of exchange in the spin polarizer layer when using magnetic coated nanotips.

Orientador: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Nesta tese foram investigadas as propriedades físicas, mecânicas e microestruturais de compósitos cerâmicos densos e porosos de Al2O3-ZrO2 cujas matérias primas foram previamente moídas em moinho vibratório com a finalidade de se obter nanocompósitos com melhores propriedades que as cerâmicas de alumina e de zircônia puras, e compósitos microestruturados. A finalidade desses estudos foi desenvolver um processamento de matérias primas para aplicações biomédicas futuras, como por exemplo: cabeça de fêmur e acetábulo cerâmicos, para implantes coxofemorais, pilares cerâmicos, para implantes dentais e braquetes cerâmicos, usados em ortodontia. As matérias primas, Al2O3 e ZrO2-3%Y2O3 foram caracterizadas quanto à composição e suas estruturas cristalinas. Foram cominuídas em moinho vibratório desenvolvido na Escola de Engenharia de São Carlos-USP, por 2, 4, 6 e 10 horas. Os pós resultantes da moagem por seis horas foram misturados e homogeneizados em três proporções, 15, 30 e 45 % de zircônia em alumina por 22 horas. O corpo denso foi conformados convencionalmente, por prensagem uniaxial (50MPa), prensagem isostática (200MPa) e sinterização em 1450°C por 2 horas. Por seu conjunto de características mecânicas a composição com 30% de zircônia e 70% de alumina foi usada para produção do corpo poroso, características estas superiores tanto às do compósito nanoestruturado como às do corpo monolítico e compatíveis à aplicação estrutural. O corpo poroso foi obtido pelo método da esponja, sinterizado em 1600°C e apresentou resistência à compressão de 6,71 MPa, valor que está contido na faixa de resistência do osso esponjoso para uma porosidade acima de 60%, poros interconectados e de tamanho compatíveis aos exigidos pela engenharia tecidual. O teste de citotoxicidade confirmou a biocompatibilidade do compósito poroso. A biocompatibilidade associada ao valor da resistência mecânica à compressão e ao tamanho dos poros permite afirmar a potencialidade do compósito obtido nas condições do trabalho como material a ser testado para crescimento de células Abstract: In this thesis it was investigated the mechanical properties of a Al2O3-ZrO2 ceramic composite which raw materials were previously ground on a vibratory mill in order to obtain a micro structured nanocomposite with better properties than pure alumina and zirconium. The purpose of this paper was to develop raw materials for future biomedical applications, as: femoral head and ceramic acetabulum, for hip implants, ceramic abutments, for dental implants and ceramics brackets, used in orthodontics. The raw materials, Al2O3 e ZrO2-3%Y2O3 were characterized as to composition and crystal structures. They were comminuted in a vibratory mill designed by Escola de Engenharia-USP/ São Carlos, for 2, 4, 6 e 10 hours. The 6-hours milling post-derived were mixed and homogenized in three ratios, 15, 30 e 45 % of zirconium in alumina for 22 hours. The dense body was conventionally shaped, by single axial pressing (50MPa), isostatic pressing (200MPa) and sintering in 1450°C for 2 hours. Due the set of mechanical characteristic, compositions 30%-zirconium and 70%-alumina was used to produce the porous body production and supported for structural applications. The porous specimen was obtained by the sponge method sintered at 1600ºC showed a compressive strength of 6,71 MPa, a value which is in the resistance in the range of cancellous bone resistance, for a porosity above 60%, interconnected pores and size compatible with those required by tissue engineering. Citotoxicity test confirmed the composite biocompatibility. Biocompatibility associated with mechanical strength and pores size allows to affirm the potential of the composite obtained in those conditions as a material to be tested for cell growth Doutorado Materiais e Processos de Fabricação Doutora em Engenharia Mecânica

Agradecimentos: The authors are grateful to CAPES-SPU cooperation research project "Propriedades magnéticas e de transporte de sistemas nanoestruturados" and Conicet (Argentina) for partial support of this work Abstract: Amorphous precursors with composition Nd4.5Fe72-xCo3+xCr2Al1B17.5 (x = 0, 2, 7, 12) were thermally treated by the Joule heating technique with a linearly varying electrical current. The crystallization kinetics was followed by monitoring the resistance of the ribbons during the heating up to the final applied current. Crystallized nanostructured hases coexist with an amorphous matrix, as it was observed by means of Mossbauer Spectroscopy and X-ray diffraction. The irreversible magnetic response of the Joule heated ribbons was analyzed by the First Order Reversal Curves (FORC) diagram technique. For the optimal treatments, associated with the higher maximum energy products for each sample composition, it was found that the main interaction is of a strongly dipolar characteristic. Over annealed samples show a FORC diagram that gives into account of softening, due to grain growth, for those phases precipitated at the first crystallization stage. When it is measured at 20 K, the hardest magnetic sample (Fe = 72 at.%, Co = 3 at.%, I-final = 0.5 A), exhibits a diagram with characteristics corresponding to dipolar interactions of soft phases. This fact is consistent with an enhancement of the exchange length due to the increase in the soft phase stiffness as it is expected at low temperatures COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Fechado

A possibilidade produzir hidrogênio (H2) a partir da quebra da molécula da água, usando a radiação solar, foi descoberta ha mais de 40 anos e nas ultimas décadas tem recebido grande atenção científica. A síntese de semicondutores nanoestruturados representam um avanço no uso como fotocatalisadores para a produção de H2 a partir da quebra da molécula da água, devido a alta área superficial. Dos semicondutores nanoestruturados desenvolvidos, o TiO2 apresenta grande interesse por se tratar de um material abundante, barato e altamente estável quimicamente. Por outro lado, o TiO2 apresenta uma atividade fotocatalítica limitada devido ao seu alto band gap (~3,2 eV), relativamente alto, e a rápida recombinação do par elétron-buraco gerado pela radiação UV. Neste sentido, a adição de nanopartículas (NPs) de Au ao TiO2 aparece como uma solução viável para aumentar a eficiência do semicondutor na reação de water splitting (WS). Os mecanismos envolvidos no aumento de eficiência na produção de H2 devido as inserção de NPs de Au ainda não estão totalmente entendidos. Atualmente existem dois modelos que descrevem o fenômeno: i) o Au atua como um "reservatório" para os fotoelétrons promovidos pelo processo de transferência de carga do semicondutor quando excitados com radiação UV, fazendo com que as reações de fotocatalíticas de geração de H2 ocorram na superfície das NPs de Au e ii) as NPs de Au apresentam ressonância de plasmon de superfície “injetando” elétrons na banda de condução (BC) do TiO2, assim aumentando a quantidade de elétrons disponíveis para formação do H2, fazendo com que a reação de produção de H2 ocorra na superfície do semicondutor. Neste trabalho são apresentados resultados inéditos da produção e caracterização nanotubos de TiO2 (NTs de TiO2) modificados com Au e utilizados como fotocatalisadores para a produção de H2 a partir do processo de WS. A discussão está centrada na modificação das propriedades do TiO2 através da adição de NPs de Au na estrutura e na superfície, através de dois métodos: i) implantação iônica e ii) sputtering. Os resultados relacionam a atividade fotocatalítica na produção de H2. dos fotocatalisadores em função da posição das NPs de Au. The possibility to produce hydrogen (H2) from the water splitting using solar radiation, was discovered for more than 40 years and in recent decades has received great scientific attention. The synthesis of nanostructured semiconductor represent an advancement in use as photocatalysts for the production of H2 from the splitting of the water, due to high surface area. Developed nanostructured semiconductors, TiO2 has a great interest in the case of a material abundant, inexpensive and high chemical stability. On the other hand, has a low efficiency TiO2photocatalyst for the H2 production due to its high band gap (~ 3.2 eV) and the rapid recombinant electron-hole pair generated by UV radiation. In this sense, the addition of Au nanoparticles (NPs) to TiO2 appears as a viable solution to increase the efficiency of reaction in the semiconductor water splitting (WS). The mechanisms involved in increased efficiency in H2 because the insertion of Au NPs are not yet fully understood. Currently, there are two models that describe the phenomenon: i) the Au acts as a "reservoir" for the photoemission process promoted by the charge transfer of the semiconductor when excited with UV radiation, causing the reactions of photocatalytic H2generation occur in NPs Au surface and ii) Au NPs surface plasmon resonance "pumping" electrons in the TiO2conduction band (CB), thus increasing the amount of electrons available for the formation of H2, making the reaction H2 production occurs in the semiconductor surface. This work presents the results of the production and characterization of TiO2 nanotubes (TiO2TNs) Au-modified and used as photocatalysts for the H2 production by WS. The discussion is focused on modifying the properties of NTs by the addition of Au NPs in the TiO2 structure or surface by means of two methods: i) ion implantation and ii) sputtering, and comparing its photocatalytic activity influences the position of the NPs in the Au H2 production.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2012. As pesquisas envolvendo a síntese e a aplicação de sistemas magnéticos nanoestruturados em biomedicina se intensificaram nas últimas décadas, devido, em especial, à potencial especificidade desses sistemas. Os estudos, entretanto, se limitavam às formas esféricas, em detrimento das anisotrópicas. Comportamentos diferenciados entre nanopartículas isométricas e anisotrópicas são esperados em meio biológico, de forma que o uso desses sistemas em aplicações biomédicas in vivo e in vitro, apesar de ainda pouco explorado, tem perspectivas promissoras. O objetivo desse estudo, portanto, é o desenvolvimento de novos sistemas magnéticos nanoestruturados, baseados em nanopartículas alongadas de magnetita (Fe3O4) e maghemita (-Fe2O3), visando aplicações biomédicas. A síntese das nanopartículas foi realizada por meio da coprecipitação de Fe2+ e Fe3+ em meio alcalino a 100 °C. A fim de se alcançar o sistema mais adequado para as finalidades propostas, foram investigadas a influência do tempo de reação, natureza dos contra-íons, proporção entre Fe(II) e Fe(III) e natureza da base, nas propriedades das nanopartículas obtidas. Os resultados mostraram que a combinação FeSO4.7H2O, FeCl3.6H2O e ureia, na proporção de Fe(II):Fe(III) = 1:2 foi a mais apropriada para a obtenção de nanopartículas magnéticas alongadas de magnetita, com formato de bastão. Essas nanopartículas apresentaram comportamento ferromagnético nas curvas M vs H e uma variação de temperatura grande com a aplicação de campos magnéticos altos, nos experimentos de hipertermia. Apesar de não ser o objetivo do estudo, no decorrer dessa investigação, nanopartículas monodispersas esféricas de maghemita, com comportamento superparamagnético nas curvas M vs H, foram obtidas por um procedimento simples, com a mesma combinação de reagentes descrita acima, exceto a ureia, em uma síntese do tipo one-pot, em solução amoniacal. Em virtude dos resultados positivos, essas sínteses também foram investigadas. A amostra obtida com seis horas de digestão apresentou uma variação de temperatura grande com a aplicação de campos magnéticos baixos, nos experimentos de hipertermia. Pelos resultados, ambas as amostras possuem potencial para aplicações em hipertermia magnética. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT The researches involving the synthesis and application of nanostructured magnetic systems in biomedicine have been intensified in recent decades, due to the potential specificity of these systems in particular. The studies, however, were limited to spherical shapes, instead of anisotropic ones. Distinct behavior between anisotropic and isometric magnetic nanoparticles are expected in a biological environment, so that the use of these systems in biomedical applications (in vivo and in vitro), although poor explored, has interesting perspectives. Therefore, the aim of this study is the development of new nanostructured magnetic systems based on elongated nanoparticles of magnetite (Fe3O4) and maghemite (-Fe2O3) for biomedical applications. The synthesis of nanoparticles was realized by coprecipitation of Fe2+ and Fe3+ in alkaline medium at 100 °C. In order to achieve the most appropriate system for the purposes, the influence of reaction time; nature of counter ions; ratio of Fe (II) and Fe (III); and nature of the base on the nanoparticles properties were investigated. The results showed that the combination FeSO4.7H2O, FeCl3.6H2O and urea in the proportion of Fe(II):Fe(III) = 1:2 was the most suitable for obtaining rod-shaped elongated magnetite nanoparticles. These nanoparticles showed ferromagnetic behavior in M vs H curves and a large temperature variation with the application of high magnetic fields, in the hyperthermia experiments. Although was not the aim of this study, in the course of this investigation, monodisperse spherical maghemite nanoparticles, showing superparamagnetic behavior in M vs H curves, were obtained by a simple procedure, with the same combination of reagents described above, except urea, in an one-pot synthesis, in ammoniacal solution. Given the positive results, these syntheses were also investigated. The sample obtained with six hours of digestion showed a large temperature variation with the application of low magnetic fields in the experiments of hyperthermia. The results showed that both samples have potential for applications in magnetic hyperthermia.

In the present study the effect of relative humidity (RH) during spin-coating process on the structural characteristics of cellulose acetate (CA), cellulose acetate phthalate (C-A-P), cellulose acetate butyrate (CAB) and carboxymethyl cellulose acetate butyrate (CMCAB) films was investigated by means of atomic force microscopy (AFM), ellipsometry and contact angle measurements. All polymer solutions were prepared in tetrahydrofuran (THF), which is a good solvent for all cellulose esters, and used for spin-coating at RH of (35 ± 5)%, (55 ± 5)% or (75 ± 5)%. The structural features were correlated with the molecular characteristics of each cellulose ester and with the balance between surface energies of water and THF and interface energy between water and THF. CA, CAB, CMCAB and C-A-P films spin-coated at RH of (55 ± 5)% were exposed to THF vapor during 3, 6, 9, 60 and 720 min. The structural changes on the cellulose esters films due to THF vapor exposition were monitored by means of AFM and ellipsometry. THF vapor enabled the mobility of cellulose esters chains, causing considerable changes in the film morphology. In the case of CA films, which are thermodynamically unstable, dewetting was observed after 6 min exposure to THF vapor. On the other hand, porous structures observed for C-A-P, CAB and CMCAB turned smooth and homogeneous after only 3 min exposure to THF vapor.

Neste trabalho foi apresentada uma nova rota, bastante promissora, para síntese de materiais nanoestruturados a partir de precursores dispersos em matriz inerte, utilizando altas pressões para coibir processos difusivos. O sistema selecionado para o estudo sistemático foi o Aerosil, que consiste de grãos nanométricos de sílica recobertos com grupos metila em diferentes concentrações. Trata-se de um sistema comercial, de baixo custo, que apresenta dispersão em nível atômico de material carbonáceo na matriz inerte de sílica. Além disso, apresenta a vantagem adicional da matriz de sílica poder ser facilmente removida após o processamento em altas pressões através de ataque químico com ácido fluorídrico. Foram realizados experimentos na faixa de 1,25 a 7,7 GPa e temperaturas entre 1000 e 1500 °C. As amostras foram analisadas por microespectroscopia Raman e microscopia eletrônica de transmissão para a caracterização das fases carbonáceas formadas. As amostras processadas em 1,25 e 2,5 GPa para diferentes valores de temperatura e tempos de processamento apresentaram espectros Raman particularmente interessantes, com pico D significativamente intenso e estreito (ID/IG ~ 6 e FWHM ~ 25 cm-1). Estas características, de acordo com a literatura, indicam a presença de nanografenos, os quais eram produzidos, até agora, apenas a partir de bombardeamento de íons em planos grafênicos micrométricos ou por rotas químicas que não produzem amostras puras. A ideia central desse trabalho é impedir a formação de grandes emaranhados de átomos de carbono durante a pirólise de precursores orgânicos, especialmente hidrocarbonetos, através de dois artifícios: (1) o isolamento de pequenos grupos de moléculas em matriz nanométrica inerte, especialmente na superfície dos nanogrãos dessa matriz, e (2) o uso de alta pressão para restringir movimentos dos átomos de carbono pela eliminação de espaços livres e redução de difusão, enquanto permite a saída de átomos de hidrogênio os quais, pelo seu pequeno tamanho, podem difundir mais facilmente pela estrutura da matriz. Desta forma, o efeito da temperatura neste processo de pirólise seria principalmente de permitir a quebra das ligações do hidrogênio e sua posterior eliminação via difusão pela matriz, ficando os átomos de carbono impedidos de grandes movimentos e, portanto, da formação de arranjos espaciais muito diferentes da sua configuração original. Assim, em havendo um recobrimento da superfície de nanogrãos de sílica por grupos metila, o resultado final seria justamente uma estrutura planar de átomos de carbono. Como a pressão desfavorece a presença de vazios, nanografenos seriam formados. O tratamento térmico posterior das nanoestruturas, à pressão ambiente, revelou que elas são estáveis até ~700 °C. A partir desta temperatura, o espectro Raman corresponde a picos D e G alargados, provavelmente devido à minimização de energia de contorno (borda), com o encurvamento dos nanografenos através da formação de pentágonos. A estrutura resultante seria semelhante a do carbono amorfo. In this work it was presented a new route to synthesize carbon nanostructures based on the dispersion of precursor materials inside an inert matrix processed under high pressure to inhibit the diffusion mechanisms. The selected system investigated was Aerosil, a low cost commercial material containing carbon atoms dispersed at atomic level as methyl groups chemically attached to the surface of the silica grains of nanometric size. In addition, the silica matrix can be easily removed after the pyrolysis under high pressure by chemical etching with fluoridric acid. The experiments were performed from 1,25 to 7,7 GPa in the temperature range from 1000 e 1500 °C. Raman spectroscopy and transmission electron microscopy were used to characterize the samples. The Raman spectra of the samples pyrolised at 1,25 and 2,5 GPa at different temperatures showed remarkable features such as a very intense and narrow D peak (ID/IG ~ 6 and FWHM ~ 25 cm-1). According to the literature, these features are related to nanographenes, produced, up to now, only by ion bombardment of large graphene sheets, creating nanometric regions, or by chemical routes that usually ended up introducing impurities in the graphene samples. The main idea of this work is to prevent the formation of large entanglements of carbon atoms during the pyrolysis of organic precursors, especially hydrocarbons, by: (1) isolating small groups of molecules inside an inert nanometric matrix, especially at the surface of nanometric size grains of the matrix, and (2) using high pressure to inhibit the movement of the carbon atoms, eliminating voids and minimizing the diffusion. The elimination of the hydrogen atoms by diffusion is allowed due to their reduced size. The effect of high temperature in this process would mostly be related to the elimination of hydrogen through diffusion by the matrix, while preventing carbon atoms to do large movements and, therefore, to form large aggregates very different from their original configuration. As a consequence, considering a uniform coating of methyl groups at the surface of the silica grains, the result of the pyrolysis under high pressure would be a planar structure of carbon atoms. Since high pressure inhibit the formation of voids, nanographene sheets would be formed in-between the silica grains. The annealing of the carbon nanostructures at atmospheric pressure revealed that they were stable up to ~700 °C. For higher temperatures, the Raman spectrum contained large D and G bands, similar to amorphous graphite, probably due to the minimization of the energy related to the dangling bonds at the rim of the nanographenes. This minimization should possibly be related to the bending of the graphene sheets through the formation of pentagons.

Neste trabalho, investigamos o comportamento da emissão de fotoluminescência (PL) e a evolução estrutural de diferentes sistemas de nanopartículas em função dos parâmetros utilizados em sua obtenção. O mecanismo básico de emissão de PL desses sistemas torna possível enquadrálos em dois grupos básicos. No primeiro caso (Ge implantado em SiO2 e Si implantado em Si3N4), a origem da PL emitida é devido à presença de centros de defeitos radiativos localizados majoritariamente na interface das nanopartículas com a matriz. No segundo (Tb e Eu implantados em SiO2), a PL tem sua origem em transições eletrônicas de níveis atômicos dos íons de Terras Raras implantados. Para o sistema de nanopartículas de Ge imersas em SiO2, íons de Ge foram implantados com uma energia de 120 keV em um filme de SiO2 de 320 nm de espessura, mantido a uma temperatura constante entre RT e 350 ℃. A fluência implantada foi de 0,3 a 2,2 x 1016 Ge/cm². Posteriormente, as amostras foram submetidas a um tratamento térmico a 900 ℃ em uma atmosfera de N2 por 15 a 120 min, para a formação das nanopartículas bem como a passivação dos defeitos presentes no óxido, produzidos durante a implantação. Como consequência, duas bandas de PL foram observadas, uma centrada em 310 nm e a outra, com uma intensidade de PL muito superior à primeira, em 390 nm. Dentre as diferentes combinações de fluência e temperatura de implantação e tempo de recozimento, foi observado que a maior intensidade de PL obtida foi das amostras implantadas a 350 ℃ com 1,2 x 1016 Ge/cm² e recozidas por 2 h. Nessas condições, a intensidade de PL obtida foi cerca de 4,5 vezes superior a resultados publicados anteriormente. Medidas de microscopia eletrônica de transmissão (TEM) revelaram que, nessas condições, foram formadas nanopartículas com um tamanho médio menor que as obtidas através da implantação a temperatura ambiente RT. Medidas de espectroscopia por retroespalhamento de Rutherford (RBS) evidenciam que os átomos de Ge implantados não difundem significativamente para as interfaces, apesar do recozimento a alta temperatura ao qual as amostras foram submetidas, no entanto, é observado um pequeno estreitamento no perfil de concentração, devido à nucleação das nanopartículas durante o recozimento. Com relação ao sistema de Si em Si3N4, íons de Si foram implantados em um filme de Si3N4 de 340 nm de espessura, com uma energia de 170 keV, com os substratos mantidos a uma temperatura constante entre RT e 400 ℃. A fluência implantada variou de 0,5 a 2,0 x 1017 Si/cm². Posteriormente, as amostras foram submetidas a tratamentos térmicos em uma faixa de temperaturas de 350 a 900 ℃, em diferentes atmosferas (N2, Argônio e forming gas) e por tempos que variaram de 15 a 120 min. A intensidade máxima de PL foi obtida para amostras implantadas com 1 x 1017 Si/cm² a 200 ℃ e recozidas a 475 ℃ por tempos de 30 a 120 min. Os resultados das medidas de TEM indicam a presença de nanopartículas de Si amorfo em toda a extensão do filme. No que diz respeito ao sistema de Terras Raras (Tb e Eu) implantados em SiO2, os íons foram introduzidos na matriz pela implantação realizada a uma energia de 100 keV e uma fluência de 3 x 1015 íons/cm², mantendo a temperatura do substrato entre RT e 350 ℃. Mesmo em amostras como implantadas (sem recozimento) foi observada uma intensa emissão de PL. Medidas de TEM revelaram a formação de nanopartículas para as amostras implantadas a quente. Posteriormente, as amostras foram tratadas termicamente por 1 h em atmosferas de N2, O2 e argônio em uma faixa de temperaturas de 500 a 800 ℃. Medidas de PL mostram que a temperatura de recozimento ideal é 500 ℃ para ambos os tipos de íons implantados. Para o Tb, a melhor temperatura de implantação foi 200 ℃, e a atmosfera de recozimento não influiu nos resultados observados. Para o Eu, a temperatura de implantação não teve papel significativo na PL após os recozimentos. Todavia, a atmosfera de recozimento teve um papel chave. Amostras implantadas em N2 apresentaram uma larga banda de emissão de PL (de 370 a 840 nm). Para amostras recozidas em O2, uma larga banda de emissão na região do azul-verde foi observada, junto com linhas de emissão na região do vermelho. Medidas de PL a baixas temperaturas revelaram a influência da temperatura da amostra na intensidade da PL. In the present work, we have studied the photoluminescence (PL) emission and the structural properties of two kinds of systems. In the first one (Ge implanted in SiO2 and Si implanted in Si3N4), the PL has its origin in radiative states localized mainly on the interface between the nanoparticles and the matrix. In the second one (Tb and Eu implanted into SiO2), the PL has its origin in the electronic transitions of the atomic energy levels of the implanted rare-earth ions. For the Ge in SiO2 system, Ge was implanted in a 320 nm SiO2 film with an energy of 120 keV and at temperatures ranging from RT up to 600 ℃. The implanted fluence was varied from 0.3 up to 2.2 x 1016 Ge/cm². In order to create the nanostructures, a 900 ℃ anneal was performed with times ranging from 15 to 120 min. As a consequence, two PL bands were observed, one at 305 nm and the second one with a much higher yield at 385 nm. From the different combinations of implanted fluence, implantation temperature and annealing time, we have observed that the most intense PL yield was obtained when the implantation temperature was of 350 ℃, the implanted fluence of 1.2 x 1016 Ge/cm² and the annealing time of 2 h. Under these conditions, the obtained PL yield was 4.5 times larger than the ones obtained at RT implantation. Transmission electron microscopy (TEM) observations indicate that under these conditions, smaller nanocrystals were obtained in comparison with the ones implanted at RT. The RBS results show that the Ge atoms do not diffuse significantly, despite the high temperature of annealing that the sample was submitted. However, a narrowing of the Ge distribution was observed as a result of the clustering process. Concerning the Si in Si3N4 system, the Si excess was introduced in a 340 nm thick Si3N4 matrix by a 170 keV implantation, performed at different temperatures, with fluences of 0.5 to 2 x 1017 Si/cm². The annealing temperature was varied between 350 and 900 ℃ in order to form the Si precipitates. PL measurements show the existence of two superimposed bands centered around 760 and 900 nm. The maximum PL yield was obtained at the following conditions: fluence of 1 x 1017 Si/cm², implantation temperature of 200 ℃, annealing temperature of 475 ℃. TEM observations show the formation of amorphous Si nanoclusters and their evolution with the annealing temperature. Concerning rare-earth ions (Tb and Eu) implanted in SiO2, the ions were introduced in the matrix by a 100 keV implantation performed at different temperatures, with a fluence of 3 x 1015 ions/cm². The as-implanted samples already present a strong PL emission, even before the thermal treatments. Also, nanoparticles were formed during the hot implantation process without further annealing, as revealed by TEM measurements. The annealing was performed for 1 h in atmospheres of N2, O2 or Ar, with temperatures that varied between 500 and 800 ℃. PL measurements show that the optimal annealing temperature is 500 ℃ for both types of ions. For Tb, the optimal implantation temperature was 200 ℃, and the annealing atmosphere did not influenced on the final results. For Eu, the implantation temperature did not play a significant influence in the PL after the thermal annealing. However, the annealing atmosphere played a key role. Samples annealed in N2 presented a broad PL band, ranging from 370 up to 840 nm. For samples annealed in O2, a broad PL band in the blue-green region was observed, together with emission lines in the red region of the spectra. Low temperature PL measurements show the influence of the sample temperature on the PL intensity.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais Por ser um importante processo térmico, a ebulição nucleada, é ainda motivo de inúmeras pesquisas as quais buscam tanto a intensificação do processo quanto o melhor entendimento dos mecanismos que o regem. O estudo, sobre o efeito das nano-estruturas aplicadas à ebulição nucleada, é motivado por pesquisas anteriores utilizando nanofluido, cujos resultados indicam modificações superficiais e consequente intensificação do processo. O experimento de ebulição foi realizado à temperatura de saturação da água (100°C), utilizada como fluido de trabalho e à pressão atmosférica. Como superfície de aquecimento foram usadas nano-estruturas compostas por substrato de Constantan com deposições de molibdênio, obtido pelo método de "Sputtering" e maguemita, pelo processo de evaporação (ebulição). As amostras foram caracterizadas através das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM) e ensaio de molhabilidade. Os resultados obtidos com as nano-estruturas foram comparados aos do substrato de Constantan, considerado como amostra padrão e ao substrato rugoso, produzido com um processo de lixamento do mesmo material. Verificou-se que as nano-estruturas aumentaram a molhabilidade da superfície, em especial as deposições de maguemita, e por consequência incrementaram os valores de fluxo de calor crítico. Por outro lado, o coeficiente de transferência de calor foi melhorado apenas para altos fluxos. As amostras do Substrato rugoso apresentaram características hidrofóbicas e obtiveram elevada melhora do coeficiente térmico. Because it is a thermal process of great importance, the nucleate boiling, is still reason of numerous studies both for the intensifying of the process as a better understanding the mechanisms that govern it. The study on the effect of nano-structures applied to nucleate boiling, is motivated by previous research using nanofluid, the results indicated surface modifications and the consequent intensification of the process. The experiment was performed at the boiling temperature of water saturation (100 ° C), used as the working fluid and atmospheric pressure. As heating surface were used nano-structures composed of Constantan with substrate deposition of molybdenum, obtained by the method of Sputtering and maghemite through the process of evaporation (boiling). Samples were characterized through the techniques of scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM) and wetting test. Results obtained with the nano-structures were compared to the substrate Constantan, regarded as the standard sample and substrate rough, produced with a process of grinding the same material. Was found that the nanostructures increased wettability of the surface, especially deposition maguemita, and consequently increased the values of critical heat flux. On the other hand, the coefficient of heat transfer was improved only for high flows. Substrate samples had rough hydrophobic characteristics and obtained high thermal coefficient improved.

This Letter reports an investigation on the optical properties of copper nanocubes as a function of size as modeled by the discrete dipole approximation. In the far-field, our results showed that the extinction resonances shifted from 595 to 670 nm as the size increased from 20 to 100 nm. Also, the highest optical efficiencies for absorption and scattering were obtained for nanocubes that were 60 and 100 nm in size, respectively. In the near-field, the electric-field amplitudes were investigated considering 514, 633 and 785 nm as the excitation wavelengths. The E-fields increased with size, being the highest at 633 nm.

International audience; A new betadiketonate ligand displaying a trimethoxysilyl group as grafting function and a diketone moiety as complexing site (TTA-Si = 4,4,4-trifluoro-2-(3-trimethoxysilyl)propyl)-1-3-butanedione (C4H3S)COCH[(CH2)3Si(OCH3)3]COCF3) and its highly luminescent europium(III) complex [Eu(TTA-Si)3] have been synthesized and fully characterized. Luminescent silica-based hybrids have been prepared as well with this new complex grafted on the surface of dense silica nanoparticles (28 (+/-3 nm) or on mesoporous silica particles. The covalent bonding of Eu(TTA-Si)3 inside the core of uniform silica nanoparticles (40 (+/- 5 nm) was also achieved. Luminescence properties are discussed in relation to the europium chemical environment involved in each of the three hybrids. The general methodology proposed allowed high grafting ratios and overcame chelate release and tendency to agglomeration, and it could be applied to any silica matrix (in the core or at the surface, nanosized or not, dense or mesoporous) and therefore numerous applications such as luminescent markers and luminophors could be foreseen.

Orientador: Flavio Leandro de Souza. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2012.

Financiadora de Estudos e Projetos In this work, ferroelectric domain structure was investigated by Piezoresponse Force Microscopy (PFM). To this, an Atomic Force Microscope (AFM) has been modified to use it as PFM at room temperature and at high temperatures. Ferroelectric ceramics were used in the as bulk ceramic samples of Pb(Zr0,40Ti0,60)O3 (PZT 40/60) and (Pb0,79La0,21)TiO3 (PLT 21) produced by conventional methods. Nanostructured materials of Pb(Zr0,40Ti0,60)O3 (PZT 40/60) and Pb(Zr0,20Ti0,80)O3 (PZT 20/80) prepared respectively by sputtering and oxide precursors method were also studied. In a bulk ceramic PZT 40/60 was observed patterns of ferroelectric domain in twins configuration and built a three-dimensional model of its structure. The behavior of the polarization through the domain walls of 90o and 180o was investigated and widths of domains walls were estimated to be about 29 nm and 75 nm, respectively. In nanostructured samples PZT 40/60 and PZT 20/80, piezoelectric hysteresis remaining cycles, obtained by local measurements on different grains, shown a strong influence between the crystallographic orientation and the remanent polarization in each grain. Studies of polarization reorienting performed by ferroelectric lithography PFM revealed that the vertical component of the polarized material depends only on the vertical direction of the applied electric field, while the component parallel to the surface of the sample depends on the movement of the tip on its surface. This allows a procedure to control the orientation of these two components in the material. It was accompanied by images of PFM developments ferroelectric domains of ceramic PLT 21 (TC ~ 125oC) at high temperatures. The surface of the sample showed ferroelectric characteristics even at temperatures of 142°C. The results showed that the intensity of the polarization in the regions with a domain pattern decreases with increasing temperature. Neste trabalho, investigou-se em nanoescala a estrutura de dominios ferroeletricos por Microscopia de Piezoresposta (PFM). Para isto, um Microscopio de Forca Atomica (AFM) foi modificado para usa-lo como PFM em temperatura ambiente e em altas temperaturas. Foram utilizadas ceramicas ferroeletricas nas formas de corpos ceramicos de Pb(Zr0,40Ti0,60)O3 (PZT 40/60) e (Pb0,79La0,21)TiO3 (PLT 21) produzidas por metodos convencionais. Os materiais nanoestruturados de Pb(Zr0,40Ti0,60)O3 (PZT 40/60) e Pb(Zr0,20Ti0,80)O3 (PZT 20/80) preparados, respectivamente, por RF-Sputtering e pelo metodo dos precursores oxidos tambem foram estudados. Na ceramica de PZT 40/60, foi observado o padrao de dominios ferroeletricos na configuracao de twins e construido um modelo tridimensional de sua estrutura. O comportamento da polarizacao atraves das paredes de dominios de 180o e 90o foi investigado e as larguras das paredes de dominios foram estimadas em cerca de 29 nm e 75 nm, respectivamente. Nas amostras nanoestruturadas de PZT 40/60 e PZT 20/80, ciclos remanescentes de histerese piezoeletrica obtidos por medidas locais sobre diferentes graos revelaram uma forte influencia entre a orientacao cristalografica e a polarizacao remanescente em cada grao. Estudos da reorientacao da polarizacao realizados por litografia ferroeletrica em PFM revelaram que a componente vertical da polarizacao no material depende apenas do sentido vertical do campo eletrico aplicado enquanto que a componente paralela a superficie da amostra depende do movimento da ponteira sobre sua superficie. Isto permitiu estabelecer um procedimento para controlar a orientacao destas duas componentes no material. Foi acompanhada por imagens de PFM a evolucao dos dominios ferroeletricos da ceramica de PLT 21 (TC ~ 125oC) em altas temperaturas. A superficie da amostra apresentou caracteristicas ferroeletricas mesmo na temperatura de 142oC. Os resultados mostraram que a intensidade da polarizacao nas regioes com um padrao de dominios diminuiu com o aumento de temperatura.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2011. Na busca pela fabricação de nanodispositivos uma das grandes áreas de atuação foca no trabalho com filmes finos e ultrafinos. Essa dissertação visa propor e validar um processo de fabricação e caracterização de filmes ultrafinos baseados na técnica Layer-by-Layer para aplicações em dispositivos nanométricos. A proposta nasce para enriquecer e organizar trabalhos com filmes ultrafinos do Laboratório de Dispositivos e Circuitos Integrados (LDCI). A metodologia proposta é aplicada a uma série de materiais e equipamentos disponíveis a fim de criar filmes mono-camada e multi-camada orgânicos e junção híbrida. Dentre os materiais utilizados estão os polímeros PEDOT:PSS, PPy, PEI, PVS e PMMA, os contatos de Au e FTO, os equipamentos Sputtering, Microscópio de Varredura por Sonda e UV-Vis. As comparações realizadas visam enriquecer a discussão e ponderar a real utilização dos materiais em outras aplicações. _____________________________________________________________________________ ABSTRACT On the path of nanofabrication the work with thin-films and ultra thin-films became a great focal point. This dissertation aims to propose and validate an ultra thin-films fabrication and characterization process based on the Layer-by-Layer technique for nanodevices applications. It seeks to improve and organize the ultra thin-film line of work done by the Integrated Circuits and Devices Laboratory (LDCI). The proposed methodology is applied to a series of materials and available equipments intending to create mono-layer and multi-layer organic films and also a hybrid junction. Among the items used in this project are the polymers PEDOT:PSS, PPy, PEI, PVS and PMMA, also the Au and FTO contacts and some equipments as the Sputtering, Scanning Probe Microscope and UV-vis. The comparisons aspire to upgrade all discussions and to deliberate the real utilization of these materials in other applications.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2011. Fluidos magnéticos, ou ferrofluidos, ou ainda líquidos magnéticos, são materiais originais pois reúnem, ao mesmo tempo, o magnetismo e a fluidez, o que vem inspirando sua aplicação em tecnologias de ponta, incluindo a biomedicina. A investigação de suas propriedades se torna de fundamental importância para o design de amostras a serem empregadas em cada caso específico. Do ponto de vista físico-químico, os ferrofluidos constituem uma dispersão coloidal ultraestável de nanopartículas magnéticas à base de ferritas do tipo mineral espinélio. A redução drástica da dimensão do material magnético em sua forma bulk para a escala nanométrica introduz efeitos de tamanho finito e de superfície, implicando em novas propriedades físicas e químicas. Este trabalho de dissertação de mestrado procura evidenciar a reatividade e fenômenos eletrocinéticos das nanopartículas magnéticas carregadas que constituem um ferrofluido, no seio da dispersão e na interface eletrodo/dispersão, à luz dos diversos tipos de equilíbrios iônicos aquosos já descritos na literatura para soluções verdadeiras. As amostras investigadas neste trabalho foram inicialmente sintetizadas utilizando a metodologia bottomup e analisadas do ponto de vista químico, estrutural e morfológico, com as técnicas de AAS, difração de raios-X e microscopia de alta resolução, respectivamente, evidenciando o modelo núcleo/superfície de composição. Apresentamos os resultados e discussões de medidas experimentais que evidenciam a reatividade das nanopartículas magnéticas em termos de equilíbrios químicos do tipo ácido-base de Brönsted-Lowry, de complexação e de oxidação/redução na interface nanopartícula/dispersão. Fenômenos eletrocinéticos de oxidação/redução eletródicos envolvendo a nanopartícula magnética foram evidenciados através das análises de curvas corrente vs. potencial (curvas i×E) obtidas pela técnica de voltametria de onda-quadrada (SWV) e curvas corrente vs. tempo (curvas i×t) obtidas pela técnica coulométrica. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT Magnetic fluids or ferrofluids, or magnetic liquids are a genuine material because they bring together, at the same time, the magnetism and fluidity, which has inspired their application in advanced technologies, including biomedicine. The investigation of their properties becomes of fundamental importance for the design of samples to be used in each specific case. From the physicochemical point of view, the ferrofluids are ultrastable colloidal dispersion of magnetic nanoparticles based on spinel ferrites type like. The drastic dimension reduction of the magnetic material from bulk to nanometric size introduces finite size and surface effects, resulting in new physical and chemical properties. This master thesis work seeks to demonstrate the reactivity and electrokinetic phenomena of charged magnetic nanoparticles of ferrofluid, within the dispersion and the interface electrode / dispersion, using the various types of aqueous ionic equilibria described in the literature for true solutions. The samples investigated in this work were first synthesized using a bottom-up methodology and analyzed from the chemical, structural and morphological point of view, with the techniques of AAS, X-ray diffraction and transmission electron microscopy, respectively, evidencing a core/shell model of chemical composition. We present the results and discussions of experimental measurements that show the reactivity of the magnetic nanoparticles in terms of chemical equilibria of Brönsted-Lowry type, complexation and oxidation/reduction at the interface nanoparticle/dispersion. Electrokinetic phenomena of electrodic oxidation/reduction involving the magnetic nanoparticle was evidenced through the analysis of current vs. potential curves (curves i × E) obtained by the technique of square-wave voltammetry (SWV) and current vs. time curves (curves i × t) obtained by the coulometric technique.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2011. Elaboramos nanopartículas magnéticas à base de ferritas de manganês com diâmetros médios entre 3,3 – 9,0 nm, por coprecipitação hidrotérmica em meio alcalino. Difratrogramas de raio-x e Microscopia Eletrônica de Transmissão são confrontados e confirmam que os nanocristais, de forma aproximadamente esférica, apresentam estrutura cristalina do tipo espinélio. Essas nanopartículas são dispersas em meio ácido graças a uma estratégia núcleo-superfície, que permite proteger as partículas contra a dissolução. O objetivo desse trabalho é a investigação da barreira de anisotropia dessas nanopartículas por técnicas experimentais. Em baixas temperaturas medidas de magnetometria, mais particularmente, da temperatura de bloqueio, do campo de anisotropia e da dependência térmica do campo coercivo, permitem uma análise cruzada da barreira de anisotropia. Em temperatura ambiente, efetuamos medidas de birrefringência magneto-induzida, em campos cruzados. Todas as medidas foram realizadas em soluções diluídas no sentido de investigar a propriedade individual de cada partícula. Os resultados obtidos indicam que a ordem de grandeza da constante efetiva é duas vezes maior que a constante de anisotropia magneto-cristalina da ferrita de manganês. Ainda, o valor determinado aumenta à medida que o tamanho das nanopartículas diminui, assim apontando para uma contribuição superficial da anisotropia magnética. Esta é caracterizada por uma constante KS cujo valor médio é encontrado entre 1,1×10-4 J/m2 e 3,9´10-4 J/m2. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT We elaborate magnetic nanoparticles based on manganese ferrite, with mean diameters between 3.3 nm and 9.0 nm, using hydrothermal coprecipitation in alkaline medium. Xrays diffractograms and transmission electron microscopy pictures are obtained and confirm that the nanocrystals are approximately spherical and present a spinel type crystalline structure. These nanoparticles are then dispersed in acidic medium thanks to a core-shell strategy that allows protecting the particles from the acidic dissolution. The aim of this work is to experimentally investigate the anisotropy barrier energy of these particles. At low temperatures, magnetometry measurements, more specifically, measurements of the blocking temperature, of the anisotropy field and of the thermal dependence of the coercive field, allow a crossed analysis of the barrier energy. At room temperature, we realized measurements of magneto-induced birefringence in crossed fields. All these measurements were done using dilute solutions in order to investigate an individual particle property. The results indicate that the order of magnitude of the effective anisotropy constant is two times larger than the value of the constant of magneto-crystalline energy for manganese ferrite. Moreover, the determined value increases as the nanoparticle size decreases, therefore indicating an enhanced surface contribution for the magnetic anisotropy. The later is then characterized by a surface constant KS, whose mean value is found to be between 1,1×10-4 J/m2 and 3,9´10-4 J/m2.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2011. Nanopartículas magnéticas apresentam muitas propriedades fascinantes. Por exemplo, seu tamanho é controlável, variando de poucos nanômetros a dezenas, podem ser cobertas com materiais orgânicos ou inorgânicos como metais ou moléculas biológicas para fazê-las interagirou ligarem-se a uma entidade biológica, podem ser manipuladas por um gradientede campo externo e podem gerar calor em um campo magnítico alternado. Portanto, nanopartículas magnéticas oferecem atrativas aplicações em potencial na biomedicina, como tratamentos de hipertermia, separaçãoo magnética, entrega dirigida de drogas e agentes de contraste para imageamento por ressonância magnética (MRI). Neste trabalho, voltamos a nossa atenção para mecanismos de aquecimento e fatores que infuenciam as nanopartículas sujeitas a campos magnéticos alternados, a m de aumentar a eficiência da magneto-hipertermia. Muitos fatores, como a amplitude e frequência do campo magnético alternado, tamanho das nanopartículas magnéticas, forma e estados de dispersão, tratamento da superfície e concentração de nanopartículas magnéticas são parâmetros que influenciam a magneto-hipertermia. Afim de investigar propriedades de um conjunto de nanopartículas, como fimes finos de multicamadas, nanocompósitos e ferro uidos, desenvolvemos um código FORTRAN baseado no método Monte Carlo. O sucesso desse código foi verifiado pela comparação de nossos resultados numéricos com soluções analíticas para o modelo de Ising bi- e tridimensional. Aplicamos também o método Monte Carlo em sistemas magnéticos descritos pelo modelo de Stoner-Wolfarth para obter loops de histerese e sua dependência com a temperatura. Também derivamos expressões analíticas de fatores de demagnetização e campos demagnetizantes em corpos elipsoidais (esferas e elipsoides) e n~ao elipsoidais (cilindros e prismas retangulares), para estudar os efeitos da forma na magneto-hipertermia. Além disso, desenvolvemos um método versátil para obter os campos demagnetizantes de nanopartículas com estrutura core-shell, sendo apresentados os resultados correspondentes. Finalmente, a perda de energia por ciclo de um campo magn ético linearmente polarizado e a taxa de perda específica (SLP, Speci c Loss Power) de partículas esféricas e esferoidais foram estudadas por meio da equação de Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) considerando a anisotropia de forma. Encontramos que a liberação de calor é fortemente dependente da forma das nanopartículas e da sua orientação em relação ao campo magnético aplicado. A SLP de nanopartículas de geometria esférica é maior que a de partículas esferoidais. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT Magnetic nanoparticles (MNPs) present many fascinating properties. For instance, they have controllable sizes ranging from a few nanometres up to tens of nanometres, they can be coated with either organic or inorganic materials such as metals or biological molecules to make them interact with or bind to a biological entity, they can be manipulated by an external magnetic eld gradient and they can generate heat in an alternating magnetic eld. Therefore MNPs o er many attractive potential applications in biomedicine such as hyperthermia treatments, magnetic separation, drug delivery and magnetic resonance imaging (MRI) contrast enhancement. In this work, we focus our attention on the heating mechanism and in uencing factors of MNPs in alternating magnetic elds in order to improve the e ciency of magneto-hyperthermia. As known, many factors such as the amplitude and frequency of alternating magnetic eld, magnetic particle sizes, shape and dispersion state, surface treatment and the concentrations of MNPs in uence hyperthermia. With the investigation of magnetic properties of an assemble of MNPs in view, such as multi-layered thin lms, nanocomposites and ferro uids, we have developed a FORTRAN code based on Monte Carlo method. The success of this code has been veri ed by comparison of our computation results with analytical solutions of the bi- and tridimensional Ising models. We have applied the Monte Carlo method also to magnetic systems described by the Stoner-Wolfarth model to obtain the hysteresis loops and its dependence with the temperature. Also, we have derived the analytical expressions of demagnetizing factors and demagnetizing elds in ellipsoidal (spherical and ellipsoidal MNPs) and nonellipsoidal (cylinders and rectangular prisms) bodies. In addition, we have developed a versatile method to obtain demagnetizing factors and demagnetizing elds of MNPs with core/shell structures, and the corresponding results are presented. Finally, the energy loss per cycle of linearly polarized magnetic eld and speci c loss power (SLP) of spherical and spheroidal particles have also been studied by means of Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) equation taking into account the uniaxial and form anisotropies. We nd that the heat output is strongly dependent on the shape of MNPs and orientation of the particles in relation to the applied eld. The SLP of NMPs with spherical geometries is greater than that of the spheroidal particles.

Financiadora de Estudos e Projetos In this work it was used an electronic tongue constituted by ultrathin films of distinct materials deposited on gold interdigitated electrodes. According to the impedance measurements taken, it was tested if the device is able to differentiate highly diluted liquid systems. Solutions highly diluted and dynamically prepared were made at the laboratories of Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (USP) by Profa. Dra Marilisa Guimarães Lara. Experimental data acquisition was conducted by blind tests measurements involving samples with the same active principle (belladona) at distinct molar concentrations. We have made a comparison between conventional measurements taken at 1 kHZ and tan  values in addition to, in some cases, the tan  results favour the samples correlation throughout the Principal Component Analysis technique, by which it was possible the distinction of highly diluted solutions, with a good statistical correlation of the systems analysed. Moreover, it was made an in-situ impedance investigation during the growth of the layer-by-layer films used as sensing units, aiming a better comprehension of the fabrication process of these films onto interdigitated electrodes. Neste trabalho utilizamos uma língua eletrônica , constituída por filmes ultrafinos de diferentes materiais depositados sobre eletrodos interdigitados de ouro. De acordo com as medidas de impedância realizadas foi verificado se este tipo de dispositivo apresenta sensibilidade para diferenciar sistemas líquidos altamente diluídos. As soluções ultradiluídas e dinamizadas utilizadas neste trabalho foram preparadas nos laboratórios da Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (USP) pela Profa. Dra. Marilisa Guimarães Lara. A aquisição dos dados experimentais foi realizada por meio de medidas elétricas em testes cegos envolvendo amostras com o mesmo insumo ativo (beladona) em diferentes níveis de concentração molar. Realizamos uma comparação entre medidas convencionais obtidas em 1 kHz e valores associados à tan (), sendo que, em alguns casos, os resultados de tan  favoreceram a correlação de amostras através da técnica de Análise de Componentes Principais, através da qual foi possível diferenciarmos as soluções ultradiluídas, com boa correlação estatística dos sistemas analisados. Adicionalmente, foi realizada uma investigação de impedância in-situ durante o crescimento dos filmes automontados utilizados como unidades sensoriais, com o objetivo de melhor compreender o processo de fabricação desses filmes sobre os eletrodos interdigitados.

Universidade Federal de Minas Gerais In this study the development of environmental sensors began from the fabrication of nanoestrutured films obtained by the technique of Layer-by-Layer (LbL). The films of obtaining a nanocomposite material composed of polyaniline (PAni) and montmorillonite clay nanoparticles using the technique mentioned above, allows a detailed study and essential for this work, wich are for subject to various characterizations, wich include ultraviolet visible spectroscopy (UV-vis), Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) and Raman, scanning electron microscopy (SEM), is used to visualize the morphological construction of LbL films, X-ray diffraction (XRD), wich allows for characterization and molecular atomic arrangements in solids, atomic interplanar distance and determination of crystal structure, this study uses the technique to check the spacing and thickness of the films and built specially for characterizing the intercalation of polymer and clay in order to get results showing the intercalation of polymer precisely the spaces of lamellar clay. The electrochemical sensor developed here is intend to apply for environmental control in order to detect contaminants in water, such as heavy metals (copper, lead and cadmium). The evaluation of these sensors that are made from nanostructured PAni films and nanoparticles of clay is made from the electrochemical detection by cyclic voltammetry and improved method of stripping square wave voltammetry, for such contaminants in samples of knows concentrations. The LbL films made in this work show quite interesting results, highlighting the partial intercalation of PAni in the interlamelar spaces of Clay (characterized by XRD) and the heavy metal detection by voltammetry. O desenvolvimento de sensores ambientais iniciou-se a partir da fabricação de filmes nanoestruturados obtidos através da técnica de automontagem camada por camada (LbL, do inglês Layer-by-Layer). Os filmes fabricados a partir da obtenção de um material nanocompósito composto de polianilina (PAni) e nanopartículas de argila montmorilonita através da técnica LbL motivaram esse trabalho. Esses filmes foram submetidos às espectroscopias na região do ultravioleta visível (UV-vis), no infravermelho (FTIR, do inglês Fourier Transformed Infrared Spectroscopy) e Raman, microscopias eletrônica de varredura (MEV), difração de raio-X (DRX), que permite caracterizações aos arranjos atômicos e moleculares em sólidos, além de verificar a estruturação das camadas de polímero e argila, a fim de obtermos resultados que comprovem a intercalação do polímero nos espaços interlamelares da argila. O sensor eletroquímico aqui desenvolvido tem como finalidade a aplicação para controle ambiental, a fim de detectar metais pesados (cobre, chumbo e cádmio). A avaliação destes sensores obtidos de filmes nanoestruturados de PAni e nanopartículas de argilas é feito a partir da detecção eletroquímica por voltametria cíclica, além de medidas de voltametria de redissolução por onda quadrada, realizadas em soluções de concentrações conhecidas. Os filmes LbL fabricados neste trabalho apresentaram resultados bastante interessantes, principalmente no que diz respeito a intercalação parcial da PAni nos espaços interlamelares da argila (caracterizada por DRX) e a detecção dos metais pesados por voltametria.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Nesse trabalho foram desenvolvidos vários dispositivos orgânicos nano e micro-estruturados baseados em moléculas de 4-dimetil amino azobenzeno-2-carboxílico (Vermelho de metila - VM), Fulureno C 60(subscrito), nanocompósitos de Aluminio/Nanotubos de Carbono (AL/NC) e os polímeros: Poli(3, 4-etileno dioxitiofeno)-poly(stireno sulfonato) - PEDOT-PSS e Poli (3-hexiltiofeno) - P3HT. Estes dispositivos são: Memória volátil, sensores de vapor de combustível, sensor termo-piezoresistivo e fotocélulas, que foram manufaturados por meio de centrifugação, gotejamento e deposição química de vapor, onde resultaram em dispositivos com geometria planar ou camada por camada. Foram realizadas caracterizações morfológicas, óticas, elétricas e térmicas nos dispositivos, que resultaram em: (a) memória volátil com um tempo de retenção do bit de 4,5 s, curvas características de corrente vs tensão com razões de pico-vale de 8:1 sob tensão elétrica positiva e 1:1 sob tensão elétrica negativa com condutividades de 10- 4(sobrescrito) S/m (estado OFF) para 10-³ S/m (estado ON) à temperatura ambiente; (b) sensores de vapor combustível com características de resistores químicos com sensibilidade para etanol e gasolina comrcial sobre concentrações de 26,25 ppm; (c) sensor termo-piezoresistivo com relação polinomial entre temperatura e resistência elétrica, relação linear entre pressão e resistência elétrica com precisão maior do que um termopar do tipo K quando comparados a um termômetro de mercúrio à temperatura ambiente; (d) fotocélulas com melhor desempenho quando dopadas por vermelho de Metila com eficiências quânticas acima de 0,04%, potência real de 0,27 e eficiência na conversão de potência de 2,0%. Esses resultados indicam que os dispositovos eletrônicos desenvolvidos apresentaram um bom desempenho quando alguns dos seus parâmetros foram comparados aos similares orgânicos. In this work, several nano and microstructured organic devices were developed based on molecules of 4-dimethyl amino azobenzene-2-carboxylic acid (Methyl Red – VM), C60 Fullerene, nanocomposite of Aluminum/Carbon Nanotubes (Al/NC) and polymers: Poly(3, 4- dioxithiophene ethylene)-poly(sulfonate stireno) – PEDOT-PSS and poly(3-hexiltiofeno) – P3HT. These devices are volatile memory, fuel sensors, thermal-piezoresisitive sensor and photocells, which were manufactured by spin-coating, drop casting and chemical vapor deposition, resulting in devices with planar or layer by layer geometry. Morphological, optical, electrical and thermal characterizations were performed on devices, resulting: (a) volatile memory with a bit retention time of 4.5 s, the characteristic curves of current vs. voltage with peak-valley ratios of 8: under a 10:1 voltage positive and negative electrical energized with electrical conductivity of 10-4 S / m (OFF state) to 3.10 S / m (ON) at room temperature, (b) fuel sensors like chemiresistor sensors characteristics with sensitivity to ethanol and gasohol in concentrations of 26.25 ppm, (c) thermal-piezoresistive sensor with polynomial relationship between temperature and electrical resistance, linear relationship between pressure and electrical resistance, more accurate than a K type thermocouple when compared to a mercury thermometer at room temperature, (d) photocells with better performance when doped by Methyl Red showed quantum efficiencies up to 0.04%, real power at 0.27 and power conversion efficiency of 2.0%. These results indicate that electronic devices developed showed a better performance in comparison to similar organics.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-14Bitstream added on 2014-06-13T20:55:49Z : No. of bitstreams: 1 ribeiro_b_me_guara.pdf: 3513331 bytes, checksum: c356674974d9d1db4ef22d6a6637cd7d (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A incorporação de nanotubos de carbono (CNT) em matrizes poliméricas pode originar materiais com propriedades superiores aos compósitos tradicionais, principalmente quando são consideradas propriedades térmicas, elétricas e tribológicas. Nesse sentido, o presente trabalho tem como objetivo o estudo das cinéticas de cristalização e de degradação de compósitos nanoestruturados de PA 6,6/ CNT. A obtenção dos compósitos nanoestruturados utilizados neste estudo foi realizada a partir da técnica de mistura em solução, onde foram obtidos filmes contendo poliamida 6,6 (PA 6,6) reforçada com CNT em quantidades de 0,1, 0,5, e 1,0% em massa. As análises por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X foram utilizadas com o intuito de avaliar a qualidade da dispersão dos CNTs na matriz polimérica, bem como as propriedades cristalográficas do compósito nanoestruturado obtido. O estudo cinético de cristalização dos compósitos nanoestruturados foi realizado por meio da técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC) sob condições isotérmicas e não-isotérmicas (dinâmicas). Já o estudo da degradação térmica dos compósitos nanoestruturados de PA 6,6/CNT foi realizado utilizando-se de análises termogravimétricas em atmosfera de nitrogênio a diferentes taxas de aquecimento. Os resultados mostram que a adição de nanotubos de carbono na poliamida reduz o expoente de Avrami, afetando o processo de cristalização do material. A partir das curvas de TGA obtidas, foi utilizado o modelamento matemático de Ozawa-Wall-Flynn para a determinação dos parâmetros cinéticos de degradação. Neste estudo, os resultados mostram que a adição de CNTs em até 0,5% em massa aumentou a estabilidade térmica da poliamida The carbon nanotubes incorporation into polymeric matrices can generate materials with superior properties when compared to the traditional composites, mainly when are considered thermal, electrical and tribological properties. In this way, this work presents as aim the PA 6.6/CNT nanostructured composites crystallization and degradation kinetics study. The mixing solution technique was used to obtain the nanostructured composites studied in this work. Thus, PA films were produced with amounts of 0.1, 0.5, and 1.0 wt% CNT. Analyses by using scanning electron microscopy and X-ray diffraction were performed in order to evaluate the CNTs dispersion quality in polymeric matrix, as well as the obtained nanostructured composite crystallographic properties. The nanostructured composites crystallization kinetic study was performed using the differential scanning calorimetry (DSC) under isothermal and non-isothermal (dynamic) conditions. The study of thermal degradation for PA 6.6/CNT nanostructured composites was performed by thermogravimetric analysis in nitrogen atmosphere at different heating rates. The results have showed that the addition of carbon nanotubes in polyamide reduces the Avrami exponent, affecting the crystallization process of the material. O-Z-W mathematical modeling was applied to the TGA results in order to calculate the degradation kinetic parameters. In this study, the results show that the CNTs addition in up to 0.5wt% increased the thermal stability of polyamide

Orientadora: Profa. Dra. Marcela Mohallem Oliveira Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia - PIPE. Defesa: Curitiba, 25/02/2011 Bibliografia: fls. 109-123 Área de concentraçao: Engenharia e ciencia de materiais Resumo: O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de novos nanocompósitos constituídos por nanotubos de carbono, nanopartículas de prata e polianilina, obtidos em rota única de síntese, onde o AgNO3 é o agente oxidante para a formação da polianilina, sendo consequentemente reduzido à prata metálica. Dessa forma, a polianilina e as nanopartículas de prata foram sintetizadas oncomitantemente. Várias amostras foram sintetizadas, com variação na concentração dos reagentes (anilina, AgNO3 e HNO3). Todas as amostras obtidas neste trabalho foram caracterizadas através do uso das técnicas de difratometria de raios x, espectroscopia Raman, espectroscopia no infravermelho, análise termogravimétrica, voltametria cíclica e microscopia eletrônica de transmissão. Os resultados obtidos indicaram a formação dos nanocompósitos com características e morfologias diferentes em cada caso. Abstract: The present work aimed to develop new ternary nanocomposites consisting of carbon nanotubes, silver nanoparticles and polyaniline obtained in one pot synthesis. In this procedure, AgNO3 is the oxidizing agent for the polyaniline formation, is therefore reduced to metallic nanoparticulate silver. Thus, polyaniline and silver nanoparticles were synthesized simultaneously, which allows a very intimate contact between components. Several samples were synthesized with variation in reagent concentration (aniline, AgNO3 and HNO3). Samples were characterized by x-ray diffraction, Raman and infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, cyclic voltametry and transmission electron microscopy. The results indicated the formation of nanocomposites with different morphologies and characteristics which were found to be ependent on synthesis conditions in summary.

Mestrado em Engenharia de Materiais O principal objectivo do presente trabalho consiste na preparação de nanoreservatórios inorgânicos baseado em hidróxidos duplos lamelares (LDHs) para intercalação de espécies activas, nomeadamente inibidores de corrosão. LDHs são conhecidos como estruturas inorgânicas constituídas por camadas de hidróxidos de catiões metálicos com carga positiva compensada pela presença de aniões e moléculas de água no espaço entre as referidas camadas. A característica mais importante deste material é a sua capacidade de permuta aniónica. Neste trabalho os LDHs foram preparados de acordo com duas metodologias: coprecipitação, e calcinação-rehidratação de LDHs comerciais. No caso dos LDHs obtidos por coprecipitação a intercalação de inibidores efectuou-se por reacção de permuta aniónica, enquanto que no caso de LDHs obtidos por calcinação-rehidratação, a intercalação do inibidor é intrínsica ao passo de rehidratação/reconstrução. Estrutura, morfologia e propriedades coloidais dos LDHs obtidos foram caracterizadas por difracção de raios-X (DRX), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), microscopias eletrónicas (SEM), dispersão dinâmica de luz (DLS), análise química (ICP-OES) e térmica (termogravimetria, TG). No caso de LDHs sintetizados por coprecipitação as condições de síntese, nomeadamente tratamento hidrotérmico, temperatura, pH e presença de surfactantes, foram optimizadas para obter LDHs com as características adequadas para incorporação em revestimentos anticorrosão (cristalinidade, tamanho das partículas). The main objective of the present work is the preparation of inorganic nanoreservoirs based on layered double hydroxides (LDHs) for intercalation of active species, namely corrosion inhibitors. Layered double hydroxides are known as structures consisting of positively-charged, mixed-metal hydroxide layers, between which balancing anions and water molecules are found. The most important feature of this material is its anion exchange ability. LDHs have been prepared by two methodologies: coprecipitation and calcinationrehydration of commercial LDHs. In the case of LDHs prepared by coprecipitation, the subsequent intercalation of corrosion inhibitors was performed by anion-exchange reaction, while in the case of calcination-rehydration the intercalation of inhibitor is intrinsic to rehydration/reconstruction step. Structure, morphology and colloidal properties of the resulting nanocontainers have been characterized using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared specroscopy FTIR, electron microscopies (SEM), dynamic light scattering (DLS), chemical (inductively coupled plasma optical emission spectrometry, ICP-OES) and thermal analysis (thermogravimetry, TG). In the case of LDHs synthesized by coprecipitation, the synthesis conditions, namely hydrothermal treatment, temperature, pH and presence of surfactant were optimized with the aim to obtain LDHs suitable for incorporation in anticorrosion coatings (crystallinity, particle size).

MELO, A. D. Q. Estudo da Utilização de Coacervatos de Polifosfato de Sódio na obtenção de Materiais com Nanoparticulas Metálicas e Magnéticas. 2011. 87 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. The preparation of nanoparticles of silver in sol of polyphosphate of sodium (solution and coacervate) is boarded considering excellent experimental parameters in the stage of metallic synthesis of nanoparticles of magnetic silver and nanoparticles of iron. For nanoparticles of silver the following experimental parameters had been evaluated: i) the effect of the concentration of the solution of poliphosphate of sodium in function of the silver concentration, II) more good molar reason agent reducer/silver with intention to optimize the best condition of attainment of nanoparticles, III) the effect of pH and IV) effect of the temperature in the behavior of nanoparticles. Additionally, the photoirradiation was tested the preparation of nanoparticles of silver for an alternative route that excuses the addition of reducing chemical agents. The preparation of nanoparticles magnetic followed the described procedure in the literature that is based on the co-precipitation. The following stage dealt with the attainment of coacervates with nanoparticles considering alterations in the traditional methodology of attainment of the coacervates for incorporation of nanoparticles. The influence of the type of cátion and anion in the structure of the salt that interacts with the polyphosphate chain was evaluated. For the both proposals it was possible to get metallic coacervates with nanoparticles of silver and magnetic coacervates with nanoparticles of iron. The size of metallic and magnetic particles in the coacervate was esteem through the refinement of the espectrum of X-Ray Diffraction with the aid of the equation of Schereer and showed to be agree with the presence of nanoparticles. For characterization of the systems vibrational, spectroscopic in the region of infrared was used, electronic spectroscopy, thermogravimetric methods, scanning eletronic microscopy, Mössbauer spectroscopy and analyses reological. A preparação das nanopartículas de prata nos sóis de polifosfato de sódio (solução e coacervato) é abordada considerando parâmetros experimentais relevantes na etapa de síntese de nanopartículas metálicas de prata e nanopartículas magnéticas de ferro. Para as nanopartículas de prata os seguintes parâmetros experimentais foram avaliados: i) o efeito da concentração da solução de polifosfato de sódio em função da concentração de prata, ii) melhor razão molar agente redutor/prata com o intuito de otimizar a melhor condição de obtenção das nanopartículas, iii) o efeito do pH e iv) efeito da temperatura no comportamento das nanopartículas. Adicionalmente, foi testada a preparação de nanopartículas de prata por uma rota alternativa a fotoirradiação que dispensa a adição de agentes químicos redutores. A preparação das nanopartírculas magnéticas seguiu o procedimento descrito na literatura que é baseado na co-precipitação. A etapa seguinte tratou da obtenção de coacervatos com as nanopartículas considerando alterações na metodologia tradicional de obtenção dos coacervatos para incorporação das nanopartículas. A influência do tipo de cátion e ânion na estrutura do sal que interage com a cadeia de polifosfato foi avaliada. Para as ambas propostas foi possível obter coacervatos com nanopartículas metálicas de prata e coacervatos com nanopartículas magnéticas de ferro. O tamanho das partículas metálicas e magnéticas nos coacervato foi estimado através do refinamento dos difratogramas de raios-x com o auxílio da equação de Schereer e mostrou ser condizente com a presença de nanopartículas. Para caracterização dos sistemas utilizou-se espectrocopia vibracional da região do infravermelho, espectroscopia eletrônica, análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia Mossbauer e análises reológicas.

Stabilized α-Ni(OH)2 nanoparticle modified fluorine doped tin oxide (FTO) electrodes were shown to be excellent glucose amperometric FIA sensors exhibiting high specific sensitivity (446 µA mM−1 cm−2), low limit of detection (3 µM) and high analytical frequency (128 analyses/hour). The electrodes were constituted by ∼20 nm nanoparticles and the limit of detection was only slightly improved in hydrodynamic as compared to diffusional conditions reflecting the enhanced surface area and the moderate heterogeneous electron transfer rates at the nanostructured α-Ni(OH)2/solution interface.

Neste trabalho foram estudadas correlações entre estrutura e propriedades de certos revestimentos baseados em filmes finos cerâmicos, mais especificamente carbeto de vanádio, nitreto de silício e nitreto de titânio sobre titânio. As condições e parâmetros de deposição dos filmes, tais como composição e fluxo dos gases reativos, temperatura do substrato e outras, foram variados para obter filmes com composições, densidades e espessuras convenientes. As características físico-químicas dos filmes foram determinadas mediante a utilização de um grande número de ferramentas analíticas, descritas no texto. A avaliação do comportamento mecânico, tribológico e de resistência à corrosão dos filmes também foram determinadas por um apreciável número de métodos, os quais são descritos em detalhes no texto. Os resultados indicam algumas correlações importantes entre dureza, resistência ao desgaste e resistência à corrosão por um lado, e composição, densidade real e estrutura cristalina, por outro lado. Da mesma forma, foi possível estabelecer fatos novos sobre a adesão de filmes finos a substratos de aço e o transporte de diferentes espécies químicas envolvidas através de estruturas TiN/Ti/aço nitretado. Perspectivas para a continuidade do trabalho de pesquisa aqui relatado são discutidas no capítulo de Conclusões. We report here on the investigation of correlations between structure and properties of certain coatings based on ceramic thin films, more specifically vanadium carbide, silicon nitride and titanium nitride on titanium. The films deposition conditions and parameters, such as the reactive gases compositions and flux, the substrate temperature during deposition and others, were varied in order to obtain films with convenient composition, density and thickness. The physicochemical characteristics of the films were determined by a large number of analytical techniques, as described in the text. The evaluation of the mechanical, tribologic, and corrosion behavior of the thin film coatings was also determined by a substantial number of techniques, all described in the text. The results indicate some important correlations between hardness, wear and corrosion resistance on one hand, and composition, real density, and crystalline structure on the other hand. In the same lines, it was possible to establish new facts about adhesion of thin film coatings on steel substrates and the transport of the involved chemical species across TiN/Ti/nitrided steel structures. The prospects for continuations of this work are discussed in the Conclusões chapter.

Neste trabalho foi desenvolvida e caracterizada a aplicação de plastificantes nos compósitos de Poli(hidroxibutirato) (PHB) com cargas de argila montmorilonita organofílica Cloisite 30B® em concentrações de 0,1, 1 e 3 % em peso. Os plastificantes utilizados foram Polietileno Glicol (PEG), Glicerol Etoxilado, Hexadecano, Óleo de Mamona Glicidil Éter, Óleo de Soja Epoxidado Acrilato e Dodecanodiol. As propriedades físico-químicas das composições estudadas foram analisadas através de ensaio de tração (ASTM 638), espectrometria de absorção na região do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), microscopia óptica (MO) e análise de micrografias em microscópio eletrônico de varredura (MEV). Os resultados indicaram que a presença dos plastificantes influencia diretamente na cristalinidade e na velocidade de cristalização da matriz de PHB. A exsudação dos plastificantes ocorreu acima de concentrações de 20% em massa, sendo possível visualizar no microscópio ótico as gotículas de plastificante sobre os esferulitos de PHB. A adição de plastificantes na matriz de PHB causou movimentos de deslizamento dos planos cristalinos do PHB, travando estes movimentos com a adição de 0,1 e 1% de Cloisite® 30B. A adição de 3% de Cloisite® 30B não causou o travamento do movimento de discordância da fase amorfo-cristalina do PHB. A presença da montmorilonita modificada (Cloisite® 30B) aumentou a estabilidade térmica do PHB, no entanto, a presença do surfactante utilizado no processo de modificação da argila provocou o aparecimento de um segundo pico do gráfico da análise térmica diferencial (DTA). This work was developed and characterized the use of plasticizers in poly (hydroxybutyrate) (PHB) composite with loads of montmorillonite organophilic Cloisite® 30B clay at concentrations of 0,1, 1 and 3% by weight. The plasticizers used were polyethylene glycol (PEG), glycerol ethoxylated, hexadecane, Castor Oil Glycidyl Ether, soybean oil epoxidised acrylate and Dodecanethiol. The physicochemical properties of the compositions were analyzed by tensile test (ASTM 638), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), optical microscopy (OM) analysis and Scanning electron microscopy (SEM). The results indicated that the presence of plasticizers influences directly on crystallinity and the speed of crystallization of PHB matrix. The exudation of plasticizers occur above concentrations of 20 wt%, being possible to see the droplets of plasticizer on PHB spherulites with the optical microscope. The addition of plasticizers in the PHB matrix caused gliding movements of the crystal planes of PHB, these movements are waging with the addition of 0.1 and 1% of Cloisite® 30B. The addition of 3% of Cloisite® 30B did not cause the crash of the movement of disagreement amorphous-crystalline phase of PHB. The presence of modified montmorillonite (Cloisite ® 30B) increased the thermal stability of PHB, however, the presence of the surfactant used in the process of modification of the clay gave rise to a second peak on the graph of the differential thermal analysis (DTA).

Nesta dissertação, foram investigadas as propriedades físico-químicas de filmes finos de óxido de alumínio (Al2O3). O Al2O3 foi depositado sobre substratos germânio (Ge) e silício (Si) por magnetron sputtering reativo, utilizando uma fonte DC pulsada, visando a produzir camadas com baixas quantidades de OH e H2O, em comparação àquelas produzidas pelo processo de deposição por camadas atômicas (ALD). Dados obtidos por espectroscopia de fotoelétrons (XPS) e perfis de concentração obtidos por reações nucleares ressonantes (NRP) evidenciaram a formação de uma camada de GeO2 sobre os substratos de Ge, durante o processo de deposição. Quando as amostras foram submetidas a tratamentos térmicos em atmosferas de Ar e forming gas, foi verificada a redução desse óxido. Foi observado que a camada de transição remanescente na interface é constituída essencialmente de germanatos de alumínio. O efeito dos principais contaminantes introduzidos pela técnica de ALD (água e/ou grupos hidroxila) foi investigado por meio de tratamentos térmicos em atmosferas de oxigênio (O2) e vapor d’água. Dados de NRP mostraram que a incorporação de O aumenta com a temperatura de tratamento e depende do gás empregado. Também observou-se que o O proveniente da fase gasosa interage fortemente com o substrato semicondutor de Ge, efeito não observado nas amostras de Si. Análises com técnicas por espalhamento de íons evidenciaram um aumento na concentração de Ge dentro da camada de Al2O3 e na superfície das amostras, efeito associado à oxidação do substrato de Ge. Essas observações podem ser explicadas pela dessorção de GeO resultante de reações químicas que ocorrem na interface dielétrico/substrato. In this dissertation, physico-chemical properties of aluminum oxide (Al2O3) thin films were investigated. Al2O3 was deposited by pulsed DC reactive magnetron sputter on Germanium (Ge) and Silicon (Si) substrates aiming at producing layers with reduced OH and H2O content, in comparison with those produced by the atomic layer deposition (ALD) process. Photoelectron spectroscopy (XPS) and nuclear reaction profiling (NRP) evidenced the formation of a GeO2 layer during deposition of thin film. Thermal annealing in Ar and forming gas atmospheres reduced the amount of this oxide layer. The remaining transition layer consisted essentially of aluminum germanates. The effects of the main contaminants introduced by ALD techniques (water and/or hydroxyl groups) could be probed by exposing as-deposited samples to water vapor or oxygen (O2) atmospheres. NRP revealed that O incorporation increases with the thermal annealing temperature and also depends on the employed atmosphere. We also found that O from the gas phase strongly interacts with the Ge semiconductor substrate, effect not observed in Si samples. Ion scattering analyses evidenced an increase of Ge concentration throughout the Al2O3 dielectric layer and on the sample surface, associated with the oxidation of the Ge substrate. These findings are explained by GeO desorption resulting from chemical reactions occurring at the dielectric/Ge interface.

Mestrado em Engenharia dos Materiais Os nanotubos de carbono (CNTs) apresentam uma estrutura composta por uma ou mais folhas de grafeno enroladas, formando uma estrutura cilíndrica. Estes alótropos de carbono são particularmente interessantes, não só do ponto de vista científico, mas também devido às suas propriedades únicas. Nas duas últimas décadas, os nanotubos de carbono têm sido uma das famílias de materiais nanoestruturados mais estudadas pela comunidade científica. Neste trabalho é apresentado um levantamento da produção científica em Portugal na área dos CNTs, a qual foi comparada com a produção mundial. A realização deste estudo preliminar, inédito a nível nacional, permitiu uma melhor compreensão do trabalho experimental. A síntese dos CNTs é feita com recurso à técnica de deposição química em fase de vapor num reactor de CVD feito por encomenda. Assim, mostra-se como produzir conjuntos de CNTs, com poucas paredes e alinhados verticalmente com a superfície do substrato, através de um método que apenas requer um fluxo de gases: etileno e hidrogénio a passarem por um filme de ferro a altas temperaturas. Estudou-se a influência dos seguintes parâmetros: concentração relativa do etileno e hidrogénio, fluxo total, temperatura e tempo de deposição no crescimento dos CNTs. A sua caracterização foi realizada com recurso às técnicas de elipsometria, microscopia de força atómica, microscopia electrónica, espectroscopia de Raman e termogravimetria. Carbon nanotubes (CNTs) are hollow cylinders made of rolled-up graphene sheets. These carbon allotropes are particularly interesting not only from a fundamental science perspective but also due to their exquisite properties. For the last two decades CNTs have been one of the most studied families of nanostructured materials. In this work, a survey of the Portuguese scientific output of the field is presented and compared to the worldwide panorama. This preliminary study, unprecedented at a national level, allows for a better understanding of the experimental work presented. Here, the synthesis and characterization of CNTs by thermal chemical vapour deposition was achieved in a custom-made furnace. It is shown how to produce vertically-aligned mats of few-walled CNTs using a simple procedure that requires only a flow of ethylene and hydrogen gases passing on a film of Fe at high temperature. We studied the influence of the CNTs growth parameters, such as, the relative concentration of ethylene and hydrogen, total flow, temperature and deposition time. The CNTs were characterized by ellipsometry, atomic force microscopy, scanning electronic microscopy, transmission electronic microscopy, Raman spectroscopy and thermogravimetric analysis.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-10-01Bitstream added on 2014-06-13T20:14:08Z : No. of bitstreams: 1 gabrieljunior_s_me_ilha.pdf: 1458989 bytes, checksum: 61fbe8b93b56e59134558e478f7ab91e (MD5) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) O presente trabalho descreve a preparação, caracterização e as aplicações eletroanalíticas de silsesquioxanos e dendrímeros modificados suportados na superfície da sílica gel. A primeira etapa consistiu em ancorar o silsesquioxano ([H2N(CH2)3]8Si8O12) e o dendrímero Hexadecaamino Poli(propileno)imina (DAB-Am- 16) na superfície da 3-cloropropil sílica gel. Os materiais obtidos, SAC e SD, respectivamente, foram caracterizados pelas técnicas de Infravermelho (FTIR), RMN 29Si e 13C no estado sólido e Energia Dispersiva de Raios-X (EDX). A segunda etapa foi interagir o SAC e o SD com íons de Cu2+ e Ni2+ e posterior complexação com substâncias eletroativas, tais como: ferricianeto de potássio e nitroprussiato de sódio formando, dessa forma, os complexos binucleares: CuHCFSAC, NiHCFSAC, CuNPSAC, CuHCFSD, NiHCFSD e CuNPSD que foram caracterizados por Infravermelho (FTIR) e voltametria cíclica (VC). Os espectros na região do Infravermelho dos materiais supracitados exibiram freqüências próximas ou iguais a 2090 cm-1, atribuídas ao estiramento n(C N) característico do hexacianoferrato e nitroprussiato formados na superfície da SAC e SD. Utilizou-se estes materiais na construção do eletrodo de pasta de grafite os quais foram testados na oxidação eletrocatalítica de substâncias biologicamente importantes tais como a dipirona sódica e nitrito de sódio após um rigoroso estudo sobre o comportamento voltamétrico. O eletrodo de pasta de grafite contendo o CuHCFSAC exibiu dois pares redox com potenciais médios (Em) de: (Em)1= 0,29 V e (Em)2= 0,72 V vs Ag/AgCl (KCl =1.0 molL-1; v = 20 mV s-1) ambos atribuídos aos processos redox Cu(I)/Cu(II) e [Fe(II)(CN)6]4- / [Fe(III)(CN)6]3-, respectivamente, valores estes bem próximos para o CuHCFSD. Os eletrodos de NiHCFSAC e NiHCFSD exibiram... This work describes the preparation, characterization and electroanalytical properties of modified silsesquioxanes and dendrimers supported onto the silica gel surface. The first step was to anchor the silsesquioxane [(H2N(CH2)3] 8Si8O12) and dendrimer Hexadecaamino Poly(propylene)imine (DAB-Am-16) onto the 3-chloropropyl silica gel surface. The materials obtained, SAC and SD, respectively, were characterized by infrared (FTIR), 29Si NMR and 13C solid state and Energy Dispersive X-ray (EDX). The second step was interact the SAC and SD with Cu2+ and Ni2+ ions and subsequent complexation with electroactive substances, such as: ferricyanide of potassium and sodium nitroprusside forming binuclear complexes: CuHCFSAC, NiHCFSAC, CuNPSAC, CuHCFSD, NiHCFSD and CuNPSD which were characterized by Infrared (FTIR) and cyclic voltammetry (CV). The spectra in the infrared region of the above materials exhibited frequencies near or equal to 2090 cm-1 assigned to stretching n(C N) characteristic of nitroprusside and hexacyanoferrate formed onto the SD and SAC surface. We used these materials in the construction of carbon paste electrode which were tested in the electrocatalytic oxidation of biologically important substances such as sodium dipyrone and sodium nitrite after a rigorous study about voltammetric behavior. The graphite paste electrode containing CuHCFSAC exhibited two redox couples with midpoint potentials (Em) of: (Em)1 = 0.29 V and (Em)2 = 0.72 V vs. Ag/AgCl (KCl = 1.0 mol L-1, v = 20 mV s-1) both assigned to the redox processes Cu(I)/Cu(II) and [Fe(II)(CN)6]4- / [Fe(III)(CN)6]-3, respectively, values very near to the CuHCFSD. The electrodes of NiHCFSAC and NiHCFSD each exhibited two redox couples with midpoint potentials (Em): (Em)1 = 0.29 V and (Em)2 = 0.51 V vs Ag/AgCl (KCl = 1.0 mol L-1, v = 20 mV s- 1) both... (Summary complete electronic access click below)

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2010. Em ferrofluidos, bem como nos sistemas de soluções coloidais, tem havido um constante interesse sobre a estabilidade da dispersão, tanto teórica quanto experimental: sua estrutura, as interações entre partículas, e seu comportamento de fase. Em tais sistemas é essencial descrever o seu comportamento de fase em função de diferentes parâmetros que podem influenciar o alcance e as interações interpartículas. Na verdade a forma e a amplitude do potencial interpartículas podem ser ajustadas a partir de parâmetros como pH, força iônica, e a pressão osmótica. Além disso, durante a síntese de ferrofluidos é possível controlar esses parâmetros experimentais, bem como variar a fração molar das partículas ᶲ. Por conseguinte, soluções coloidais devem, portanto, levar ao mesmo tipo de diagramas de fase de sistemas atômicos: gás, líquido, fluido e fase sólida. A pressão osmótica π substitui a pressão P e a fração volumétrica em partículas ᶲ substitui o volume V. A fase gasosa corresponde a uma solução de baixa fração volumétrica, a fase líquida corresponde a uma solução densa, mas não organizada, e a fase cristalina é uma fase sólida organizada. Neste contexto, este trabalho concentra-se na elaboração de amostras de ferrofluido, utilizando a técnica de compressão osmótica, onde a dispersão coloidal é colocada na membrana ou saco de diálise que consiste de uma rede de celulose entrelaçada. O limiar de permeabilidade da membrana é entre 12.000 e 14.000 g/mol, o que corresponde a um diâmetro de poro de 25 Å. Assim, o saco de diálise é colocado dentro de um reservatório, considerado infinito; contendo um polímero neutro (PEG com massa molar Mw de 35000 u) e a pressão osmótica depende apenas da concentração do polímero e fixa o potencial químico. Ainda foram mantidos constantes parâmetros como pH e força iônica. A concentração em massa usada para definir a pressão osmótica é determinada a partir do PEG 35000. A fração volumétrica ᶲ em partículas foi determinada levando em consideração o modelo químico núcleo-superfície de composição das nanopartículas. Além disso, temos sido capazes de obter ferrofluidos com ᶲ entre 2 a 30%, apresentando fases fenomenológicas de gás, líquido e sólido. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT In ferrofluids as well as in the colloidal solutions systems, there has been a constant interest on the dispersion stability, both from theoretical and experimental: their structure, the interactions between particles, and their phase behavior. In such systems is essential to depict their phase behavior as a function of the different parameters that can influence the range and strength of interparticle interactions. Indeed the shape and the amplitude of the interparticle potential can be tuned by adjusting parameters such as pH, ionic strength, and the osmotic pressure. Moreover during synthesis method of ferrofluids it is possible to control these experimental parameters as well as to vary the molar fraction of particles ᶲ. Therefore colloidal solutions should thus lead to the same kind of phase diagrams as atomic systems: gas, liquid, fluid, and solid phases should exist. The osmotic pressure π replaces the pressure P and the volume fraction of particles ᶲ replaces the volume V. The gas phase corresponds to a solution of low volume fraction, the liquid phase corresponds to a dense but not organized solution, and the crystal phase is an organized solid phase. In this context we report the elaboration of concentrated ferrofluid samples, using the technique of osmotic compression, where the ferrofluid colloidal dispersion is placed in membrane bag that consists of a network of interwoven cellulose. The threshold of permeability of the membrane is between 12000 and 14000 g / mol, which correspond to a pore diameter of 25 Å. Thus the membrane bag is placed in a reservoir, considered infinite; containing a neutral polymer (PEG with a molar mass Mw of 35000 u) and the osmotic pressure depends only on the concentration of the polymer and fixes the chemical potential of water. Still has been kept constant parameters as pH and ionic strength. The mass concentration used to set the osmotic pressure is determined from the PEG 35000. The volume fraction of particles ᶲ was determined taking into consideration the chemical core/shell model of nanoparticle composition. Furthermore we have been able to obtain ferrofluids with ᶲ between 2 to 30%, presenting phenomenological phases of gas, liquid and solid.

The aim of this study was to investigate the capacity of the host dendrimer DAB-Am-16 as a drug carrier to reduce the time required for the encapsulated naloxonaxine to establish an irreversible covalent bond with μ 1 -opioid receptor (resulting in a pharmacologically selective effect). The efficacy of dendrimer-naloxonazine nanocomplex (DNC) was studied in antinociception induced by convulsions elicited by intraperitoneal (IP) administration of pentylenetetrazole, and analgesia was measured by the tail-flick test. We found that animals showed increased tail-flick latencies following convulsions. Furthermore, acute pre-treatment (10 minutes) with DNC, but not with naloxonazine alone, antagonized post-ictal analgesia in comparison with control pre-treatment. However, naloxonazine treatment 24 hours before PTZ decreased post-ictal antinociception, but DNC failed to antagonize tonic-clonic seizure-induced analgesia. In addition, according to Racine's index of seizure severity, naloxonazine, DAB-Am-16 dendrimer or DNC did not influence seizure severity when administered either 10 minutes or 24 hours before PTZ. From the Clinical Editor This study characterizes the effect of a dendrimer-naloxonazine complex on μ1 receptor-mediated post-ictal antinociception in an animal model of seizure disorder.