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Application of molecular simulation techniques to the design of nanosystems

Rodríguez Ropero, Francisco 14 December 2009 (has links)
Nanotechnology is a multidisciplinary branch of science and technology that involves a widerange of different fields such as chemistry, materials science, physics or chemical engineeringwhose goal is the production of new functional materials and devicesthrough the control of their organization at the atomic and molecular scale.Nanotechnology has jumped from research laboratories to our daily life and today all theprogresses made in this field have been translated into direct applications in different fields being electronics and computer science and biomedicine, where the most striking advances have beendone.What differences nanotechnology from traditional chemistry and physics can be summarized inthree points: (i) Analysis and control of the matterat the atomic and molecular level focusing in individual atoms; (ii) the appearance of novel physical properties because of the nanoscopicdimensions; (iii) the possibility of generating new complex functional systems with novelproperties.Modeling and theory are becoming vital to designing and improving nanodevices. The intrinsicnature of nano and supramolecular scale that involves tens, hundreds and thousands of atomsmakes computational chemistry the perfect ally to design new devices and predict their properties. Computational chemistry provides the perfect tools to describe the electronic structureand the dynamic behavior, as well as the properties derived from them, through quantummechanics and classical mechanics formalisms.The suitability of such techniques in the design and improvement of nanodevices as well as theprediction of their properties is clearly proven throughout the four blocks in which this thesis isdivided:· Nanotubes based on natural peptide sequencesNanotubes have gained extensive interest because of their applicability in different fieldsranging from medicine to electronics. Among nanotubes, those based on natural peptidesequences taken from some natural proteins with a tubular or fibrillar motif are gaining abroad attention because of their high biocompatibility, the possibility of adding functionalitiesby tuning them and their potentiality to self-assemble. The enhancement of the ability to retain the tubular geometry of such structures can be achieved by substituting targeted amino acids located in the more flexible parts of the nanoconstruct by synthetic amino acids withlow conformational flexibility providing a larger rigidity to the overall structure.· Dendronized polymersDendronized polymers are a specific kind of macromolecule structure that consists of a linearpolymeric backbone where dendritic units are attached regularly leading to a highly branchedthree-dimensional architecture. This fact provides dendronized polymers the peculiarity of the coexistence within the same macromolecule of three topological regions: (i) the internalbackbone; (ii) the dendron region around the backbone and (iii) the external surface. Thesemolecules have a wide range of applications in different fields such as biomedical engineering, host-guest chemistry or catalysis.· Theoretical study of ð-conjugated systemsConducting polymers are polymers bearing a characteristic polyconjugated nature which makethem electronic conductors. In particular thiophene-based conducting polymers have been widely studied because of their electric and nonlinear optical properties, excellent environmentalstability and relatively low cost of production. Due to the crucial role played by the electronicstructure of these systems in their relevant properties, a good knowledge of it is a key factor todesign and improve new conducting polymers. To achieve this goal QM calculations suitperfectly to get accurate estimates of such properties.· Molecular actuators and sensors based on conducting polymersBoth experimental and computational research in nanoactuators and nanosensors are widelyreported in the literature. Among them, those based in conducting polymers are flourishingbecause of their great transport properties, electrical conductivity or rate of energy migrationwhich provide amplified sensitivity in nanosensors and a rapid response in nanoactuators. In thissense electron-rich thiophene-based oligomers and polymers combined with versatilecalix[4]arenes units are presented in the present thesis. Calix[4]arenes are synthetic macrocyclic molecules consisting of four phenol or anisole rings connected via methylene bridges that canhost different guest molecules leading to conformational rearrangement of the whole device making it useful to be employed as a sensor or actuator.
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Formulation of anticorrosive paints employing conducting polymers

Martí Barroso, Mireia 08 July 2013 (has links)
The intention and purpose of the present thesis is to prepare a series of protective coatings using some conducting polymers (CPs) as corrosion inhibitors. The use of organic paints is the most common method for corrosion prevention. Anticorrosive coatings form a class of high-performance systems with a very wide range of applications and being classified in two broad groups: heavy-duty coatings, for high performance, and light-duty coatings, for medium performance. The first class being required for highly aggressive medium, like oil platforms, bridges, chemical industry plants, containers, shipping, and others; the late being employed mainly for outside industrial environments, urban environments, houses, offices, and others. This thesis consists of an overview and a compendium of the following work stages and results: 1. Preparation of nanostructured CPs for corrosion inhibition: Study of the ability of poly(N-methylpyrrole) to form nanostructures and the performance of such nanostructures when act as anticorrosive additive of organic coatings. 2. Partial replacement of metallic zinc dust usually employed in heavy duty protective coatings, by a small concentration of CPs: Study of the use of a small amount of polyaniline emeraldine salt as a partial substitute of metallic zinc dust in marine epoxy primers in order to maintain corrosion inhibition. 3. Evaluation of an environmentally friendly anticorrosive pigment for alkyd priming: Study of the substitution of a high concentration of zinc phosphate, commonly employed in light-duty coatings, by a very low concentration of polyaniline emeraldine base (undoped form), polyaniline emeraldine salt (doped form) and an eco-friendly polythiophene derivative (partially oxidized) in an alkyd coatings and the study of their protective performance using accelerated corrosion assays. 4. Preparation of a novel epoxy coating, based on DMSO as green solvent and free of zinc anticorrosive pigment, and its application on carbon steel protection: Formulation and evaluation of a novel anticorrosive epoxy coating based on DMSO solvent and free of zinc, using polyaniline emeraldine base and poly[2,2’-(3-methylacetate)thiophene] as anticorrosive pigments. All the results derived from the present thesis have been accepted or have been sent for publication in international journals and also reported in some international congresses, as we point below: 1. M. Martí, G. Fabregat, F. Estrany, C. Alemán, E. Armelin, “Nanostructured conducting polymer for dopamine detection”, J.Mater. Chem., 2010, 20, 10652-10660. 2. E. Armelin, M. Martí, F. Liesa, J.I. Iribarren, C. Alemán, “Partial replacement of metallic zinc dust in heavy duty protective coatings by conducting polymer”, Prog. Org. Coat., 2010, 69, 26-30. 3. M. Martí, G. Fabregat, D.S. Azambuja, C. Alemán, E. Armelin, “Evaluation of an environmentally friendly anticorrosive pigment for alkyd primer”, Prog. Org. Coat., 2012, 73, 321–329. 4. M. Martí, L. Molina, C. Alemán, E. Armelin, “Replacement of toxic solvents and anticorrosive pigments used in solvent-borne epoxy coatings by safer functional organic compounds”, submitted for publication in Journal of Hazardous Materials, 2013. 5. M. Martí, E. Armelin, J. Iribarren, C. Alemán. Soluble polythiophenes as anticorrosive additives for marine epoxy paints”, submitted for publication in Materials and Corrosion, 2013. 6. G. Fabregat, M. Martí, F. Estrany, C. Alemán, E. Armelin, “Nanostructured Poly(N-Methylpyrrole) and Its Application in Dopamine Detection”, E-MRS 2010 Spring Meeting. 2010, Strasbourg, France. 7. E. Armelin, M. Martí, F. Estrany, C. Alemán, “Environmentally friendly anticorrosive additive to replace zinc and its compounds in alkyd and epoxy primers”, 12th Mediterranean Congress of Chemical Engineering: shaping the future of chemical engineering. 2011, Barcelona, Spain / El propósito de la presente tesis es preparar una serie de recubrimientos protectores empleando polímeros conductores (CPs) como inhibidores de la corrosión. El uso de pinturas orgánicas es el método más empleado para la prevención de la corrosión. Los recubrimientos anticorrosivos forman una clase de sistemas de alto rendimiento con una amplia variedad de aplicaciones y pueden ser clasificados en dos grandes grupos: recubrimientos de altas prestaciones y recubrimientos de suaves prestaciones. El primero de ellos es el que se emplea en estructuras expuestas a ambientes muy agresivos, tales como: plataformas petrolíferas, puentes, plantas industriales químicas, contenedores, barcos, entre otros; y el último es el que se suele emplear en el exterior de ambientes industriales, ambientes urbanos, casas, oficinas, entre otros. La presente tesis consiste en un compendio de las siguientes etapas del trabajo y resultados: 1. Preparación de CPs nanoestructurados para inhibición de la corrosión: Estudio de la habilidad del Poli(N-metilpirrol) para formar estructuras nanoestructuradas y la actuación de éstas como aditivo anticorrosivo en recubrimientos orgánicos. 2. Sustitución parcial del zinc metálico en polvo habitualmente empleado en pinturas de altas prestaciones, por una pequeña cantidad de CP: Estudio del uso de pequeñas concentraciones de polianilina sal emeraldina (PAni-EB), como sustituto parcial del zinc metálico en polvo, en pinturas de imprimación epoxi marinas, con el objetivo de mantener la inhibición a la corrosión. 3. Evaluación de pigmentos anticorrosivos amigables con el medio ambiente para pinturas de imprimación alquídicas: Estudio de la sustitución de una elevada concentración de fosfato de zinc, generalmente empleado en recubrimientos de suaves prestaciones, por una concentración muy baja de PAni-EB (forma no-dopada), PAni-ES (forma dopada) y un derivado del politiofeno (parcialmente dopado) en un recubrimiento alquídico, y el estudio de sus capacidades protectoras empleando ensayos de corrosión acelerados. 4. Preparación de una nueva pintura epoxi, basada en DMSO como disolvente ecológico y libre de pigmento anticorrosivo de zinc, y su aplicación para la protección de acero al carbono: Formulación y evaluación de una nueva pintura epoxi basada en DMSO como solvente y empleando PAni-EB y poli[2, 2’-(3-metilacetato)tiofeno] como nuevos pigmentos anticorrosivos. Todos los resultados obtenidos en la presente tesis han sido aceptados o han sido enviados para publicación en revistas internacionales; además, algunos resultados han sido divulgados recientemente en congresos internacionales, tal y como se describe abajo: 1. M. Martí, G. Fabregat, F. Estrany, C. Alemán, E. Armelin, “Nanostructured conducting polymer for dopamine detection”, J. Mater. Chem., 2010, 20, 10652-10660. 2. E. Armelin, M. Martí, F. Liesa, J.I. Iribarren, C. Alemán, “Partial replacement of metallic zinc dust in heavy duty protective coatings by conducting polymer”, Prog. Org. Coat., 2010, 69, 26-30. 3. M. Martí, G. Fabregat, D.S. Azambuja, C. Alemán, E. Armelin, “Evaluation of an environmentally friendly anticorrosive pigment for alkyd primer”, Prog. Org. Coat., 2012, 73, 321–329. 4. M. Martí, L. Molina, C. Alemán, E. Armelin, “Replacement of toxic solvents and anticorrosive pigments used in solvent-borne epoxy coatings by safer functional organic compounds”, enviado para publicación en Journal of Hazardous Materials, 2013. 5. M. Martí, E. Armelin, J. Iribarren, C. Alemán. Soluble polythiophenes as anticorrosive additives for marine epoxy paints”, enviado para publicación en Materials and Corrosion, 2013. 6. G. Fabregat, M. Martí, F. Estrany, C. Alemán, E. Armelin, E-MRS 2010 Spring Meeting. 2010, Strasbourg, France. 7. E. Armelin, M. Martí, F. Estrany, C. Alemán, 12th Mediterranean Congress of Chemical Engineering: shaping the future of chemical engineering. 2011, Barcelona, Spain.
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Conducting polymers and hybrid derivates with specific applications as sensors and bioactive platforms

Fabregat Jové, Georgina 06 June 2014 (has links)
The principal focus of this Thesis is the development and design of promising hybrid nanocomposites based on conducting polymers with the main objective of achieving applications in the field of biotechnology and biomedicine. The main lines of research can be summarized as follows;1) Preparation, characterization and evaluation of N-substituted polypyrrole derivatives and poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) for electrochemical detection of dopamine, one of the neurotransmitters associated to neurological disorders. In order to examine this purpose, different strategies have been taken into account such as, polymerization method using individual or even combined conducting polymers, the incorporation of gold nanoparticles, the use of soft templates, and other approachs. 2) Design of synthetic amino acids bearing an EDOT group to develop peptide-PEDOT hybrids materials based on chemical similarity concepts. The conjugates have shown that the electrical and electrochemical properties of the conducting polymers are preserved. Therefore, one of their potential applications would be as candidates for the development of platforms with bioactive and bioelectrocompatible properties. 3) Preparation and characterization of organic hybrid materials formed by an all-conjugated polythiophene backbone andwell-defined polyethylene glycol (PEG) grafted chains, which have powerful applicability as active surfaces for the selective adsorption of proteins and as bioactive platforms. Among several factors which influence on the structure and properties of graft copolymers, one of the most important is the molecular weight of the PEG chains which provokes a considerably reduction in the backbone conjugation length. 4) Preparation and characterization of new bionanocomposites formed by PEDOT and CREKA, which is a biologically active linear pentapeptide. The incorporation of CREKA into a PEDOT matrix has been carried out under different experimental conditions and has shown a positive effect on the electrochemical properties of conducting polymer and indicating a favourable cellular proliferation due to the ability to bind fibrin. Some research findings provided in this Thesis have been published or accepted for publication in scientific journals: 1. An electroactive and biologically responsive hybrid conjugate based on chemical similarity. G. Fabregat, G. Ballano, E. Armelin, L. J. del Valle, C. Cativiela and C. Alemán, Polym. Chem., 2013, 4, 1412. 2.Hybrid materials consisting of an all-conjugated polythiophene backbone and grafted hydrophilic poly(ethylene glycol) chains. A.-D. Bendrea, G. Fabregat, L. Cianga, F. Estrany, L. J. del Valle, I. Cianga and C. Alemán, Polym. Chem., 2013,4, 2709. 3.Polythiophene-g-poly(ethylene glycol) graft copolymers for electroactive scaffolds.A.-D. Bendrea, G. Fabregat, J. Torras, S. Maione, L. Cianga, L. J. del Valle, I. Cianga and C. Alemán, J. Mater. Chem. B, 2013,1, 4135. 4.Design of hybrid conjugates based on chemical similarity.G. Fabregat, G. Ballano, J. Casanovas, A. D. Laurent, E. Armelin, Luis J. del Valle, C. Cativiela, D. Jacquemin and C. Alemán, RSC Adv., 2013, 3, 21069. 5.Controlling the morphology of poly(N -cyanoethylpyrrole). G. Fabregat, M. T. Casas, C. Alemán and E. Armelin, J. Phys. Chem. B, 2012, 116, 5064. 7.Ultrathin Films of Polypyrrole Derivatives for Dopamine Detection. G. Fabregat, E. Córdova-Mateo, E. Armelin, O. Bertran and C. Alemán. J. Phys. Chem. C, 2011, 115,14933.8.Nanostructured conducting polymer for dopamine detection.M. Martí, G. Fabregat, F. Estrany, C. Alemán and E. Armelin, J. Mater. Chem., 2010, 20, 10652. / El propósito de la presente tesis es el desarrollo y diseño de nanocompuestos híbridos basados ??en polímeros conductores para su posterior aplicación en el campo de la biotecnología y la biomedicina. Las principales líneas de investigación se resumen de la siguiente manera; 1) Preparación, caracterización y evaluación de derivados N-sustituidos de polipirrol y poli(3,4-etilendioxitiofeno ) (PEDOT) para la detección electroquímica de la dopamina, uno de los neurotransmisores asociados a trastornos neurológicos. Para examinar este propósito, diferentes estrategias han sido consideradas, tales como; el método de polimerización empleando polímeros individuales o combinados, la incorporación de nanopartículas de oro, la utilización de templates, etc. 2) Diseño de aminoácidos sintéticos unidos covalentemente con un grupo EDOT y posterior desarrollo de materiales híbridos (péptido - PEDOT). Los materiales híbridos han demostrado conservar las propiedades eléctricas y electroquímicas del polímero base, siendo posibles candidatos para el desarrollo de plataformas bioactivas y bioelectrocompatible. 3) Preparación y caracterización de materiales híbridos orgánicos formados por una cadena principal de politiofeno y cadenas injertadas de polietilenglicol (PEG), los cuales tienen una elevada aplicabilidad como superficies activas para la adsorción selectiva de proteínas y como plataformas bioactivas. 4) Preparación y caracterización de nuevos bionanocomposites formados por PEDOT y CREKA, el cual es un pentapéptido lineal biológicamente activo. La incorporación de CREKA en una matriz de PEDOT se ha llevado a cabo en diferentes condiciones experimentales, y ha demostrado tener un efecto positivo sobre las propiedades electroquímicas del polímero conductor como también proporcionar una mejora en la proliferación celular debido a la capacidad de éste para unirse a la fibrina. Algunos resultados obtenidos en la presente Tesis han sido publicados o aceptados para su publicación en revistas científicas: 1. An electroactive and biologically responsive hybrid conjugate based on chemical similarity. G. Fabregat, G. Ballano, E. Armelin, L. J. del Valle, C. Cativiela and C. Alemán, Polym. Chem., 2013, 4, 1412. 2. Hybrid materials consisting of an all-conjugated polythiophene backbone and grafted hydrophilic poly(ethylene glycol) chains. A.-D. Bendrea, G. Fabregat, L. Cianga, F. Estrany, L. J. del Valle, I. Cianga and C. Alemán, Polym. Chem., 2013,4, 2709. 3. Polythiophene-g-poly(ethylene glycol) graft copolymers for electroactive scaffolds.A.-D. Bendrea, G. Fabregat, J. Torras, S. Maione, L. Cianga, L. J. del Valle, I. Cianga and C. Alemán, J. Mater. Chem. B, 2013,1, 4135. 4.Design of hybrid conjugates based on chemical similarity.G. Fabregat, G. Ballano, J. Casanovas, A. D. Laurent, E. Armelin, Luis J. del Valle, C. Cativiela, D. Jacquemin and C. Alemán, RSC Adv., 2013, 3, 21069. 5. Controlling the morphology of poly(N -cyanoethylpyrrole).G. Fabregat, M. T. Casas, C. Alemán and E. Armelin, J. Phys. Chem. B, 2012, 116, 5064. 7. Ultrathin Films of Polypyrrole Derivatives for Dopamine Detection. G. Fabregat, E. Córdova-Mateo, E. Armelin, O. Bertran and C. Alemán. J. Phys. Chem. C, 2011, 115,14933.8.Nanostructured conducting polymer for dopamine detection.M. Martí, G. Fabregat, F. Estrany, C. Alemán and E. Armelin, J. Mater. Chem., 2010, 20,
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Structure and hydrogen dynamic behavior in proton sponge cations and organometallic complexes

Horbatenko, Yevhen 13 December 2013 (has links)
This thesis focuses on the study of hydrogen dynamic behavior in a series of proton sponge cations as well as in bis(silyl)hydride organometallic complexes. To understand the dynamic behavior, a new tool, i.e. the three-dimensional vibrational Schrödinger equation has been derived and solved. Three different vibrational patterns for hydrogen motion have been revealed. The classification of proton sponges and bis(silyl)hydride complexes into those with localized and delocalized hydrogen behavior has been proposed. For the organometallic complexes the influence of the vibrational motion of the hydrogen on J(Si−H) spin−spin coupling constants has been studied. Also this thesis presents a study of [Cp*Co(SiR3)2(H)2] cobalt complexes and their iridium analogues to detect possible Si···H interactions. Based on molecular geometries, Wiberg bond indices, and J(Si–H) spin-spin coupling constants, at least two residual Si···H interactions have been detected in cobalt complexes while there are only rudimentary Si···H interactions in the case of iridium complexes / Aquesta tesi es centra en l'estudi del comportament dinàmic d'hidrogen en una sèrie de cations d'esponges de protó, així com en bis(silil)hidrur complexos organometàl•lics. Per entendre el comportament dinàmic, una nova eina com l'equació de Schrödinger vibracional tridimensional s'ha derivat i resolt. S'han trobat tres patrons diferents pel moviment vibracional d'hidrogen. S'ha proposat la classificació d'esponges de protó i bis(silil)hidrur complexos amb el comportament d'hidrogen localitzat i deslocalitzat. Per als complexos organometàl·lics s'ha estudiat la influència del moviment vibracional d'hidrogen en J(Si–H) constants d'acoblament de espín-espín. Una altra part d'aquesta tesi presenta un estudi de [Cp*Co(SiR3)2(H)2] complexos de cobalt i els seus anàlegs d'iridi per detectar possibles interaccions Si···H. Basat en geometries moleculars, en els índexs d'enllaç de Wiberg i constants d'acoblament d'espín-espín J(Si-H), s'han detectat almenys dues interaccions residuals Si···H en els complexos de cobalt, mentre que hi ha interaccions rudimentàries Si···H en el cas dels complexos d'iridi
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Bio-based polyesters from cyclic monomers derived from carbohydrates

Lavilla Aguilar, Cristina 29 November 2013 (has links)
Polyesters are extremely versatile polymers which can be used in a wide variety of applications ranging from high performance materials to recyclable and degradable polymers. The preparation of polyesters from renewable feedstock is currently receiving increasing attention in both industrial and academic research. This Thesis is specifically addressed to the development of aliphatic and aromatic polyesters with enhanced properties made from carbohydrate-based cyclic acetalized monomers, i.e. a bicyclic acetalized aldaric acid derived from D-galactose, bicyclic acetalized alditols derived from D-galactose and D-mannose, and a cyclic acetalized alditol derived from L-tartaric acid. The novel aliphatic polyesters derived from bicyclic acetalized galactaric acid and D-mannitol, which are biodegradable materials, are distinguished by presenting an enhanced rigidity compared to the aliphatic polyesters commonly used so far, which invariably influences their whole thermal and mechanical behavior. Bicyclic acetalized carbohydrate-based compounds are also used as comonomers in the preparation of random poly(alkylene terephthalate) copolyesters by melt polycondensation (MP). Since linear a,¿-alkanediols with varying length are employed, and the copolymerizations with bicyclic monomers are carried out for a wide range of compositions, a detailed structure-properties study is described. The effect of the presence of the carbohydrate-based comonomer on thermal and mechanical properties of the polyester is largely dependant on which unit, the diol or the diacid, is replaced. The incorporation of acetalized alditols increases the thermal stability, the glass-transition temperature and the mechanical modulus. On the contrary, these parameters are diminished when the terephthalate units are replaced by bicyclic acetalized galactaric acid. Also the hydrolytic and enzymatic degradability depends on the units introduced into the polyester backbone. The incorporation of cyclic acetalized carbohydrate-based alditols into the amorphous phase of poly(butylene terephthalate) by the solid-state modification (SSM) technique is reported, which leads to increases in glass-transition temperature. The resulting SSM-prepared copolyesters have a unique block-like chemical microstructure that endows them with superior thermal properties when compared to their random counterparts obtained by MP. Given the structural proximity between isosorbide and bicyclic acetalized alditols, as well as their common potential use as polycondensation monomers, a comparative evaluation of their suitability for the synthesis of aromatic polyesters is carried out in this Thesis. The greater facility of bicyclic acetalized alditols compared to isosorbide to react under the conditions employed is highlighted. Also the influence of the symmetry and stiffness of the bicyclic structure on the thermal behavior of the copolyesters is discussed. / Los poliésteres son polímeros extremadamente versátiles que se usan en una amplia variedad de aplicaciones, desde materiales de altas prestaciones a polímeros reciclables o degradables. La preparación de poliésteres a partir de fuentes renovables genera cada vez más interés, tanto en la industria como en el mundo académico. En esta Tesis se emplean fuentes naturales para desarrollar nuevos poliésteres alifáticos y aromáticos con propiedades mejoradas, a partir de monómeros cíclicos derivados de carbohidratos, i.e. un ácido aldárico acetalizado bicíclico derivado de D-galactosa, alditoles acetalizados bicíclicos derivados de D-galactosa y D-manosa, y un alditol acetalizado cíclico derivado de ácido L-tartárico. Los nuevos poliésteres alifáticos derivados de ácido galactárico y D-mannitol acetalizado bicíclico, que son materiales biodegradables, destacan por presentar una rigidez mejorada respecto a los poliésteres alifáticos comúnmente usados hasta ahora, hecho que influencia invariablemente sus propiedades térmicas y mecánicas. También se reporta el uso de monómeros bicíclicos acetalizados derivados de carbohidratos para la preparación de copoliésteres poli(alquilen tereftalato)s con microestructura al azar, mediante policondensación en fundido (MP). Se emplean α,ω-alcanodioles lineales con diferentes longitudes, y las copolimerizaciones con monómeros bicíclicos se llevan a cabo en un amplio rango de composiciones, lo que permite desarrollar un estudio estructura-propiedades detallado. El efecto de la unidad renovable en las propiedades térmicas y mecánicas del poliéster depende de qué unidad no renovable, diol o diácido, reemplaza. La incorporación de alditoles acetalizados aumenta la estabilidad térmica, la temperatura de transición vítrea y el módulo elástico. Por contra, estos parámetros disminuyen cuando las unidades tereftálicas se reemplazan por ácido galactárico acetalizado bicíclico. Las unidades renovables introducidas afectan también a la degradabilidad hidrolítica y enzimática de los poliésteres. Mediante la técnica de modificación en estado sólido (SSM), se incorporan alditoles cíclicos acetalizados a la fase amorfa del poli(butilen tereftalato), lo cual conlleva a un aumento de su temperatura de transición vítrea. Los copoliésteres resultantes presentan una microestructura en bloques, que los dota de propiedades térmicas superiores respecto a los copoliésteres análogos con microestructura al azar preparados mediante MP. En esta Tesis también se comparan las características y propiedades del monómero isosorbide y los alditoles acetalizados bicíclicos para la síntesis de poliésteres aromáticos, debido a su proximidad estructural, así como a su uso potencial como monómeros en policondensaciones. Se destaca la mayor facilidad de reacción en las condiciones empleadas de los alditoles acetalizados bicíclicos comparados con isosorbide. También se estudia la influencia de la simetría y rigidez de la estructura bicíclica en las propiedades térmicas de los copoliésteres / Els polièsters són polímers extremadament versàtils que s’usen en una àmplia varietat d’aplicacions, des de materials d’altres prestacions a polímers reciclables o degradables. La preparació de polièsters a partir de fonts renovables genera cada vegada més interès, tant a la indústria com al món acadèmic. En aquesta Tesi s’utilitzen fonts naturals per desenvolupar nous polièsters alifàtics i aromàtics amb propietats millorades, a partir de monòmers cíclics derivats de carbohidrats, i.e. un àcid aldàric acetalitzat bicíclic derivat de D-galactosa, alditols acetalitzats bicíclics derivats de D-galactosa i D-manosa, i un alditol acetalitzat cíclic derivat d’àcid L-tartàric. Els nous polièsters alifàtics derivats d’àcid galactàric i D-mannitol acetalitzat bicíclic, que són materials biodegradables, destaquen per presentar una rigidesa millorada respecte als polièsters alifàtics comunament usats fins al dia d’avui, fet que influencia invariablement les seves propietats tèrmiques i mecàniques. També es reporta l’ús de monòmers bicíclics acetalitzats derivats de carbohidrats per a la preparació de copolièsters poli(alquilen tereftalat)s amb microestructura a l’atzar, mitjançant policondensació en estat fos (MP). S’utilitzen α,ω-alcanodiols lineals de diferents longituds, i les polimeritzacions amb monòmers bicíclics es duen a terme en un ampli rang de composicions, fets que permeten desenvolupar un estudi estructura-propietats detallat. L’efecte de la unitat renovable en les propietats tèrmiques i mecàniques del polièster depèn de quina unitat no renovable, diol o diàcid, substitueix. La incorporació d’alditols acetalitzats augmenta l’estabilitat tèrmica, la temperatura de transició vítria i el mòdul elàstic. D’altra banda, aquests paràmetres disminueixen quan les unitats tereftàliques es substitueixen per àcid galactàric acetalitzat bicíclic. Les unitats renovables introduïdes afecten també la degradabilitat hidrolítica i enzimàtica dels polièsters. Mitjançant la tècnica de modificació en estat sòlid (SSM), s’incorporen alditols cíclics acetalitzats a la fase amorfa del poli(butilen tereftalat), fet que augmenta la seva temperatura de transició vítria. Els copolièsters resultants presenten una microestructura en blocs, que els proporciona unes propietats tèrmiques superiors respecte als copolièsters anàlegs amb microestructura a l’atzar preparats mitjançant MP. En aquesta Tesi també es comparen les característiques i propietats del monòmer isosorbide i els alditols acetalitzats bicíclics per a la síntesi de polièsters aromàtics, degut a la seva proximitat estructural, així com el seu ús potencial com a monòmers en policondensacions. Es destaca la major facilitat de reacció en les condicions estudiades dels alditols acetalitzats, i també s’avalua la influència de la simetria i la rigidesa de l’estructura bicíclica en les propietats tèrmiques dels copolièsters.
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Membranas poliméricas íon seletivas aniônicas e catiônicas para uso em eletrodiálise

Müller, Franciélli 27 September 2013 (has links)
Tesi realitzada en co-tutela (Universidade Federal do Rio Grande do Sul -Brasil- i Universtitat Politécnica de Catalunya) / The main objective of this Thesis is the development of anionic and cationic polymeric membranes for treatment of solution containing metallic ions using electrodialysis process. In this work were synthesized cationic membranes from crystal polystyrene (PS), high impact polystyrene (HIPS), poly(styrene-ethylene-butylene-) triblock copolymer (SEBS) and polyaniline (PAni) doped with camphorsulfonic acid (CSA). After sulfonation, blends of polymers were used to produce ion exchange membranes by solvent-casting and subsequent thermal treatment. The anionic membranes were synthesized from poly (vinyl alcohol) (PVA), with insertion of quaternary ammonium groups in the polymeric matrix and subsequent crosslinking with glutaraldehyde and maleic anhydride. Different membranes were synthesized in order to view and evaluate the combination of mechanical, chemical, electrochemical and ionic transport. The morphology and structure of the membranes were investigated by scanning electron microscopy, atomic force microscopy and infrared spectroscopy. The thermal transitions and stability of all the membranes were characterized using calorimetric techniques and compared with those of the individual polymers. The physical properties (i.e., ionic conductivity, ion exchange capacity, water absorption, dimensional stability, mechanical properties, etc.) showed that the performance of cationic membranes containing PS is generally better than membranes containing HIPS. The tests for determining of performance electrodialysis membranes in the transport of sodium, nickel, chromium, chloride and nitrate ions were performed in a three compartments laboratory cell. Selemion CMT® (cationic) and AMV (anionic) commercial membranes were used to compare the results of the extraction percentage of indicated ions. All the results derived from the present thesis have been accepted or have been sent for publication in international journals and also reported in some international congresses, / O objetivo principal da presente Tese de Doutorado é o desenvolvimento de membranas poliméricas aniônicas e catiônicas para tratamento de soluções que contenham íons metálicos utilizando o processo de eletrodiálise. Neste trabalho foram sintetizadas membranas catiônicas a partir de poliestireno cristal (PS) ou poliestireno de alto impacto (HIPS) com copolímero em bloco de estireno-etileno/butileno-estireno (SEBS) e polianilina (PAni) dopada com ácido canforsulfônico (CSA). Após sulfonação, as combinações dos polímeros foram usadas para produzir membranas íon seletivas por evaporação do solvente com subsequente tratamento térmico. As membranas aniônicas foram sintetizadas a partir de poli(álcool vinílico) (PVA), com inserção de grupos quaternários de amônio na matriz polimérica e posterior reticulação com glutaraldeído e anidrido maleico. Diferentes membranas foram sintetizadas com o propósito de avaliar a combinação de propriedades mecânicas, químicas, eletroquímicas e de transporte iônico. A morfologia e a estrutura das membranas foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica e espectroscopia de infravermelho. As transições térmicas e estabilidade de todas as membranas foram caracterizadas usando técnicas calorimétricas e comparadas com todos os polímeros individuais. Análises das propriedades físicas (ex. condutividade iônica, capacidade de troca iônica, absorção de água, estabilidade dimensional, propriedades mecânicas, etc.) mostraram que o desempenho das membranas catiônicas que contém PS, é em geral, melhor do que as membranas que contem HIPS. Os ensaios de eletrodiálise para determinação do desempenho das membranas no transporte de íons sódio, níquel, cromo, cloreto e nitrato foram realizados em células de bancada de três compartimentos e mostraram que as membranas produzidas podem ser utilizadas com êxito neste processo de separação. Membranas comerciais Selemion® CMT (catiônica) e AMV (aniônica) foram utilizadas para comparar as extrações percentuais dos íons indicados com as membranas produzidas / El objetivo principal de la presente Tesis Doctoral es el desarrollo de membranas poliméricas aniónicas y catiónicas para el tratamiento de soluciones que contienen iones metálicos utilizando el proceso de electrodiálisis. En este trabajo fueron sintetizadas membranas catiónicas a partir de poliestireno cristal (PS) o poliestireno de alto impacto (HIPS) con copolímero en bloque de estireno-etileno-/butileno-estireno (SEBS) y de polianilina (PAni) dopada con ácido canforsulfónico (CSA). Después de la sulfonación, fueron utilizadas las mezclas de los polímeros para producir las membranas iones selectivas por evaporación del disolvente con posterior tratamiento térmico. Las membranas aniónicas fueron sintetizadas a partir de poli(alcohol vinílico) (PVA), con la inserción de grupos cuaternario de amonio en la matriz del polímero y posterior reticulación con glutaraldehído y anhídrido maleico. Diferentes membranas fueron sintetizadas con el propósito de evaluar la combinación de propiedades mecánica, química, electroquímica y del transporte de iones. La morfología y estructura de las membranas fueron analizadas por microscopía electrónica de barrido, microscopía de fuerza atómica y espectroscopía de infrarrojo. La estabilidad y las transiciones térmicas de todas las membranas fueron caracterizadas utilizando las técnicas calorimétricas y se compararon con todos los polímeros individuales. Las propiedades físicas (por ejemplo, la conductividad iónica, capacidad de intercambio de iones, la absorción de agua, estabilidad dimensional, propiedades mecánicas, etc.) mostraron que la performance de las membranas catiónicas que contienen PS es generalmente más alta que las membranas que contienen HIPS. Los ensayos de electrodiálisis para la determinación del desempeño de las membranas en el transporte de iones sodio, níquel, cromo, cloruro y nitrato fueron realizados en una celda de laboratorio con tres compartimientos y mostraron que las membranas producidas pueden ser utilizadas con éxito en este proceso de separación. Membranas comerciales Selemion® CMT (catiónica) y AMV (aniónica) fueron utilizadas para comparar las extracciones porcentuales de los iones indicados con las membranas producidas
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Theoretical study of reactivity and dynamics of hybride-bridged diruthenium complexes and silylium

Tussupbayev, Samat 26 February 2009 (has links)
Esta tesis presenta un estudio computacional de los sistemas con hidruros puente. En la primera parte se estudia la química de complejos de dirutenio con cuatro hidruros puente. Esto incluye las siguientes reacciones: el intercambio del hidruro con hidrógeno molecular; la activación del enlace C-H del etileno para formar el complejo de bis(vinilo)-etileno; el acoplamiento C-C entre el etileno coordinado y dos ligandos vinilo para producir el complejo rutenaciclopentadieno. Al final de esta parte, se discuten a detalle los mecanismos de estas reacciones. Además, se demostró la importancia de la flexibilidad de los ligandos hidruro y la cooperación entre los dos centros metálicos. En la segunda parte, se estudió el comportamiento fluxional de dos complejos μ-silileno y de un catión sililio. Con esto, se estableció la ruta más favorable en donde se realiza el intercambio de los ligandos hidruro y de los grupos metilo en los complejos μ-silileno. Finalmente, se encontró que hay dos posibles rutas relativas al cambio en la posición del puente Si-H-Si en el cation sililio poliagóstico, asociadas con la rotación interna de los grupos sililo. / The thesis presents a computational study of hydride bridged systems. The chemistry of diruthenium tetrahydride-bridged complex was studied in the first part. It includes the next reactions: the hydride exchange with dihydrogen; the C-H bond activation in ethylene to yield bis(vinyl) ethylene complex; the C-C coupling between coordinated ethy¬lene and two vinyl ligands to yield ruthenacyclopentadiene complex. The detailed mechanism of these reactions has been determined. The importance of flexibility of hydride ligands and cooperation between two metal centers has been demonstrated. The fluxional behavior of two μ-silylene complexes and a silylium cation was studied in the second part. The pathway responsible for the site-exchange of hydride ligands and methyl groups in the μ-silylene complexes has been established. Two possible mecha¬nisms of the shift of Si-H-Si bridge position in the polyagostic silylium cation, associated with internal rota¬tion of si¬lyl groups have been found.
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CO2-expanded solvents, promising green solvents for preparing effective formulations of poorly soluble actives

Rojas Labanda, Paula Elena 10 April 2015 (has links)
La industria farmacéutica hoy en día tiene que afrontar varios retos ya que el 40\% de los compuestos resultantes de los programas de selección combinatorios son insolubles en agua. Como consecuencia, estas moléculas presentan dificultades a la hora de ser procesadas. Una de las estrategias más implementadas para aumentar la velocidad de disolución de estos nuevos fármacos es su formulación como microparticulas. Las propiedades de los ingredientes activos están directamente relacionadas con las características de las partículas tales como el tamaño, la forma, la estructura cristalina y la morfología. Concretamente, el control del tamaño y la forma de un fármaco son de vital importancia ya que estos dos parámetros influencian gran cantidad de propiedades físicas, sus posibilidades de procesado y calidad. Además, las compañías farmacéuticas tienen la necesidad urgente de desarrollar procesos de bajo impacto medioambiental, en particular, para reducir el empleo de disolventes orgánicos volátiles en los procesos de producción de fármacos así como el nivel de residuos en el producto acabado. Las estrictas limitaciones que sufre hoy en día la industria farmacéutica para obtener productos de alta calidad junto con la creciente preocupación de la sociedad por la seguridad y el medioambiente hacen que la implementación de técnicas más eficientes y más respetuosas con el medioambiente sea en una necesidad urgente. Los fluidos comprimidos (CF) surgieron en los años 80s y presentan unas propiedades únicas para la preparación de principios activos con un control excepcional de las variables de operación que permiten modelar las propiedades finales de los fármacos de una manera sostenible, como se detalla en el Capitulo 1 de esta Tesis. Una de las aplicaciones más exitosa de los fluidos comprimidos es en la producción de fármacos. En las cristalizaciones con disolventes convencionales, los tamaños de partícula deseados se obtienen sometiendo a los fármacos a procesos de molienda. En los procesos a partir de fluidos comprimidos, la formación de partículas se hace de manera controlada para obtener las propiedades finales deseadas en una sola etapa. Esto significa, que una vez que la partícula se forma, no tiene que someterse a tensiones térmicas ni mecánicas. Esta característica hace que las técnicas basadas en el uso de fluidos comprimidos sean adecuadas para producir biomoléculas. Además, los procesos con fluidos comprimidos presentan un gran potencial para su aplicación a gran escala. En base a la necesidad de implementar procesos sostenibles para la producción de principios activos con un tamaño y forma definidos, el objetivo de esta Tesis es expandir la bondad de los procesos de precipitación basados en fluidos comprimidos. Concretamente, el Capitulo 2 está centrado el uso del DELOS, un proceso basado en CFs, para preparar microparticulas cristalinas de activos con poca solubilidad en agua y que presentan problemas a la hora de ser procesados por técnicas convencionales. Otra prometedora estrategia para formular compuestos insolubles en agua es su formulación como suspensiones acuosas donde el fármaco se encuentra suspendido en forma de partícula micrónica en un medio acuoso. En este contexto, el Capitulo 3 explora la aplicación del método de una sola etapa DELOS-susp para la obtención de suspensiones acuosas de fármacos insolubles en agua de tamaño micrónico. Por último, con el objetivo de expandir el uso de los fluidos comprimidos, la parte final de esta Tesis ha estado dedicada a la investigación y caracterización a nivel molecular de sistemas tipo microemulsión sin surfactantes formados en mezclas "agua/disolvente orgánico/CO2" a alta presión. Estos líquidos nanoestructurados se pueden considerar como prometedores disolventes respetuosos con el medioambiente y como plantillas para la preparación de materiales nanoparticulados. / The pharmaceutical industry nowadays is facing several challenges, as more than 40 % of compounds identified through combinatorial screening programs are poorly soluble in water. These molecules are difficult to formulate using conventional approaches and are associated with innumerable formulation-related performance issues. Formulating these compounds as pure drug micro particles is one of the newer drug-delivery strategies applied to this class of molecules. The bioperformance of drugs depends on specific characteristics of particles such as size, surface, crystal structure and morphology. Concretely, the control of particle size and shape is of vital relevance as they influence a large variety of important physical properties, manufacturing processability and quality attributes. Moreover, pharmaceutical companies are more and more urged to develop production processes with very low environmental impact in particular for reducing the use of volatile organic compounds in medicine manufacturing as well as the residues in the finished product. In the case of pharmaceutical industry, requirements for high-quality products and society concerns about health and environments make the implementation of new efficient and environmentally respectful technologies for the preparation of drugs with tailored properties an urgent necessity. Compressed fluids (CF), which emerge in the early 80's, present unique properties for the eco-efficient production of Active Pharmaceutical Ingredients (APIs) with an exceptional control of the operational variables that allows tuning the final properties of the active compounds, as detailed in Chapter 1 of this Thesis. Among the most successful applications of CFs, particle engineering of pharmaceutical actives seems to be at the moment, the area with the highest blooming. In contrast to conventional particle formation methods, where a larger particle is originally formed and then milled to the desired size, CF technology involves growing particles in a tailored manner to reach the desired final physical properties. This means that the solid particle, once formed, does not have to undergo any thermal nor mechanical stresses, as happens in conventional techniques. This feature makes CF technology amenable to produce biomolecules and other sensitive compounds in their native pure state. In addition, CF-based technologies also present an enormous potential for large scale processing. In light of the need of implementing environmentally friendly processes for the production of APIs with controlled size and shape, this Thesis has been devoted to expand the goodness of CF-based methodologies. Concretely, Chapter 2 focuses on the use of DELOS, a CF-based precipitation process, to prepare micronized crystalline particles of poorly soluble actives with low bioavailability and problematic processing by conventional techniques. Another promising approach to increase the bioavailability of poor soluble drugs is their formulation as micro particles suspended in an aqueous media forming aqueous suspensions. In this context, Chapter 3 explores the application of DELOS-susp as a new one-step method for preparing aqueous suspensions of micronized actives. Finally, with the objective of expanding the use of CF-based process, the last part of this Thesis endeavors to investigate and characterize the organization, at the molecular level, of surfactant-free microemulsion-like systems formed in "water/organic solvent/\CO2" pressurized systems. These nanostructured liquids can be regarded as universal green solvents and could be used as nano templates.
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Transformations promoted by the hypervalent iodine reagents

Jia, Zhiyu 24 March 2014 (has links)
No description available.
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Carbon nanotube ‒ inorganic hybrids: from synthesis to application

Cabana Jiménez, Laura 22 May 2015 (has links)
Aquesta Tesi descriu la preparació de varis híbrids formats per nanotubs de carboni i material inorgànic per a diferents aplicacions, que van des de l’electrònica fins a la biomedicina. El propòsit d’aquesta recerca ha estat treballar en la funcionalització de nanotubs de carboni mitjançant la decoració externa i l’emplenat amb materials inorgànics per obtenir híbrids amb propietats funcionals. Com a pas previ a la funcionalització, els nanotubs de carboni s’han de purificar per a eliminar les impureses no desitjades. En aquesta Tesi, hem proposat un mètode de purificació per a nanotubs de carboni multicapa consistent en l’ús servir vapor d’aigua, que és un agent oxidant lleu. Hem investigat l’efecte del temps de tractament amb vapor d’aigua en el grau de purificació i escurçament dels nanotubs de carboni. Hem vist que la purificació amb vapor d’aigua genera mostres de nanotubs de carboni d’alta qualitat i amb les puntes obertes. A més, hem apreciat que la seva llargada pot ser modulada fàcilment. Un cop purificats els nanotubs de carboni, hem preparat diferents tipus d’híbrids mitjançant la incorporació del material a les seves parets. Hem procedit a la decoració externa dels nanotubs de carboni amb nanopartícules d’òxid de ferro superparamagnètiques a través d’un mètode dut a terme in situ. S’ha aconseguit obtenir un agent de contrast dual tant per ressonància magnètica com per imatge nuclear a través del etiquetat de les nanopartícules amb 99mTc. A més, s’ha mostrat que l’ús de nanotubs de carboni més curts milloren les propietats magnètiques de l’híbrid, obtenint així valors de relaxivitat més elevats. D’altra banda, hem incorporat de manera covalent clústers de metalacarborans a les parets de nanotubs de carboni monocapa, formant un híbrid amb alt contingut de 10B, que serà apropiat per la teràpia per captura neutrònica de bor. Diferents rutes sintètiques han estat investigades. La dispersabilitat de l’híbrid resultant ha estat més alta que en el cas dels nanotubs de carboni monocapa oxidats i, per tant, l’híbrid és un candidat potencial per a aplicacions biomèdiques. Finalment, hem investigat l’emplenat de nanotubs de carboni multicapa amb un sòlid van der Waals per capil·laritat del material en la seva fase fosa. Hem reportat per primer cop la formació de nanotubs monocapa inorgànics dins dels nanotubs de carboni. Així mateix, hem investigat la transformació dinàmica dels nanomaterials encapsulats sota la irradiació amb un feix d’electrons. També hem demostrat, utilitzant la teoria de la funció de densitat, que els nanotubs monocapa inorgànics són estables. Els resultats presentats en el marc d’aquesta Tesi expandeixen la capacitat dels híbrids formats per nanotubs de carboni i material inorgànic. / Esta Tesis describe la preparación de varios híbridos formados por nanotubos de carbono y material inorgánico para diferentes aplicaciones, que van desde la electrónica hasta la biomedicina. El propósito de esta investigación ha sido trabajar en la funcionalización de nanotubos de carbono mediante la decoración externa y el llenado con nanotubos inorgánicos para obtener híbridos con propiedades funcionales. Como paso previo a la funcionalización, los nanotubos de carbono se tienen que purificar para eliminar las impurezas no deseadas. En esta Tesis, hemos propuesto un método de purificación para nanotubos de carbono multicapa consistente en el uso vapor de agua, que es un oxidante leve. Hemos investigado el efecto del tiempo de tratamiento con vapor de agua en el grado de purificación y acortamiento de los nanotubos de carbono. Hemos visto que la purificación con vapor de agua genera muestras de nanotubos de carbono de alta calidad y con puntas abiertas. Además, hemos apreciado que su longitud puede ser modulada fácilmente. Una vez que se han purificado los nanotubos de carbono, hemos preparado diferentes tipos de híbridos mediante la incorporación del material en sus paredes. Hemos procedido a la decoración externa de los nanotubos de carbono con nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas a través de un método in situ. Se ha conseguido obtener un agente de contraste dual tanto para resonancia magnética como para imagen nuclear a través del etiquetado de las nanopartículas con 99mTc. Además, se ha mostrado que el uso de nanotubos de carbono más cortos mejoran las propiedades magnéticas del híbrido, obteniendo así valores de relajatividad más elevados. Por otro lado, hemos incorporado de manera covalente clústers de metalacarboranos en las paredes de nanotubos de carbono monocapa, formando un híbrido de alto contenido de 10B, que será apropiado para la terapia por captura neutrónica de boro. Diferentes rutas sintéticas han sido investigadas. La dispersabilidad del híbrido resultante ha sido más alta que en el caso de nanotubos de carbono monocapa oxidados y, por lo tanto, el híbrido es un candidato potencial para aplicaciones biomédicas. Finalmente, hemos investigado el llenado de nanotubos de carbono multicapa con un sólido van der Waals por capilaridad del material en su fase fundida. Hemos reportado por primera vez la formación de nanotubos inorgánicos monocapa dentro de los nanotubos de carbono. Asimismo, hemos investigado la transformación dinámica de los nanomateriales encapsulados bajo la radiación de un haz de electrones. También hemos demostrado, usando la teoría de la función de densidad, que los nanotubos monocapa inorgánicos son estables. Los resultados presentados en el marco de esta Tesis expanden la capacidad de los híbridos formados por nanotubos de carbono y material inorgánico. / This Thesis reports on the preparation of various carbon nanotube‒inorganic hybrids for different applications, ranging from electronics to biomedicine. The purpose of the investigation has been to work on the functionalization of carbon nanotubes by both external decoration and endohedral filling with inorganic materials to obtain hybrids with functional properties. Prior to the functionalization, a purification step must be conducted to remove undesired side products from the synthesis of CNTs. In this Thesis, a purification method using steam, a mild oxidizing agent, is proposed for multi-walled carbon nanotubes. We have investigated the effect of the steam treatment time on the degree of purification and shortening of the carbon nanotubes. Steam purification results in samples open-ended, high-quality nanotubes, which length can be easily modulated. Once carbon nanotubes have been purified, we have prepared different types of hybrids by incorporating the material on the walls of the carbon nanotubes. We have externally decorated carbon nanotubes with superparamagnetic iron oxide nanoparticles by an in situ method. A dual imaging in vivo agent for both magnetic resonance and nuclear imaging has been achieved after labelling the nanoparticles with 99mTc. Moreover, it has been revealed that shorter carbon nanotubes enhance the magnetic properties of the hybrid, obtaining higher relaxivity values. On the other hand, we have covalently attached metallacarborane clusters on the walls of single walled carbon nanotubes to form a hybrid with high 10B content that will be appropriate for boron neutron capture therapy. Different synthetic routes have been studied. The dispersibility of the resulting hybrid was higher than that of oxidized single-walled carbon nanotubes, and therefore the hybrid is a potential candidate for biomedical applications. Finally, we have investigated the filling of multi-walled carbon nanotubes with a van der Waals solid by molten phase capillary wetting. We have reported on the formation of single-layered inorganic nanotubes inside carbon nanotubes for the first time. We have also investigated the dynamic transformation of the encaged nanomaterials under electron beam irradiation. Moreover the intrinsic stability of the single-layered inorganic nanotube has been demonstrated using density function theory. The results presented within this Thesis further expand the capabilities of carbon nanotube‒inorganic hybrids.

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