[pt] Se faz um estudo detalhado da produção de pontos quânticos de InAs crescidos sobre ligas de InGaAlAs que, por sua vez, são depositadas em substratos de InP de forma casada. Através da caracterização óptica e morfológica dos pontos quânticos obtém-se a dependência tanto da altura quanto da densidade dos pontos produzidos em função das condições de crescimento. Os pontos quânticos são produzidos em condições de crescimento variadas. A temperatura, o tempo de crescimento e a taxa de deposição são os parâmetros alterados de uma amostra para a outra. São utilizadas técnicas de microscopia de força atômica (AFM) e fotoluminescência (PL) para avaliar o efeito dos parâmetros de crescimento epitaxial sobre a qualidade óptica das estruturas obtidas, as alturas dos pontos quânticos nucleados, a homogeneidade e a densidade da distribuição resultante. É desenvolvida a otimização no processamento digital das imagens de AFM para obter melhores resultados em suas análises. São correlacionados e analisados os resultados obtidos em AFM como a altura e a densidade dos pontos quânticos e seus respectivos picos de emissão de PL. Finalmente foram feitas simulações dos níveis de energia dos pontos quânticos para correlacioná-las com os valores dos picos dos sinais de PL e as alturas dos pontos quânticos. / [en] A detailed study is performed of the production of InAs quantum dots grown on InGaAlAs lattice matched to InP. Performing the optical and morphological characterization of the quantum dots the dependence of the height and density of the quantum dots with the growth conditions is obtained. The quantum dots were produced under different growth conditions. Temperature, growth time and growth rate were changed from one sample to another. We use atomic force microscopy (AFM) and photoluminescence (PL) techniques to evaluate the effect of the growth conditions on the optical quality of the obtained structures, as well as the quantum dots heights, their homogeneity and density distribution. Image processing of AFM images was optimized to allow better accuracy in the analysis of quantum dot height. The AFM results, such as quantum dots height and density, were related and analyzed with their respective PL emission. Finally, simulations of the quantum dots energy levels were performed to correlate them with the quantum dots height and PL signal.

[pt] Neste trabalho são reportados o preparo, a caracterização e os estudos de luminescência de filmes do polímero 1,7-polioxepan-2-ona (policaprolactona, PCL) dopados com complexos trisacetilacetonatos (acac) de Terras Raras trivalentes (TR igual a Eu3 positivo, Gd3 positivo e Tb3 positivo). Os dados de microanálise de CHN evidenciaram que a fórmula geral para os compostos precursores é (TR(acac)3(H2O)3). Os espectros de absorção na região do infravermelho (FTIR) e os espectros Raman indicaram que a coordenação dos ligantes B-dicetonas aos íons TR3 positivo ocorre através dos átomos de oxigênio dos grupos carbonila. Os filmes de PCL foram dopados com (TR(acac)3(H2O)3) em concentrações de 1, 5, 10, 15 e 20 porcento (m/m). Os dados de FTIR e Raman evidenciaram a interação entre o polímero PCL e os B-dicetonatos de TR. As análises termogravimétricas indicaram o caráter anidro das matrizes poliméricas dopadas e melhoria da estabilidade térmica comparados aos complexos precursores. Os espectros de emissão dos sistemas PCL:Eu e PCL:Tb apresentam bandas finas características das transições intraconfiguracionais dos íons Eu3 positivo (5D0-7F0-4) e Tb3 positivo (5D4-7F6-0) que exibem as cores vermelha e verde, respectivamente. Além de supressão de luminescência por concentração, também foram observadas perdas de intensidade da emissão dos filmes ao longo do tempo. Os filmes dopados com Eu3 positivo apresentam maiores tempos de vida do nível emissor 5D0 e eficiências quânticas, indicando que o PCL participa no processo de transferência de energia ligante-metal e co-sensibiliza os íons TR3 positivo. / [en] In this work we report the preparation, characterization and the luminescence studies 1,7-polyoxepan-2-one (polycaprolactone, PCL) polymer films doped with trivalent Rare Earth (RE = Eu3 positive, Gd3 positive e Tb3 positive) trisacetylacetonate (acac) complexes. The CHN microanalysis data confirmed that the general formula for the precursor compounds is (RE(acac)3(H2O)3). The absorption spectra in the infrared region (FTIR) and Raman spectra indicated that the coordination of the B-diketone ligands to RE3 positive ions occurs through the oxygen atoms of carbonyl groups. The PCL films were doped with (RE(acac)3(H2O)3) at concentrations of 1, 5, 10, 15 and 20 porcento (w/w). FTIR and Raman data demonstrated the interaction between PCL polymer and rare earth B-diketonates. The thermogravimetric analysis indicated the anhydrous character of the doped polymer matrices and improvement of thermal stability, in comparison with the precursor complexes. The emission spectra of the PCL:Eu and PCL:Tb systems present characteristic narrow bands of the intraconfigurational transitions of Eu3 positive (5D0-7F0-4) and Tb3 positive (5D4-7F6-0), exhibiting red and green colors, respectively. In addition to concentration quenching of luminescence, losses of emission intensities were also observed over time. The Eu3 positive-doped films exhibit higher lifetimes of the 5D0 emitting level and quantum efficiencies, indicating that the PCL participates in the ligand–metal energy transfer process and co-sensitizes the RE3 positive ions.

[pt] A robustez do processo de preparação de pontos quânticos de grafeno (GQDs), utilizando uma abordagem bottom-up, e ácido cítrico (GQDs não funcionalizados) ou ácido cítrico/glutationa (GQDs dopados com N) como precursores, foram estudadas para avaliar variações nas propriedades ópticas desses nanomateriais em função das condições de preparo (massa de precursor, taxa de aquecimento e do meio hidro-esfoliante). Foram preparados três diferentes tipos de GQDs para comparar, principalmente, as respostas fotoluminescentes e a supressão desta pelo Fe3+. Os GQDs não funcionalizados apresentaram fotoluminescência intensa (comprimento de onda de excitação = 330 nm e comprimento de onda de emissão na faixa de 450-460 nm). Os GQDs preparados em meio básico apresentaram luminescência até quatro vezes maior (comprimento de onda de emissão na mesma região). Os GQDs-GSH apresentaram resposta luminescente até duas ordens de grandeza maior (comprimento de onda de excitação = 347 nm e comprimento de onda de emissão = 425 nm) e sua interação com Fe3+, usado como mediador para quantificação de ácido ascórbico (AA), produziu supressão do sinal original e deslocamento do comprimento de onda de emissão para 440 nm. A variação nas proporções de glutationa e ácido ascórbico não implicaram em diferenças significativas nas características gerais desses GQDs-GSH, apontando para a robustez das condições de preparação dos mesmos. A adição de Fe3+ (4,0 × 10-4 mol L-1) reduziu o sinal original pela metade, permitindo distinguir a recuperação do sinal causada pela adição de AA. As curvas analíticas normalizadas para AA apresentaram linearidade no intervalo de concentração entre 1,0 × 10-5 e 1,0 × 10-4 mol L-1. A análise de uma amostra real produziu recuperação afetada pela instabilidade do analito no ambiente de sonda. / [en] The robustness of graphene quantum dots (GQDs) production, using a bottom-up approach, using citric acid (non-functionalized GQDs) or citric acid/glutathione (N-doped GQDs) as precursors, were studied to evaluate variations in the optical properties of these nanomaterials as a function of the experimental conditions (precursor proportion, heating rate, and hydro-exfoliating medium). Three different types of GQDs were prepared to compare, mainly, the photoluminescent responses and their suppression by Fe3+. Non-functionalized GQDs showed intense photoluminescence (wavelength of excitation = 330 nm and wavelength of emission in the range of 450-460 nm). The GQDs prepared in basic condition medium showed luminescence property up to four times greater (wavelength of emission in the same region). The GQDs-GSH showed a luminescent response up to two orders of magnitude higher (wavelength of excitation = 347 nm and wavelength of emission = 425 nm), and their interaction with Fe3+, used as a mediator for the quantification of ascorbic acid (AA), produced suppression of the original signal and wavelength of emission shift to 440 nm. The variation in the proportions of glutathione and ascorbic acid did not imply significant differences in the general characteristics of these GQDs-GSH, pointing to the robustness of their preparation conditions. The addition of Fe3+ (4.0 × 10-4 mol L-1) reduced the original signal by half, allowing to distinguish the recovery of the signal caused by the addition of AA. The normalized analytical curves for AA showed linearity in the concentration range between 1.0 × 10-5 and 1.0 × 10-4 mol L-1. Analysis of a real sample produced recovery affected by analyte instability in the probe environment.

[pt] O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de métodos espectroanalíticos capazes de determinar indiretamente analitos de interesse biológico e farmacológico que possuem fraca atividade óptica no UV-vis (no caso, captopril, histamina e sulfato de canamicina). Embora muitos métodos para quantificar esses analitos estejam reportados, muitos dependem da derivatização química do analito, procedimento considerado complexo e trabalhoso para fazer tais analitos absorverem e emitirem no UV-vis. Por isso, a proposta de uso de pontos quânticos fotoluminescentes é interessante, pois permitem, em condições ajustadas, respostas analíticas que proporcionam a determinação indireta dos analitos de interesse em concentrações da ordem de até 10-8 mol L-1. A determinação do captopril foi proposta utilizando pontos quânticos de grafeno aminofuncionalizados com uso de glutationa (GQDs-amino). O captopril induziu a supressão e o deslocamento espectral (para o vermelho) da fotoluminescência da dispersão aquosa dos GQDs-amino. Por outro lado, quando Fe3+ foi usado como um mediador que gera uma supressão da fotoluminescência da dispersão de GQDs-amino, a adição de captopril restabelece a fotoluminescência original dos pontos quânticos. Em condições experimentais ajustadas, a magnitude da supressão ou de deslocamento espectral da fotoluminescência dos GQDs-amino pode ser relacionada com a concentração de captopril. Em ambos os casos, a resposta linearizada abrangeu três ordens de grandeza (10-6 a 10-4 mol L-1). Em contrapartida, a abordagem de restauração do sinal da sonda, previamente suprimida com Fe3+, também se mostrou útil do ponto de vista analítico. As abordagens propostas foram testadas com a determinação de captopril em amostras simuladas e em formulações farmacêuticas comerciais. O deslocamento 10 espectral a partir da sonda GQDs-amino e ativação/desativação da fotoluminescência utilizando GQDs-amino-Fe3+ resultou em recuperações satisfatórias, mostrando o potencial de detecção quantitativo do método. No estudo com a histamina, avaliou-se o comportamento fotoluminescente da dispersão aquosa de GQDs-amino na presença de histamina com interação mediada por diferentes íons metálicos. Os resultados revelaram que uma interação mais forte e seletiva existia na presença de Eu3+, Fe3+ e Cu2+. A sensibilidade das curvas de supressão de fotoluminescência normalizada (Ks) indicou uma interação dez vezes mais forte da histamina com a superfície dos GQDs na presença de Fe3+. A resposta linear observada nos GQDs-amino-Fe3+ (luminescência medida a 345/435 nm) abrangeu a concentração de histamina de 4,3 × 10-7 mol L-1 (limite de quantificação) até 3,2 × 10-5 mol L-1. A dispersão de GQDs-amino-Fe3+ foi usada como sonda na análise de amostras de atum após extração do analito em cartucho fase sólida catiônica. Os resultados analíticos foram estatisticamente semelhantes aos obtidos com um método baseado na cromatografia líquida com detecção fluorimétrica (após derivatização química da histamina). A determinação do sulfato de canamicina foi feita medindoo efeito que ela exerce sobre a fotoluminescência dos GQDs-amino associados às nanopartículas de ouro (AuNPs), que foram produzidas pela redução de AuCl4 com NaBH4 em uma dispersão aquosa de GQDs-amino (obtido pela pirólise de ácido cítrico e glutationa) contendo também o agente tensoativo catiônico CTAB. O sistema AuNPs-GQDs-amino-CTAB apresentou fotoluminescência suprimida, que foi amplificada na presença de canamicina. Sob condições experimentais ajustadas, a ampliação da fotoluminescência do nanomaterial em função da concentração de analito se mostrou linear e abrangeu três ordens de grandeza (10-7 a 10-5 mol L-1). O uso de extração em fase sólida com um cartucho empacotado com um polímero molecularmente impresso (seletivo para aminoglicosídeos) assegurou a seletividade nas determinações de sulfato de canamicina feitas em vacina da febre amarela e em formula� / [en] The objective of the present work was the development of spectroanalytical methods capable of indirectly determining analytes of biological and pharmacological interest that present inherent weak optical activity in UV-vis (in this case, captopril, histamine and kanamycin sulfate). Although many methods to quantify these analytes are reported, many of these depend on chemical derivatization, a procedure considered complex and laborious to promote UV-vis absorption and luminescence. Therefore, the proposed use of photoluminescent quantum dots is interesting since they allow, under adjusted conditions, analytical responses that allow the indirect determination of the analytes of interest in concentrations of the order of down to 10-8 mol L-1. The determination of captopril was proposed using graphene quantum dots aminofunctionalized using glutathione as a precursor (GQDs-amino). Captopril induced photoluminescence suppression and spectral red-shift from the aqueous dispersion of GQDs-amino. In contrast, when Fe3+ is used as a mediator, it generates a suppression of the photoluminescence of the GQD-amino dispersion and the addition of captopril restored the original photoluminescence of the quantum dots. In adjusted experimental conditions, photoluminescence suppression of the GQDs-amino, as a function of the captopril concentration, can be related both to the magnitude of the suppression and to the spectral shift. In both cases, the linearized response covered three orders of magnitude (10-6 to 10-4 mol L-1). In contrast, the probe signal restoration of the previously Fe3+ suppressed photoluminescent GQDs, also proved to be analytically useful. The proposed approaches were tested by the determination of captopril in simulated samples and in commercial pharmaceutical formulations. Spectral shift from the GQDs-amino probe and the photoluminescence on/off approach (using GQDs-amino-Fe3+ probe) resulted in satisfactory recoveries, showing the quantitative capability of the method. In the work concerning histamine, the photoluminescent behavior of the aqueous dispersion of GQDs-amino in the presence of this amino acid was studied in function of different interaction mediators (metal ions). The results revealed that strong and selective interaction existed in the presence of Eu3+, Fe3+ and Cu2+. The sensitivity of normalized photoluminescence (Ks) suppression curves indicated a ten-fold stronger interaction of histamine with the surface of GQDs in the presence of Fe3+. The linear response observed in the GQDs-amino-Fe3+ (luminescence measured at 345/435 nm) covered the histamine concentration of 4.3 × 10-7 mol L-1 (quantification limit) to 3.2 × 10-5 mol L-1. The GQDs-amino-Fe3+ was applied as a probe in the analysis of tuna fish samples after solid phase extraction (SPE) of the analyte using a cationic solid phase. The analytical results were statistically similar to those obtained with a method based on liquid chromatography with fluorimetric detection (after chemical derivatization of histamine). The determination of kanamycin sulfate was made by measuring the effect it exerts on the photoluminescence of gold nanoparticles (AuNPs) associated GQDs, that were produced by the reduction of AuCl4 with NaBH4 in an aqueous dispersion of GQDs-amino (obtained by pyrolysis of citric acid and glutathione) also containing the cationic surfactant CTAB. The AuNPs-GQDs-amino-CTAB system showed a suppressed photoluminescence, which was amplified in the presence of kanamycin. Under adjusted experimental conditions, the magnification of the photoluminescence of the nanomaterial as a function of the analyte concentration was linear and covered three orders of magnitude (10-7 to 10-5 mol L-1). The use of solid phase extraction with a cartridge packed with a molecularly imprinted polymer (selective for aminoglycosides) ensured selectivity in the determinations made in yellow fever vaccine and in veterinary pharmaceutical formulations. The analytical results were statistically similar to those obtained with an HPLC based method with fluorimetri

[pt] Uma sonda fotoluminescente do tipo turn-off foi avaliada para a detecção de Hg(2+) usando pontos quânticos de grafeno (GQDs). Diferentes nanopartículas de carbono fotoluminescentes foram preparadas usando a abordagem bottom-up, usando ácido cítrico ou ácido cítrico misturado com algum composto contendo enxofre (tioureia, tioacetamida ou glutationa). Dispersões desses GQDs foram comparadas em termos de comportamento fotofísico na presença de Hg(2+). Observou-se que as nanopartículas preparadas com ácido cítrico e tioureia (GQDs- TU) apresentaram melhor perfil de supressão fotoluminescente (resposta analítica) na presença de Hg(2+). As condições experimentais foram ajustadas para o melhor perfil de resposta e para obter os parâmetros analíticos de mérito. Um estudo para avaliar possíveis interferências na presença de outros íons de metais pesados além de íons alcalinos e alcalino-terrosos, comumente presentes em amostras de água natural. A curva analítica normalizada (concentração L0/L versus Hg(2+) foi linear (R(2) = 0,998) até 0,20 microgramas L(-1). O limite de quantificação (LOQ) foi de 10 microgramas L(-1) e o limite de detecção (LOD) foi de 3 microgramas L(-1) para o ensaio em batelada. Além disso, a estratégia proposta para a determinação indireta de Hg(2+) foi adaptada para um sistema de análise por injeção em fluxo (FIA). Após a otimização do ensaio, com a faixa linear cobrindo o intervalo até 900 microgramas L(-1) (R(2)= 0,999), os valores de LOD e LOQ foram 24 microgramas L(-1) e 80 microgramas L(-1), respectivamente. A recuperação na amostra simulada de água fortificada foi de 99,4 por cento mais ou menos 1,2. / [en] A photoluminescent turn-off probe was evaluated for the detection of Hg(2+) based on graphene quantum dots (GQDs). Different photoluminescent carbon nanoparticles were prepared using the bottom-up approach, with citric acid and with citric acid mixed with some sulfur compound (thiourea, thioacetamide or glutathione). Dispersions of these GQDs were compared in terms of photophysical behavoior in the presence of Hg(2+) . It was observed that the nanoparticles prepared with citric acid and thiourea (GQDs-TU) presented a better linear photoluminescent suppression (analytical response) in the presence of Hg(2+). Experimental conditions were adjusted to improve analytical response and to obtain analytical figures of merit. A study to evaluate potential interferences in the presence of other heavy metal ions and alkaline and alkaline-earth ions, commonly present in natural water samples. The normalized analytical curve (L0/L versus Hg(2+) concentration) was linear (R(2) = 0.998) up to 0.20 micrograms (L-1). The limit of quantification (LOQ) was 10 micrograms L(-1) and the limit of detection (LOD) was 3 micrograms L(-1) for the batch assay. In addition, the proposed strategy for indirect determination of Hg2+ was applied in a flow injection analysis system (FIA). After optimization of the assay, linear range covered a range up to 900 micrograms L(-1) (R(2) = 0.999) with LOD of 24 micrograms L(-1) and LOQ of 80 micrograms L(-1). The recovery in the fortified water sample was 99.4 percent.

[pt] O dissulfeto de molibdênio bidimensional (MoS2 2D) tem atraído significativa atenção devido às suas propriedades eletrônicas e ópticas únicas, tornando-se um material promissor para diversas aplicações, como dispositivos optoeletrônicos e sistemas de armazenamento de energia. Esta tese investiga métodos para aprimorar a emissão de fotoluminescência (PL) de MoS2 monocamada por meio de diferentes tratamentos. Os experimentos realizados visaram criar defeitos na estrutura cristalina de forma controlada, atacando o MoS2 2D com íons. As amostras foram obtidas via Deposição Química a Vapor (CVD). As alterações morfológicas e características eletro-ópticas foram avaliadas por Microscopia de Força Atômica (AFM), Espectroscopia Raman Ressonante e Espectroscopia de Fotoluminescência (PL). A primeira rodada de experimentos utilizou um tratamento de Plasma de Nitrogênio. Evidências de AFM da integridade da morfologia são apresentadas, embora o sinal de PL tenha sido significativamente atenuado para os parâmetros utilizados. A Espectroscopia Raman mostra uma evolução de características-chave à medida que defeitos são progressivamente criados, a saber, a Largura a Meia Altura (FWHM) dos modos vibracionais de segunda ordem 2LA(K) e 2LA(M). Posteriormente, um tratamento com feixes de íons de Hélio foi aplicado, levando a resultados positivos ao controlar o tempo e a energia do tratamento. Os espectros de emissão de fotoluminescência revelam que a intensidade do sinal foi aumentada em até duas vezes. Medidas de Raman Ressonante indicaram que a criação de defeitos foi controlada (com características de segunda ordem praticamente inalteradas). A análise de AFM demonstrou que não houve mudança da escala micrométrica devido aos tratamentos. Este tratamento constitui um método fácil para aprimorar a emissão de fotoluminescência de amostras de MoS2 monocamada crescidas via CVD para futuras aplicações em dispositivos. / [en] Two-dimensional molybdenum disulfide (2D MoS2) has gained significant attention due to its unique electronic and optical properties, making it a promising material for various applications, such as optoelectronic devices and energy storage systems. This thesis investigates methods to enhance the photoluminescence (PL) emission of monolayer MoS2 through different treatments. The experiments performed aimed to achieve this by creating defects on the crystal structure in a controlled manner, attacking the 2D MoS2 with ions. The samples were obtained via Chemical Vapor Deposition (CVD). The changes in morphology and electro-optical features were assessed via Atomic Force Microscopy (AFM), Resonant Raman Spectroscopy, and Photoluminescence (PL) Spectroscopy. The first round of experiments employed a Nitrogen Plasma treatment. AFM evidence of the integrity of the morphology is presented, although the PL signal was significantly quenched for the parameters used. Raman Spectroscopy shows an evolution of key features as defects are progressively created, namely the second-order 2LA(K) and 2LA(M) vibrational modes Full Width at Half Maximum (FWHM). Afterwards, a Helium ion beam treatment was applied, yielding positive results when controlling treatment time and energy. Photoluminescence emission spectra revealed the signal intensity was enhanced by up to a factor of 2. Resonant Raman measurements indicated a controlled defect creation was achieved (with practically unchanged second-order features). AFM analysis demonstrated no change in the micrometer scale dut to the treatments. This treatment constitutes a facile method for enhancing CVD grown monolayer MoS2 samples PL emission for future device applications.

[pt] s pontos quânticos de grafeno têm potencial para aplicações biológicas devido às suas propriedades ópticas e de tamanho nanométrico. Este estudo investigou por 28 dias (672 h) as interações de GQDs de diferentes precursores (ácido cítrico + ureia e ácido cítrico + tioacetamida) com biomoléculas modelo (albumina sérica humana - HSA) e DNA do timo de bezerro (ctDNA). Os GQDs-ureia mostraram estabilidade no diâmetro hidrodinâmico (12 nm) e carga superficial (-7 mV). Já os GQDs-tioacetamida apresentaram agregação progressiva de 5,0 nm iniciais para 22,7 nm após 28 dias, sem sedimentação devido à compensação de cargas preservando a dispersão coloidal. Ensaios revelaram supressão da fluorescência da HSA com aumentos na concentração dos GQDs. A constante de interação (Ki) GQDs-ureia oscilou inicialmente, estabilizando após 48 h. Para GQDs-tioacetamida houve menor flutuação de Ki ao longo de 672 h, indicando rearranjos conformacionais das biomoléculas com os GQDs antes do equilíbrio. A interação com o DNA, acompanhada por titulação absorciométrica no UV-Vis mostrou biointeração fraca de natureza hidrofóbica/eletrostática para ambos GQDs, com constantes de ligação aparentes (∼105 L mol−1). Ensaio com brometo de etídio revelou alterações na estrutura do DNA sem intercalação dos GQDs.Testes estatísticos confirmam a reprodutibilidade das interações dos GQDs com proteínas (HSA) e DNA no período de 28 dias (95 por cento de confiança). A estabilidade dos parâmetros de quantificação ao longo do tempo sugere a viabilidade dos GQDs como sondas analíticas após longos períodos de bioconjugação. Assim, o estudo apresenta bases metrologicamente sólidas para aplicação segura de GQDs em tecnologias biomédicas, expandindo o entendimento da relação tempo-estrutura-atividade nesses nanossistemas. / [en] Graphene quantum dots have potential for biological applications due to their optical properties and nanometric size. This study investigated for 28 days (672 h) the interactions of GQDs from different precursors (citric acid + urea and citric acid + thioacetamide) with model biomolecules (human serum albumin - HSA) and Calf thymus DNA (ctDNA). The GQDs-urea showed stability in hydrodynamic diameter (12 nm) and surface charge (- 7 mV). In contrast, GQDs-thioacetamide showed progressive aggregation from 5.0 nm initially to 22.7 nm after 28 days, without sedimentation due to charge compensation preserving colloidal dispersion. Tests revealed quenching of HSA fluorescence with increases in GQD concentration. The GQDs-urea interaction constant (Ki) fluctuated initially, stabilizing after 48 h. For GQDs-thioacetamide there was less fluctuation in Ki over 672 h, indicating conformational rearrangements of the biomolecules with the GQDs before equilibrium. Interaction with DNA monitored by UV-Vis photometric absorption titration showed weak bio-interaction of a hydrophobic/electrostatic nature for both GQDs, with apparent binding constants (∼105 L mol−1). Ethidium bromide assay revealed changes in DNA structure without intercalation of the GQDs. Statistical tests confirm the reproducibility of GQDs interactions with proteins (HSA) and DNA over 28 days (95 percent confidence). The stability of the quantification parameters over time suggests the viability of GQDs as analytical probes after long periods of bioconjugation. Thus, the study presents metrologically sound bases for the safe application of GQDs in biomedical technologies, expanding the understanding of the time-structure-activity relationship in these nanosystems.

[pt] Uma sonda fotoluminescente do tipo turn-on foi avaliada para a detecção de putrescina usando pontos quânticos de grafeno (GQDs). Diferentes nanopartículas de carbono fotoluminescentes foram preparadas usando a abordagem bottom-up, usando ácido cítrico como precursor, sozinho ou misturado com outros compostos contendo heteroátomos (N e/ou S) visando funcionalização da nanoestrutura. Observou- se que as nanopartículas preparadas com ácido cítrico e tioureia (GQDs-TU) apresentaram melhor perfil aumento da fotoluminescência (resposta analítica) na presença dessa amina biogênica. As condições experimentais foram ajustadas para o melhor perfil de resposta e para obter os parâmetros analíticos de mérito. No ensaio em batelada, a curva analítica normalizada (concentração L-L0 versus PUT) foi linear (R2 = 0,9498) até 90 mg L1 . O limite de quantificação (LOQ) foi de 15,1 mg L-1 e o limite de detecção (LOD) foi de 4,5 mg L-1 . Além disso, a estratégia proposta para a determinação indireta de putrescina foi adaptada para um sistema de análise por injeção em fluxo (FIA) a fim de aumentar a frequência analítica, diminuir os resíduos e automatizar a quantificação do analito. Após a otimização do ensaio, com a faixa linear cobrindo o intervalo até 50 mg L-1 (R2 = 0,9980), os valores de LOD e LOQ foram 3,0 mg L1 e 9,9 mg L-1 , respectivamente. / [en] A photoluminescent turn-on probe was evaluated for putrescine detection using graphene quantum dots (GQDs). Different photoluminescent carbon nanoparticles were prepared using a bottom-up approach, employing citric acid as a precursor, either alone or mixed with other compounds containing heteroatoms (N and/or S) for nanostructure functionalization. It was observed that the nanoparticles prepared with citric acid and thiourea (GQDs-TU) exhibited a more pronounced increase in photoluminescence (analytical response) when exposed to this biogenic amine. Experimental conditions were fine-tuned to optimize the response profile and obtain the analytical parameters of merit. In the batch assay, the normalized analytical curve (L-L0 concentration versus PUT) was linear (R2 = 0,9498) up to 90 mg L-1 . The limit of quantification (LOQ) was 15,1 mg L-1 and the limit of detection (LOD) was 4,5 g L-1 . Furthermore, the proposed strategy for the indirect determination of putrescine was adapted for a flow injection analysis (FIA) system to increase the analytical frequency, reduce waste, and automate analyte quantification. After optimization of the assay, with the linear range covering the range up to 50 mg L-1 (R2 = 0,9980), the LOD and LOQ values were 3,0 mg L-1 e 9,93 mg L-1 , respectively.

[pt] Esta dissertação de mestrado apresenta como proposta a investigação, a síntese e a caracterização de novos complexos baseados em terras-raras para aplicação em diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs). Para isto, três complexos beta-dicetonatos de Európio foram estudados. O foco da investigação consistiu nos dois novos complexos [Eu(hfac)3dpso] e [Eu(hfac)3dbso], sintetizado pelo nosso grupo, cuja principal diferença consistiu em avaliar o comportamento do complexo [Eu(hfac)3X], em função de dois ligante ancilares: dpso e dbso. O que poderá implicar na variação da absorção do complexo e também no processo de transferência de energia dos ligantes para o íon de Európio. Além disso, um terceiro complexo comercial [Eu(dbm)3phen] foi empregado com o objetivo de ser utilizado como referência para a fabricação e a otimização da arquitetura dos OLEDs. Estes complexos beta-dicetonatos com ligantes ancilantes coordenados por N ou O foram caracterizados através de diferentes técnicas (ótica, eletroquímica e morfológica), sob a forma de filmes finos e em pó. A partir do estudo e da otimização do OLED baseado no complexo [Eu(dbm)3phen] se chegou a arquitetura que apresentou um compromisso entre a performance do OLED e o grau de complexidade associado a fabricação. A camada emissora se baseou na técnica de codeposição, onde uma matriz Spiro-2CBP foi escolhida de tal forma que: 1) a energia possa ser transferida para o dopante, no caso, [Eu(dbm)3phen] e 2) que a mobilidade efetiva no transporte de portadores de carga aumente em relação a baixa mobilidade comum em complexos de beta-dicetonas. A arquitetura otimizada foi ITO/ MoO3(10nm)/TAPC(30nm)/ Spiro-2CBP:[Eu(dbm)3phen] (30nm, 10 porcento)/ TPBi(40nm)/LiF(0.1nm)/ Al(100nm). A partir desta arquitetura, foram fabricados os outros dispositivos OLEDs com os complexos [Eu(hfac)3dpso] e [Eu(hfac)3dbso]. Em estudo comparativo, de acordo com as medidas de eficiência fotométrica de corrente (EFC), verificou-se que o OLED baseado no complexo de [Eu(hfac)3dpso] apresentou uma eficiência superior ao OLED com [Eu(hfac)3dbso] apresentando um ganho de 7.5 porcento, para uma densidade de corrente em torno de 75mA/cm2. Em resumo, considerando os resultados dos OLEDs e também da disposição dos níveis de energia tripleto dos ligantes hfac, dbso e dpso, verifica-se que ambas indicam que o complexo [Eu(hfac)3dpso] apresente um melhor desempenho que o complexo [Eu(hfac)3dbso]. / [en] This master thesis presents as research, manufacture and characterization of new rare-earth-based complexes for application in light-emitting organic diodes (OLEDs). For this, three europium beta-dicetonated complexes were studied. The focus of the investigation was the two new complexes, [Eu(hfac)3dpso] and [Eu(hfac)3dbso], synthesized in our group, whose main difference was to evaluate the behavior of the complex [Eu(hfac)3X], as a function of two ancillary ligands: dpso and dbso. This may imply variations in the absorption of the complex and also in the process of energy transfer from ligands to the Europium ion. Also, a third commercial complex [Eu(dbm)3phen] was employed as a reference for the manufacture and optimization of OLED architecture. These beta-diketonated complexes with N or O coordinated binding ligands were characterized by different techniques (optical, electrochemical and morphological) in both thin film and powder form. From the study of OLED optimization based on the complex [Eu(dbm)3phen], the architecture that presented a compromise between the OLED s performance and the degree of complexity associated with its fabrication. The emitter layer was based on the co-deposition technique, where a Spiro-2CBP matrix was chosen because: 1) good energy transfer to the dopant, in this case [Eu(dbm)3phen] and 2) the effective charge mobility in the co-deposited layer is higher than the common mobility in beta-diketone complexes. The optimized architecture was ITO / MoO3 (10nm) / TAPC (30nm) / Spiro-2CBP: [Eu(dbm)3phen] (30nm, 10 percent) / TPBi (40nm) / LiF (0.1nm) / Al (100nm). From this architecture other OLEDs devices were fabricated with the complex [Eu(hfac)3dpso] and [Eu(hfac)3dbso]. The comparative study, according to the current efficiency measurements, found that the [Eu(hfac)3dpso] complex-based OLED had higher efficiency than the [Eu(hfac)3dbso] OLED with a gain of 7.5 percent for a current density of around 75mA /cm2. In summary, considering the OLED results and also the arrangement of the triplet energy levels of the hfac, dbso and dpso ligands, both imply that the [Eu(hfac)3dpso] complex has a better performance than the complex [Eu(hfac)3dbso].

[pt] O objetivo deste trabalho foi desenvolver métodos eficientes e reprodutíveis de crescimento de monocamadas de WS2, MoS2 e outras heteroestruturas verticais por deposição química em fase de vapor à pressão atmosférica (APCVD). A monocamada separada destes materiais tem grande importância na fabricação de novos dispositivos óticos e Nano eletrônicos. Dispositivos finos e de baixo custo necessitam temperaturas em torno de 800 graus celsius, o que é um problema para aplicações mencionadas acima. Nesta tese, nós propusemos uma nova rota usando APCVD para crescer monocamadas de MoS2 a 550 graus celsius, usando sódio como catalisador. Nós produzimos monocristais e poli cristais controlando a razão de precursores NaNO3/MoO3 e tempo de crescimento. Usando cálculos de primeiros princípios, mostramos que o sódio atua como centro de nucleação para o processo de síntese. A razão de precursores é crucial para diminuir a energia de formação e a temperatura de síntese. Cálculos de primeiros princípios e experimentos concordam que uma razão ideal é em torno de 0.3, proporcionando uma queda de 250 graus celsius na temperatura de crescimento. Nós investigamos as amostras crescidas por APCVD usando espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios-X, microscopia de força atômica, espectroscopia Raman, fotoluminescência e mediadas de transporte. Dicalcogenetos de metais de transição (TMD) dispostos em poucas camadas permitem-nos criar materiais e estudar novos fenômenos físicos. A sequência de empilhamento dos TMDs pode modificar suas propriedades opticas e elétricas. Também sintetizamos poucas camadas de MoS2 e WS2 usando APCVD. Duas e três camadas de WS2, MoS2 e suas heteroestruturas verticais foram caracterizadas através de geração de segundo harmônico (SHG). SHG mostra que as bicamadas crescidas com ângulos de rotação relativos de 0 grau e 60 graus possuem diferentes fases de empilhamento. O SHG do empilhamento bicamada com ângulo relativo de 0 graus aumentos, enquanto para amostras com empilhamento de 60 graus foi zerado. Este comportamento do SHG sugere que duas camadas de MoS2 ou WS2, quando empilhados a 0 graus não possuem simetria de inversão para 3R(AB) entre as camadas inferiores e superiores, enquanto as camadas de 60 graus possuem simetria de inversão (centrossimétricas) e possuem empilhamento na forma 2H(AA). Finalmente, dispositivos foram fabricados em amostras de boa qualidade para a investigação de sua performance elétrica. Os dispositivos mostram comportamento típico tipo-n e sua mobilidade foi estimada a partir das curvas de transporte. A dependência dos modos Raman das nossas amostras de heteroestruturas também foi estudada. Aplicando uma tensão nos dispositivos, o modo A1 mostrou um desvio para o azul e um novo modo surge em 410 cm-1, atribuídos defeitos (D) no cristal. / [en] The aim of this work was to develop reliable and repeatable methods for growing high-quality monolayer MoS2, WS2, and their vertical heterostructure by atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) technique. The monolayer of these materials have vital importance in the fabrication of new optical and nanoelectronic devices. Thin and low-cost devices have increased the demand for new synthesis processes. Usually, the synthesis requires temperatures around 800 Celsius degrees, which is an issue for applications mentioned above. In this thesis, we propose a new route using the APCVD technique to grow monolayers of MoS2 at 550 Celsius degrees mediated by sodium as a catalyst. We have produced single crystals and polycrystals by controlling the NaNO3/MoO3 precursor s ratio and growth time. Using first-principles calculations, we find out that sodium is the nucleation site of the growth process. The precursor s ratio is crucial to decrease the energy formation and the synthesis temperature. Firstprinciples calculations and experiments agree with the ideal precursor s rate of 0.3 and with the decrease of the synthesis temperature of 250 Celsius degrees. We investigated the CVD grown sample with X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, Raman spectroscopy, photoluminescence spectroscopy, and transport experiments. Few layers of TMDs allow us to create new materials and find new physical phenomena. The stacking sequence in few-layer TMDs can significantly impact on their electrical and optical properties.We also synthesized few layers of MoS2 and WS2 via APCVD. Two and three layers of MoS2, WS2, and their vertical heterostructures were characterized by second harmonic generation (SHG). The SHG shows that the layers in bilayers grow with 0 degrees or 60 degrees has different phase stacking. The SHG from 0 degrees stacked bilayer has increased when compared to monolayer, while the generated signal from bilayer with 60 degrees stacking is zero. This behavior of SHG suggests that the two layers of MoS2 or WS2 when stacked at 0 degrees have no inversion symmetry to 3R(AB) phase stacking between the top layer and the bottom layer. While when stacked with 60 degrees has inversion symmetry (Centrosymmetric) and have 2H(AA0) phase stacking. Finally, the devices were fabricated on good quality samples to investigate their electrical performance. The fabricated devices show typical n-type behavior and mobility was estimated by measuring transport curves. The dependence of Raman modes of our heterostructure device with electron doping was also studied. By applying a voltage across our device the A1 mode shows blueshift and a new mode emerges at ~ 410 cm-1, which is attributed to the defects (D) in the crystal.