Orientador: Dario Antonio Donatti / Banca: Agnaldo Aparecido Freschi / Banca: Marcelo Gonçalves Rodrigues / Resumo: Este trabalho descreve sistematicamente a preparação de xerogéis de sílica dopados com rodamina B utilizando em baixa temperatura (ambiente), o processo sol-gel. As amostras foram obtidas após a sono-hidrólise do tetraetilortosilicato [TEOS, Si(OC2H5)4], em meio ácido pH~2, (HCl). A dopagem foi realizada adicionando-se soluções alcoólicas de rodamina previamente definidas à solução hidrolisada e o pH ajustado para ~ 5 (NH4OH). A secagem e o envelhecimento foram realizados à temperatura de 40 ºC por até 90 dias. Os xerogéis foram tratados em temperaturas de até 500 º em atmosfera de Hélio e Oxigênio. As caracterizações foram realizadas através da Espectroscopia de Absorção e Emissão UV/Vis , Infravermelho e Análise Térmica Diferencial (DTA). Os espectros de absorção apresentam bandas centradas em 557 nm e mostra o máximo de intensidade para as amostras sem tratamento térmico. Comportamento semelhante foi observado para os espectros de emissão. O espectro de infravermelho foi feito para o pó de rodamina puro e para o xerogel dopado e encontro-se que a maioria dos picos presentes para o pó puro eram ausentes no espectro do xerogel. Estudos de Análise Térmica Diferencial (DTA) foram realizados e não se pbservou nenhum pico associado à presença do corante no xerogel. / Abstract: This work describe systematically the preparation of rhodamine B doped silica xerogels using the low temperature sol-gel process. The samples were obtained after hydrolysis under ultrasonic stimulation of tetraethylorthosilicate [TEOS, Si(OC2H5)4], in acid conditions pH~2, (HCl). The doping was carried out adiction of ethanolic rhodamine B previously defined to the hidrolysis solution and the pH of resulting sol was adjusted to ~5 (NH4OH). The drying and aging of samples were carried out at 40 ºC for until 90 days. The xerogels were treated in temperatures of until 500 ºC in atmospheres of Helium and Oxygen. The characterizations were carried out through Spectroscopy of Absorption and Emission UV/Vis, Infrared and Differential Thermal Analysis (DTA). Absorption spectra shows bands centered at 557 nm and shows maximum intensity for samples without treatment thermal. Identical behavior was observed in the emission spectra. IR spectra were taken for pure rhodamine powder and rhodamine doped silica xerogels and found that most of the peaks present in pure rhodamine powder spectrum were absent in the spectra of trapped rhodamine SiO2 xerogels. Studies of Thermal Differential Analysis (DTA) were carried out and no peaks were associated to the presence of the dye in the xerogel. / Mestre

Orientador: Ana Maria Pires / Banca: Marco Aurélio Cebim / Banca: Eduardo Alves de Almeida / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidos e aprimorados protocolos de conjugação entre nanopartículas do luminóforo Y2O3:Er,Yb, aminofuncionalizadas e a proteína Streptavidina, para atuarem como marcador em imunoensaios. A streptavidina faz parte do sistema de auto-reconhecimento biotina-avidina mais aplicado em ensaios biológicos, sendo que, devido ao seu alto custo, a Albumina Sérica Bovina foi escolhida como proteína de trabalho em substituição à Avidina. Na etapa final, no entanto, utilizou-se a Streptavidina para comparativamente finalizar as discussões. Desta forma, o desenvolvimento do protocolo considerado padrão foi feito aplicando-se o crosslinker homobifuncional glutaraldeído, e a partir deste, estudou-se o comportamento da ligação luminóforo-proteína utilizando-se outros crosslinkers heterobifuncionais, no caso sulfo-N-succinimidil 4-maleimido- butirato sal de sódio (Sulfo-GMBS) e cloridrato de N-(3-dimetilaminopropil)-N'-etilcarbodiimida (EDC). Tal alteração teve como princípio o aperfeiçoamento do protocolo de conjugação, estabelecendo comparativos entres os dados experimentais já obtidos e as possíveis vantagens resultantes dos crosslinkers heterobifuncionais, já que neste caso a possibilidade de ocorrer autoconjugação, ligação cruzada intramolecular e/ou polimerização entre as nanopartículas aminofuncionalizadas pode ser nula. Com relação às nanopartículas, estas, antes da conjugação, foram caracterizadas por espectroscopia de luminescência, microscopia eletrônica de varredura e/ou transmissão, assim como titulação potenciométrica para quantificação dos grupos NH2 após funcionalização. No desenvolvimento e aperfeiçoamento dos protocolos de conjugação todas as etapas foram monitoradas por Espectroscopia de Absorção na Região... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work conjugation protocols between the aminofunctionalized nanophosphor Y2O3: Er, Yb, and the protein Streptavidin was developed and improved to be possible applied as markers in immunoassays. The Streptavidin is part of the biotin-avidin self-recognition system applied to most biological assays, and, due to its high cost, Bovine Serum Albumin protein was chosen to be used in most part of the developing protocol as a substitute for avidin. In the final step, however, the Streptavidin was used in comparison to the other results in order to finalize the study. Thus, the development of the standard protocol was done by applying the homobifunctional crosslinker glutaraldehyde, and from this, it was studied the behavior of protein-nanophosphors binding using the heterobifunctional crosslinkers N-(3-dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) and Sulfo-N-succinimidyl 4-maleimidobutyrate sodium salt (Sulfo-GMBS). Such a change had the challenge to improve conjugation protocol, establishing the comparison between experimental data already obtained and the possible advantages due to the use of heterobifunctional crosslinkers, considering that in this case the possibility of occurring self-conjugation, intermolecular crosslinking and/or polymerization between the aminofuctionalized nanoparticles can be null. With respect to the nanoparticles before the conjugation step, they were characterized by luminescence spectroscopy, scanning and/or transmission electron microscopy as well as potentiometric titration for NH2 groups quantification after functionalization. During the development and the improvement of the conjugation protocols all steps were monitored by UV-VIS absorption spectroscopy to verify the behavior of molecular species present before and after the reactions... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Ana Maria Pires / Co-orientador: Marco Aurélio Cebim / Banca: Andrea Simone Stucchi de Camargo Alvarez Bernardez / Banca: Eduardo José Nassar / Resumo: Sistemas contendo elementos terras raras possuem diversas aplicações em função de suas propriedades espectroscópicas e magnéticas. Já compostos à base de tungstênio formam uma grande classe de materiais inorgânicos que exibem propriedades físicas interessantes, em especial as fotocrômicas. Dentre os compostos de W6+, destaca-se o óxi-hidróxido de tungstênio e íons terras raras, com fórmula geral TRW2O6(OH)3, sobre o qual encontram-se poucos relatos na literatura. Desta forma, o objetivo deste trabalho é avaliar as propriedades estruturais e espectroscópicas de óxi-hidróxidos de tungstênio e cátions trivalentes de elementos terras raras sintetizados por via hidrotérmica, método pelo qual a fase é facilmente obtida. A adição de ácido cítrico às sínteses leva a grande controle na morfologia das partículas obtidas e, mesmo permanecendo como resíduo nas amostras em que é utilizado, não causa distorções significativas na estrutura cristalina. Além disso, o aditivo promove a redução dos íons W6+ ao estado de oxidação (V), o que tem grande influência sobre as propriedades ópticas da fase em estudo. Os dados de reflectância difusa mostram uma intensa banda de absorção que se estende por todo o visível e infravermelho próximo, atribuída à transições de transferência de carga intervalência (IVCT) entre íons W5+ e W6+ adjacentes. A irradiação do material com energia que exceda ao bandgap leva ao aumento da banda associada à IVCT e consequente mudança de coloração do material, o que indica a ocorrência de fotocromismo; quando a excitação é feita na região do ultravioleta, o efeito fotocrômico é realçado pela fotodecomposição dos resíduos de ácido cítrico. O aumento da banda associada à IVCT leva, concomitantemente, à supressão da emissão a partir do nível emissor 5D0 dos íons Eu3+, resultando em um perfil exponencial de diminuição da... / Abstract: Systems containing rare earth elements have many applications due to their spectroscopic and magnetic properties. On the other hand tungsten-based compounds form a large class of inorganic materials which exhibit interesting physical properties, particularly photochromism. Among W6+ compounds, oxy-hydroxide containing tungsten and rare earth ions, with formula TRW2O6(OH)3, stands out with few reports in the literature. Thus, the aim of this study is to evaluate the structural and spectroscopic properties of oxy-hydroxides with tungsten and trivalent cations of rare earth elements, synthesized via hydrothermal method, by which the phase is easily obtained. The addition of citric acid to the synthesis leads to effective control of particles morphology, and even remaining as a residue in samples in which it is employed, it does not cause significant distortion of the crystal structure. Furthermore, this additive promotes the reduction of W6+ ions to the oxidation state (V), which has a great influence on the optical properties of the studied phase. The reflectance data show an intense absorption band which extends over the entire visible and near infrared spectral range, assigned to the intervalence charge transfer transitions (IVCT) between W5+ and adjacent W6+ ions. Irradiation of the material with energies exceeding the bandgap leads to an increase in the band associated with the IVCT and subsequent color change of the material, which indicates the occurrence of photochromism; when the excitation is done in the ultraviolet spectral region, the photochromic effect is enhanced by the photodecomposition of citric acid residues. The increased bandwidth associated with the IVCT leads concomitantly to the suppression of emissions from Eu3+ 5D0 emitting level, resulting in an exponential decrease of the emission intensity profile as the material is continuously irradiated. This observation suggests that... / Mestre

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Este trabalho teve por objetivo a realização do estudo das propriedades ópticas, magnéticas e estruturais do cristal elpasolita Cs2NaAlF6 dopado com as concentrações de 0,1%, 1,0%, 3,0%, 10,0%, 30,0% e 50,0% de Cr3+. O interesse no estudo deste sistema reside na existência de uma larga e intensa banda de luminescência na temperatura ambiente, que se estende do visível ao infravermelho próximo, podendo então ser utilizado como fonte de radiação sintonizável em dispositivos ópticos, optoeletrônicos e detectores, entre outros. Para a investigação das propriedades ópticas foram feitas medidas de luminescência, excitação e luminescência resolvida no tempo, na temperatura ambiente e a baixas temperaturas. Os resultados obtidos mostram largas bandas de luminescência atribuídas aos íons de Cr3+, ocupando dois sítios octaédricos não equivalentes. Os resultados também mostram que a intensidade integrada da luminescência, o baricentro da banda de emissão e o tempo de vida do estado luminescente variam com a concentração de impureza residente no sistema. Foram realizadas medidas de calor específico em função do campo magnético em uma larga faixa de temperatura, cujos resultados mostram o aparecimento do efeito Schottky a baixas temperaturas. Medidas de susceptibilidade magnética em funcão da temperatura também foram realizadas, e mostram um comportamento paramagnético, típico do íon impureza Cr3+, com um ordenamento magnético de curto alcance. Para a determinação das propriedades estruturais foram realizadas medidas de difração de nêutrons na temperatura ambiente. / This work is devoted to study the optical, magnetic and structural properties of the elpasolite crystal Cs2NaAlF6 with 0.1, 1.0, 3.0, 10.0, 30.0 and 50.0% of Cr3+ ions. The interest on this material lies on the fact that such system presents a broad, intense band in the visible and infrared regions at room temperature and therefore can be used as a tunable radiation source in optical, optoelectronic devices and detectors, among others. To investigate the optical properties luminescence, excitation and time-resolved luminescence measurements at room and low temperatures were realized. The results show broad bands attributed to the Cr3+ ions in two non-equivalent sites, both of them with octahedral coordination. The results also show that the luminescence integrated intensity, emission baricenter and luminescence lifetime change with the change of impurity doping. Specific heat measurements were performed as a function of magnetic field in a wide temperature range, whose results show the appearance of the Schottky effect at very low temperatures. The magnetic susceptibility measurements show a paramagnetic behavior, typical of the dopant ion Cr3+, with a short-range magnetic ordering. To determine the structural properties, neutron diffraction measurements were realized at room temperature.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3266029 bytes, checksum: 4d92a2fca508ea7c2bb15c9e2b4c72b7 (MD5) Previous issue date: 2014-12-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work reports, for the first time, the catalytic action of trivalent lanthanide ions, Ln3 +, on the cleavage of imides. In addition to accelerating the N-acetylbenzamide reaction with the nucleophile, the Ln3+ induces an unusual regioselectivity of it. The concentrations of NABZ and benzamide, investigated by gas chromatography over time, fit well to a first order kinetics, but the reactions half-life are dependent on the proportion Ln3+: imide, tending to decrease with increasing amount of Ln3+ ions. The cleavage of the Nacetylbenzamide mediated by Ln3+ ions is highly solvent dependent, suggesting that it acts as a nucleophile in the reaction. It is also dependent on the Ln3+ ion type, with the reaction rate order as follows: Yb3+ > Tb3+ > Eu3+. Unlike what occurs with the NABZ, nor phthalimide neither N-benzoyl-N-(pyridin-2-yl)benzamide undergo cleavage mediated by ions Ln3+ under the same conditions, suggesting that the reaction reported in this work is only operative with acyclic R1CONHCOR2 imides. Both Eu3+ and Tb3+ ions could be used as catalysts, as well as luminescent probes for monitoring qualitatively the N-acetylbenzamide cleavage reaction in ethanol. Finally, a mechanism consistent with the experimental observations above was proposed. / No presente trabalho, é reportada, pela primeira vez, a ação catalítica de íons lantanídeos trivalentes, Ln3+, na clivagem de imidas. Além de acelerar a reação da Nacetilbenzamida com o nucleófilo, os Ln3+ induzem uma regiosseletividade não usual para a mesma. As concentrações de NABZ e benzamida, ao longo do tempo, investigadas por cromatografia gasosa, se ajustam bem a uma cinética de primeira ordem, mas o tempo de meia vida das reações são dependentes da proporção Ln3+:imida, tendendo a diminuir com o aumento da quantidade do íon Ln3+. A clivagem da N-acetilbenzamida mediada pelos íons Ln3+ é altamente dependente do solvente, o que sugere que o mesmo atua como nucleófilo na reação. Ela também é dependente do tipo de íon Ln3+, a velocidade da reação segue a ordem: Yb3+ > Tb3+ > Eu3+. Ao contrário do que ocorre com a NABZ, nem a ftalimida nem a Nbenzoil- N-(piridina-2-il)benzamida sofrem clivagem mediada pelos íons Ln3+ nas mesmas condições, o que sugere que a reação reportada neste trabalho só é operante em imidas acíclicas do tipo R1CONHCOR2. Ambos os íons Eu3+ e Tb3+ puderam ser utilizados, além de catalisadores, como sondas luminescentes para o monitoramento qualitativo da reação de clivagem da N-acetilbenzamida em etanol. Finalmente, um mecanismo consistente com as observações experimentais supracitadas foi proposto.

A caracterização das propriedades ópticas de moléculas de DNA, tais como a absorção e a fluorescência por excitação, são importantes para a determinação de parâmetros usados no desenvolvimento de biossensores fotônicos. O estudo da absorção óptica do DNA, obtido por diferentes métodos tem se mostrado muito eficiente na determinação do grau de pureza do material genético obtido por amplificação, ou extração e purificação do DNA total. Por outro lado, a fluorescência por excitação a partir de um marcador cromóforo é uma técnica importante em processos de quantificação de massa, em técnicas tais como a eletroforese em gel de agarose. Devido à baixa fluorescência de moléculas de DNA na região visível do espectro, entre 500-600nm, utiliza-se destes marcadores que se ligam à molécula e que são opticamente ativos nesta região para detecção de sua emissão de fluorescência. Neste trabalho foi realizado um estudo da fluorescência do DNA, obtido a partir de uma amplificação por transcriptase reversa do RNA (RT-PCR), na região de 400nm a 600nm, sem adição de marcador e utilizando excitação por um e dois fótons (405nm e 800nm) através da técnica de microscopia confocal. As amostras contendo solução de dsDNA (237ng/μL) foram depositadas sobre um filme de prata de 200nm de espessura que também é crescido previamente sobre um substrato de vidro. Sobre o filme metálico é fabricado nanoestruturas metálicas por de litografia por feixe de íons com um microscópio de duplo feixe FEI Quanta 3D 200i. As nanoestruturas são formadas por arranjos concêntricos de anéis com diâmetros de até 20 μm, largura 50nm e separados por 400nm. Quando a excitação do material genético ocorre sobre a nanoestrtutura o laser gera na nanoestrutura plasmon-polaritons de superfície (SPP) que interagem com as moléculas de dsDNA na solução. Observa-se que nas regiões onde as nanoestruturas são fabricadas que a intensidade de fluorescência da macromolécula é muito maior do que a obtida fora da estrutura e sobre o filme metálico. Os efeitos da interação entre SPPs e as moléculas aumentam a atividade óptica (taxa de emissão) e podem servir como base para a fabricação de sensores fotônicos ultrasensíveis. Concluindo, os efeitos dos campos plasmônicos sobre o fluoróforo são significativos e foram observados pela diminuição do tempo de vida das moléculas e o aumento da sua fluorescência. / The characterization of the optical properties of DNA molecules, such as absorption and excitation fluorescence, is important to the determination of the parameters used for the preparation of photonic biosensors. The study of optical absorption of DNA, obtained through different methods, currently has a high sensitivity to determine the degree of purity of the genetic material obtained by amplification, extraction and purification of the total DNA. On the other hand, excitation fluorescence using a marker is an important technique in mass quantification processes together with techniques such as agarose gel electrophoresis. Because of low fluorescence of DNA molecules, in the visible region of the spectrum, between 500-600nm, the use of labels that bind to the molecule are critically for the detection of their fluorescence emission. In this work we studied the DNA fluorescence, obtained from a RNA reverse transcriptase (RT-PCR) amplification, in the region from 400nm to 600nm, without the addition of a marker as a fluorophore and using confocal microscopy with one and two photons (405nm and 800nm). The solutions of dsDNA (237ng/μL) were dropped on a silver film with 200nm tackiness deposited on a glass substrate. In the silver film nanostructures were fabricated ion beam lithography with FEI Quanta 3D 200i dual beam microscope. The nanostructures are formed by concentric arrangements of rings with diameters up to 20 μm, width 50nm and separated by 400nm. When the excitation of the genetic material occurs on a nanostructure an excited surface plasmon-polaritons (SPP) is responsible for the DNA excitation. It is observed in these regions an increase of the fluorescence intensity many times higher than one obtained out of the nanostructure on the silver film. The effects of the interaction between SPPs and molecules increase the optical activity of the molecule (emission rate) and can serve as the basis of photonic sensors. Concluding, the effects of the plasmon fields on the fluorophore are significant and were observed by decreasing the life time of the molecules and the increasing of their fluorescence.

Este trabalho consiste na caracterização ótica de monocristais de LiNbO3: Er+3, visando a possibilidade deste sistema ser meio ativo para laser. Os resultados obtidos para absorção e emissão foram satisfatórios, sendo bastante compatíveis com os do modelo teórico adotado. O tempo de vida de luminescência das transições 4S3/2 - 4I15/2 e 4F9/2 - 4I15/2 foi medido, à temperatura ambiente e de nitrogênio líquido, mostrando que elas são possíveis candidatas a transições laser. Também foi feito um estudo sobre o comportamento das concentrações das impurezas indesejáveis OH- e Fe2+, através de tratamento térmico. O controle dessas concentrações foi feito através das técnicas de RPE e absorção ótica e os resultados mostraram que é perfeitamente possível eliminar tais impurezas de uma forma totalmente controlada. / This work consists in the optical characterization of LiNbO3:Er3+ single crystals, aiming to verify the possibility of this system being an active media for laser. The absorption and emission results were satisfactory, being compatible enough with the theoretical model adopted. The luminescence lifetime of the 4S3/2 - 4I15/2 e 4F9/2 - 4I15/2 transitions was measured at the ambient and liquid nitrogen temperature, showing that they are possible candidates for laser transitions. The behavior of the undesirable OH- and Fe2+ impurities was also studied through thermal treatment. The control of these concentrations was done using the EPR and optical absorption techniques and the results showed it is possible to eliminate such impurities in a totally controlled way.

Orientador: Celso Aparecido Bertran / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T07:22:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_CarlaSimoneTafuri_D.pdf: 16927683 bytes, checksum: b7e62e3886759d4afb629fa31db9ec66 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Neste trabalho, realizou-se o estudo da cinética de formação de radicais produzidos no estado eletrônico excitado e o estudo da formação das partículas de fuligem, durante a combustão de misturas de C2H2/O2 e C2H2/O2/Ar produzidas em uma câmara fechada. Na metodologia utilizada, o processo de combustão é turbulento e ocorre na ausência do ar atmosférico. Desta forma, é possível obter uma correlação entre a pressão e composição da mistura que queima, e a formação e reação das espécies presentes na chama. A cinética de formação dos radicais excitados OH*, CHO*, CH* e C2*, principais emissores em chamas de hidrocarbonetos, foi estudada pela determinação de suas intensidades de emissão em função do tempo. A evolução das partículas de fuligem, durante a combustão das misturas ricas em acetileno, foi observada através do espalhamento e absorção da luz de um laser por essas partículas, em função do tempo. Realizou-se também a análise morfológica das partículas formadas por microscopia eletrônica de varredura. As medidas espectroscópicas de emissão dos radicais excitados foram associadas à simulação computacional da cinética de combustão, permitindo se estabelecer um mecanismo reacional para o processo de combustão turbulento da mistura de C2H2/O2 e identificando-se as principais rotas de reação para a formação dos radicais excitados: H + O2 = OH* + O CH + O = CHO* C2H + O2 = CH* + CO2 CH2 + C = C2* + H2 / Abstract: In this work, a kinetic study of radicals in the excited electronic state and a study of soot particles evolution from C2H2/O2 and C2H2/O2/Ar flames in a closed chamber was carry out. In the methodology used the combustion process is turbulent and occurs in the atmospheric air absence. Therefore, we can correlate mixture pressure and composition that burning to species formation and reactions in the flame. The formation kinetic of OH*, CHO*, CH* and C2* excited radicals, which are the main emitters in the hydrocarbon flames was studied by emission intensities as a function of time determination. The soot particle evolution from fuel-rich flames was observed through laser light scattering and absorption. The morphology analysis of these soot particles was executed by scanning electronic microscope. The spectroscopic measurements of emission of excited radicals was associated to computational simulation of combustion kinetics allowing to establish a mechanism of reactions to the turbulent combustion process of C2H2/O2 and to identify the predominant reactions for the formation of excited radicals: H + O2 = OH* + O CH + O = CHO* C2H + O2 = CH* + CO2 CH2 + C = C2* + H2 / Doutorado / Físico-Química / Doutora em Química

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:29:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 00456.pdf: 1075435 bytes, checksum: 5890a1018150d05979ee39919f44ca34 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IEA/D / Instituto de Energia Atomica - IEA

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:29:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 00968.pdf: 911616 bytes, checksum: e0c8f486a6db58c7bd4da508c15517cf (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IEA/D / Instituto de Energia Atomica - IEA