É crescente o aumento da preocupação do homem com a contaminação de ambientes aquáticos uma vez que da subsistência dos mesmos depende o bem estar de todos. Ao mesmo tempo em que cresce a preocupação tem aumentado a quantidade de pesquisas em busca de tecnologias alternativas ao tratamento e remediação de efluentes aquosos contaminados pelas mais diversas substâncias incluindo os metais pesados. Nas últimas décadas, tem crescido o número de trabalhos avaliando a capacidade de sorção e a viabilidade da utilização de biossorventes de baixo custo na captação de íons metálicos e um desses materiais são as biomassas de algas pardas. Dentre os vários gêneros existentes no planeta o território brasileiro é rico na macroalga do gênero Sargassum. Muito embora a composição dessas biomassas varie o principal constituinte das mesmas é o ácido algínico e seus sais alcalinos na forma de um copolímero linear, homopolimérico, com unidades do ácido manurônico, (M), (1-4)-β-D- ligado e seu epímero em C-5 nos resíduos α-L-gulurônicos, (G), respectivamente, covalentemente ligados entre si em sequencias diferenciadas ou em blocos. Os monômeros podem aparecer em blocos homopoliméricos consecutivos, resíduos G (unidades G), resíduos consecutivos M (unidades M), pequenas unidades alternadas M e G (blocos MG), ou em blocos aleatoriamente organizados. A proposta dessa dissertação é realizar a modificação do copolímero existente na biomassa com epicloridrina, avaliar e comparar a captação de íons Cu (II) e Hg (II) pela biomassa da alga Sargassum sp., com a biomassa não modificada e resultados publicados na literatura / A growing concern of increasing the man with the contamination of aquatic environments since the livelihoods of those dependent on the welfare of all. While growing concern has increased the amount of research in search of alternative treatment technologies and remediation of aqueous waste streams contaminated by various substances including heavy metals. In recent decades, has increased the number of reports assessing the sorption capacity and the feasibility of using low-cost biosorbent uptake of metal ions and these materials are the biomass of brown algae. Among the various genres on the planet Brazilian territory is rich in macro algae of the genus Sargassum. Although the composition of these biomasses vary the main constituent of these images is alginic acid and alkaline salts in the form of a linear copolymer, homopolymeric blocks of (1-4)-linked β-D mannuronic acid (M), and its C-5 epimer α-L-guluronic, (G) residues, respectively, covalently linked together in different sequences or blocks. The monomers can appear in homopolymeric block of consecutive G-residues (G-blocks), consecutive M-residues (M-blocks), alternating M and G (MG blocks) or randomly organized blocks. The purpose of this dissertation is the modification of existing biomass copolymer with epichlorohydrin, evaluate and compare the uptake of Cu (II) and Hg (II) by biomass of seaweed Sargassum sp. with the unmodified biomass and results published in literature

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-08-16Bitstream added on 2014-06-13T20:01:02Z : No. of bitstreams: 1 gaspar_rt_dr_sjrp.pdf: 649983 bytes, checksum: 1fcf82fd9f75312b80b50e055388690d (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O Poli(etileno glicol) (PEG) é um polímero sintético cujas características tem despertado grande interesse em diversas áreas. Suas aplicações podem ser vistas nas mais variadas áreas, desde biotecnologia e medicina até aplicações industriais e cosméticos. Alguns aspectos físicos como a estrutura adotada por esse polímero em diferentes solventes e detalhes sobre a interação entre essas moléculas ainda necessitam de maiores esclarecimentos, o que o torna objeto de intensa investigação. Essa tese visa desenvolver um modelo para moléculas de PEG, que possa ser utilizado em experimentos de dinâmica molecular. Resultados de simulações com esse modelo foram comparados a dados experimentais presentes na literatura, de forma a verificar o comportamento do modelo em diferentes condições, avaliando assim sua adequação. Os valores de densidade, obtidos dos sistemas simulados, apresentaram erro máximo de 1,14% para concentrações de até 50% de PEG400. A densidade do sistema em função da temperatura concorda com os dados da literatura, mantendo um erro fixo de 0,35%, que está relacionado com a concentração de 50% utilizada nessa simulação. A estrutura helicoidal, apresentada pelas moléculas de PEG ao final do processo de preparação dos modelos, é perdida rapidamente em todas as diferentes condições em que o sistema foi simulado, indicando que tal estrutura é energeticamente desfavorável em água. Com o aumento da concentração de PEG, as seguintes estruturas foram encontradas: moléculas de PEG livres em solução em concentrações inferiores a 5%, aglomerados de PEG entre 5 e 50%, com uma transição gradual entre uma estrutura e outra. Os resultados obtidos para concentrações acima de 50% não são conclusivos. Seguindo o procedimento aplicado ao modelo inicial, de PEG400, foi desenvolvido... / Poly(ethylene glycol) (PEG) is a synthetic polymer whose characteristics have attracted great interest in different fields. It has been applied in very different areas, from biotechnology and medicine to industry and cosmetics. Physical aspects like the structure PEG assumes in different solvent and details on the interaction between these polymers still lack clarity, make PEG an object of intense investigation. This Thesis aims do develop a model for PEG molecules that can be used in molecular dynamic simulations. Results of simulations using this model were compared to published experimental data, in order to investigate the behavior of the model under different conditions to evaluate its validity. The density values obtained from the simulations exhibit a maximum error of 1.14% for PEG400 concentrations up to 50%. The system density as a function of temperature agrees with experimental data from the literature within an error of 0.35% for the 50% PEG in the simulation. The helicoidal structure assumed by the PEG molecules at the end of the procedure of the model preparation is quickly lost under every simulation condition, thus indicating that the helicoidal structure is not energetically favorable for PEG in water. As PEG concentration is increased, the following structures were found: free PEG molecules below ca 5%, PEG clusters from ca 5-50%, with a gradual transition from one structure to another. The results for concentrations higher than 50% are not conclusive. Following the procedure applied to the initial PEG400 model, a second model was developed, almost four times larger, and used to investigate possible molecular effects capable to induce phase thermoseparation. The transition from different system states took place on average temperatures between 423.3 K and 424.1 K at the average pressure of 8.98 Bar.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A utilização de polímeros biodegradáveis é uma das formas de minimizar o grande volume de descartes de materiais poliméricos que tendem a aumentar cada vez mais causando dano ao meio ambiente. Existem vários métodos de avaliação de biodegradação de polímeros que podem contribuir para o desenvolvimento de novos materiais biodegradáveis. Nessa dissertação foi avaliada a biodegradação do compósito de matriz de polímero comercial à base de poliéster e amido e fibra de coco verde. Foram usados dois métodos, em solo simulado e em ambiente marinho. A biodegradação dos compósitos foi avaliada através das análises de: Perda de massa, Microscopia ótica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), Análise Termogravimétrica (TGA) e Espectroscopia na região do Infravermelho (FTIR). Além disso, foi realizada uma comparação entre desempenho de biodegradação do material nos dois ambientes. A velocidade de biodegradação no ambiente marinho é maior do que no solo simulado / The use of biodegradable polymers is one of the ways to minimize the large volume discharges of polymer materials which tend to increase causing more damage to the environment. There are several methods for evaluation of polymer biodegradation which can contribute to the development of new biodegradable materials. In this dissertation was evaluated the biodegradation of a polymer composite commercial with matrix based on polyester and starch and green coconut fiber. Two methods were used, simulated soil and marine environment. The biodegradation of the composites was evaluated by mass loss, optical microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Infrared Spectroscopy (FTIR). In addition, it was performed a comparison between the biodegradation of the material in both environments. The biodegradation rate of the marine environment is greater than the simulated ground

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Polímeros contendo anéis heterocíclicos, como o imidazol, possuem um grande interesse comercial e científico devido ao seu emprego em diversas áreas. Esses polímeros podem ser obtidos pela modificação química de polímeros comerciais como a poliacrilonitrila. Geralmente, esse tipo de reação é realizada por aquecimento convencional (térmico). Entretanto, mais recentemente, a irradiação por micro-ondas também começou a ser utilizada como fonte de energia para esse fim. Nesta Dissertação foi estudada, comparativamente, a modificação química da poliacrilonitrila comercial com etilenodiamina sob ativação de P2S5, empregando como fonte de aquecimento: o método convencional (térmico) e irradiação de micro-ondas, geradas em forno de micro-ondas doméstico e em reator de micro-ondas (Discover CEM), para produzir o copolímero de poliacrilonitrila e 2-vinil-imidazol. As reações foram efetuadas em diferentes tempos reacionais, em diferentes temperaturas no reator de micro-ondas e em diferentes potências do forno doméstico. Os copolímeros produzidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e por ressonância magnética de núcleo de hidrogênio (NMR-1H). A poliacrilonitrila foi modificada quimicamente com sucesso em todos os métodos empregados, como foi verificado pela sua análise de FTIR. Os melhores resultados obtidos foram: em 48 h de aquecimento térmico, 20 min de irradiação de micro-ondas em forno doméstico e 20 min a 80C em reator de micro-ondas, no entanto todas as análises indicaram uma derivatização abaixo de 10 % / Polymers containing heterocyclic rings such as imidazole, have a great scientific and commercial interest due to its use in several areas. Such polymers can be obtained by chemical modification of polymers such as polyacrylonitrile commercial. Generally, this type of reaction is carried out by conventional heating (thermal). However, more recently, the microwave irradiation is also being used as an energy source for this purpose. This thesis was studied in comparison, the chemical modification of the commercial polyacrylonitrile with ethylenediamine under activation P2S5, using as the heating source, the conventional method (heat) and the microwave radiation generated in a microwave oven for domestic and reactor micro-wave oven (CEM Discover) to produce the copolymer of polyacrylonitrile and 2-vinyl-imidazole. The reactions were carried out at different reaction times, temperatures in the reactor at different microwave powers and different domestic oven. The copolymers produced were characterized by infrared spectroscopy (FTIR) and nuclear magnetic resonance of hydrogen nucleus (NMR-1H). The polyacrylonitrile was chemically modified with success in all methods employed, as verified by its FTIR analysis. The best results were as follows: 48 h of thermal heating 20 min of irradiation of microwaves in domestic oven and 20 min at 80 C in a microwave reactor, however all analyzes indicated a derivatization below 10%

Orientador: Clóvis Ribeiro Ribeiro / Banca: Rosemeire Cristina Linhari Rodrigues Pietro / Banca: Leila Aparecida Chiavacci / Banca: Patrícia Bento da Silva / Banca: Roselena Faez / Resumo: A auto-montagem é a organização dos blocos de construção que compõem um sistema, em estruturas hierarquicamente ordenadas, sem qualquer tipo de influência externa. As forças que governam esse processo de auto-montagem das moléculas são as interações não covalentes, tais como interações de van der Waals, eletrostática, hidrofóbica, ligação de hidrogênio, dentre outras. A inspiração para o surgimento de materiais com base nessas interações veio da natureza e dos sistemas biológicos, que ocorrem naturalmente, tais como o DNA. A natureza reversível das interações não covalentes assegura que os blocos de construção que constituem o sistema podem se romper e se recombinar de acordo com as características do meio externo. Essa propriedade faz desses sistemas capazes de responder aos mais variados estímulos, tais como variações de temperatura, pH, solvente, radiação, etc. A reação de um ácido orgânico com a meglumina, um aminocarboidrato, leva à formação de um par iônico denominado genericamente de carboxilato-meglumina.Os objetivos nesse estudo, além da síntese de sistemas supra-anfifílicos foi ainda avaliar esses sistemas em fase aquosa e correlacionar as propriedades com uma potencial aplicação no âmbito farmacêutico. Nesse trabalho, ácido oleico e meglumina foram utilizados como os blocos de construção de um sistema anfifílico supramolecular. Inicialmente o par iônico entre ácido oleico e meglumina se formava, gerando o par oleato-meglumina e esse anfifílico se mantinha em fase a... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Self-assembly is the organization of building blocks in a system, in hierarchically-ordered structures without any external influence. The driving forces on molecular self-assembly are non-covalent interactions, such as van der Waals, electrostatics, hydrophobic, hydrogen bonding, amongst others. The inspiration for the emergent materials based on these interactions come from nature and naturally occurring biological systems such as DNA. The reversible nature of the non-covalent interactions ensures that the building blocks in a system can be broken and reunited according to the external environment. This property makes them capable of responding to different stimuli, such as variations in temperature, pH, solvent, radiation, etc. The reaction of an organic acid with meglumine, an aminocarbohydrate, leads to the formation of an ionic pair generally called carboxylate-meglumine. The aim of this work, besides the synthesis of the supra-amphiphiles, was to evaluate these systems in aqueous phase, and correlate the properties with potential application of them in the pharmaceutical field. In this work, oleic acid and meglumine were used as the building blocks for the synthesis of a supramolecular amphiphilic system. Initially, the ionic pair between oleic acid and meglumine was formed, generating oleate-meglumine. That amphiphilic was maintained in aqueous phase through hydrophobic interactions and hydrogen bonds. Two systems were synthesized, one in equimolar conditions and anot... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2299113 bytes, checksum: b733c6bace2740290d2c97582cadca54 (MD5) Previous issue date: 2012-02-15 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Triblock copolymer (EO13PO30EO13) in p-xylene and small amounts of water forms various self-organized structures, one of which are the reverse micelles. Reverse micelles are a type of self-organized system that forms in solutions and interfaces. Reverse micelles can be used in the extraction of amino acids or as nanoreactors for the synthesis of nanoparticles. In this work, reverse micelles were produced by (EO13PO30EO13) the triblock copolymer in p-xylene at concentration of 15% w/w in the presence of water or 0.1 M aqueous solutions of cadmium chloride, sodium nitroprusside, sodium sulfide, sodium hydroxide, lithium sulfate and tetra methyl ammonium chloride. We evaluated the scattered intensity and hydrodynamic diameter in different amounts of water or salts by the techniques of static and dynamic light scattering, respectively. There was an increase in the hydrodynamic diameter in the presence of all salts in comparison with that of water. The scattered intensity also increased for all salts, except for the micelles with tetra methyl ammonium chloride. We measured the variation of the refractive index of solution of 15% w/w (EO13PO30EO13) in p-xylene with different amounts of water or aqueous solutions and compared to with solution of 15% w/w (EO13PO30EO13) without amounts of water or aqueous solutions. The variation of refractive index indicated the point of formation of reverse micelles for some salts, which was not possible to determine using light scattering, and the transition point in the form of reverse micelles from spherical to ellipsoidal. In addition to the scattering experiments, microcalorimetric measurements of the reverse micelles systems were carried out using the Isothermal Titration Calorimetry technique. The results showed that the enthalpy of mixing has changed from exothermic (micelles with water) to endothermic (micelles with salt) for very low water content. In addition, reverse micelles with tetra methyl ammonium chloride and sodium hydroxide showed enthalpy of mixing much smaller in magnitude than the reverse micelles with other salts or water. For the low aqueous solution content inside the reverse micelles the endothermic enthalpy of mixing indicates that the process of desolvation of salts by molecules of water and the interaction of salts and water with the EO segments happens with cost of energy. Nuclear magnetic resonance spectra of hydrogen of the molecules of water showed the formation of free water and bound water inside the reverse micelles. The chemical shift curves increased slightly in the presence of all salts. The relaxation spin-spin of hydrogens of groups CH3 decrease with the increase of water or aqueous solution content. This was interpreted as the passage of molecules of (EO13PO30EO13) from the form of free chain to the form of reverse micelles. The value of relaxation of groups CH2 did not show significant change with the increase of water or aqueous solution content. Measurements of the relaxation of the water molecules inside the reverse micelles were made and it was determined the relaxation constant T2 of the molecule of water in the macroscopic water phase and inside the reverse micelles. The value of T2 decreases from 3.2 seconds in the macroscopic phase to a few microseconds in the inside of reverse micelles. The presence of salt in the inside of reverse micelles induced a more significant decrease in the value of T2 of molecules of water than when there was only water inside the reverse micelles. / O copolímero tri-bloco (EO13PO30EO13) em p-xileno e com a adição de água forma diversas estruturas auto-organizadas, uma das quais são as micelas reversas. As micelas reversas são um tipo de sistema auto-organizado que se forma em soluções e interfaces. As micelas reversas podem ser usadas na extração de aminoácidos ou como nanorreatores para a síntese de nanopartículas. Nesse trabalho, micelas reversas foram produzidas pelo copolímero tri bloco (EO13PO30EO13) em p-xileno na concentração de 15% m/m com adição de água ou soluções aquosas 0,1 M de cloreto de cádmio, nitroprussiato de sódio, sulfeto de sódio, hidróxido de sódio, sulfato de lítio e cloreto de tetrametilamônio. Foram avaliados a intensidade espalhada e o diâmetro hidrodinâmico em diferentes quantidades de água ou solução aquosa 0,1 M, pelas técnicas de espalhamento estático e dinâmico de luz, respectivamente. Observou-se o aumento do diâmetro hidrodinâmico na presença de todos os sais em comparação com a água. A intensidade espalhada também aumentou para todos os sais, exceto para as micelas com cloreto de tetrametilamônio. Foi medida a variação do índice de refração para a solução com 15% m/m de copolímero (EO13PO30EO13) em p-xileno com diferentes quantidades de água ou soluções aquosa e comparada com a solução de 15% m/m de copolímero (EO13PO30EO13) sem a adição de água ou solução aquosa. A variação do índice de refração indicou o ponto de formação das micelas reversas com água e com os sais cloreto de cádmio e cloreto de tetrametilamônio, que não foi possível determinar com as medidas de intensidade espalhada. Além disso foi possível determinar o ponto de transição na forma das micelas reversas de esféricas para elipsoidais para todos os sais. Complementando as medidas de espalhamento de luz foram feitas medidas energéticas do sistema de micelas reversas usando a técnica de microcalorimetria isotérmica de titulação. As medidas microcalorimétricas mostraram que a entalpia de mistura mudou de exotérmica (micelas com água) para endotérmica (micelas com solução salina) nas primeiras adições. Além disso, micelas reversas com o cloreto de tetrametilamônio e hidróxido de sódio apresentaram entalpia de mistura muito menor em módulo do que as micelas reversas com os outros sais ou água. Em baixos conteúdos de água a entalpia de mistura endotérmica indica que o processo de desolvatação dos sais pelas moléculas de água e a interação dos sais e água com os segmentos EO ocorre com gasto de energia. Espectros de resonância magnética nuclear dos hidrogênios da molécula de água mostraram a formação de água livre e água ligada no interior das micelas reversas. As curvas de deslocamentos químicos aumentaram levemente na presença de todos os sais. Ocorreu uma redução da constante relaxação spin-spin dos prótons dos grupos CH3 da molécula de L64 com o aumento do conteúdo de água ou solução salina. Esse resultado foi interpretado como a passagem de moléculas do copolímero (EO13PO30EO13) da forma de cadeia livre para a forma de micelas reversas. Já as medidas dos grupos CH2 mostraram que a relaxação spin-spin não variaram significativamente com a quantidade de água ou solução salina. As medidas de relaxação das moléculas de água no interior das micelas reversas foram feitas e foi determinada a constante de relaxação T2 da molécula de água em fase macroscópica e no interior das micelas reversas. O valor de T2 diminui de 3,2 segundos em fase macroscópica para dezenas de milisegundos no interior das micelas reversas. A presença do sal no interior das micelas reversas induziu uma diminuição mais acentuada no valor de T2 das moléculas de água do que quando havia apenas água no interior das micelas reversas.

MUNARIN, Felipe de Freitas. Estudo de sistemas bidimensionais de partículas clássicas. 2008. 198 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2014-05-14T22:30:23Z No. of bitstreams: 1 2008_tese_ffmunarin.pdf: 39541997 bytes, checksum: 1f3e58dd9a30e2f298bf15a6c2dd60d2 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2014-05-14T22:36:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_tese_ffmunarin.pdf: 39541997 bytes, checksum: 1f3e58dd9a30e2f298bf15a6c2dd60d2 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-14T22:36:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_tese_ffmunarin.pdf: 39541997 bytes, checksum: 1f3e58dd9a30e2f298bf15a6c2dd60d2 (MD5) Previous issue date: 2008 / Esta tese dedica-se ao estudo das propriedades estruturais, dinâmicas e térmicas de sistemas bidimensionais (2D) de partículas clássicas. Na primeira parte da tese, estudam-se as estruturas e as propriedades vibracionais de partículas em sistemas confinados em temperatura zero. Inicialmente, investigam-se as configurações de uma monocamada de dipolos magnéticos confinados por um potencial parabólico em função do momento de dipolo das partículas. Apesar do confinamento circular, encontram-se diversas estruturas assimétricas, como configurações em forma de cadeias (linhas de partículas) e em forma de Y quando um campo magnético é aplicado paralelamente ao plano das partículas. Além disso, analisa-se a dinâmica das partículas por meio do estudo do espectro de seus modos normais, em função do campo magnético e da intensidade do momento de dipolo das partículas. As componentes de translação e rotação dos modos normais são obtidas e estudadas em detalhes. Esse sistema também foi estudado em função do número de partículas onde foram encontradas diferentes estruturas para diferentes valores do momento de dipolo das partículas e do campo magnético aplicado. Apresenta-se ainda nesta tese um estudo da estrutura e do espectro dos modos normais de um sistema composto por dois planos bidimensionais, acoplados verticalmente, formado por partículas clássicas carregadas, confinadas por uma distribuição não uniforme de carga. As propriedades estruturais e dinâmicas desse sistema são analisadas em função da separação entre os planos de cargas, bem como em função da intensidade do potencial de confinamento. Observam-se diferentes configurações assimétricas, além de transições estruturais induzidas pela desvinculação (evaporação) de partículas. Dependendo da transição estrutural, observou-se que as freqüências dos modos normais exibem uma descontinuidade ou uma contínua diminuição do seus valores. Na segunda parte da tese, estuda-se a influência da temperatura nas estruturas de sistemas 2D. Especificamente, investiga-se detalhadamente a transição sólido-líquido de um sistema bidimensional finito, constituído por dois tipos de partículas com diferentes cargas e/ou massas, confinadas em um potencial parabólico. A temperatura de fusão é obtida para diferentes valores da relação entre as cargas e/ou massas dos dois tipos de partículas. Observou-se que a fusão dos dois tipos de partículas ocorre em diferentes temperaturas. A importância das configurações comensuráveis e incomensuráveis, e dos diferentes modos normais de vibração na temperatura de fusão do sistema, também é estudada. Quando a configuração de mínima energia do sistema é composta por um arranjo assimétrico de partículas, observam-se transições estruturais termicamente induzidas. Além disso, encontra-se que o aumento de temperatura induz uma separação dos dois tipos de partículas no sistema. Estudou-se também a transição sólido-líquido de um sistema bidimensional de partículas clássicas interagindo através de um potencial competitivo e confinadas por um potencial parabólico. As partículas interagem através de um potencial atrativo de curto alcance e de um potencial repulsivo de longo alcance. Comportamentos diferentes da temperatura de fusão são encontrados em função da intensidade do potencial atrativo entre as partículas. Observou-se também que a transição sólido-líquido de um sistema constituído por pequenos aglomerados ocorre através de um processo de fusão em duas etapas. Comportamento reentrante e transições termicamente induzidas são observados em uma pequena região de um digrama dos principais parâmetros do sistema. Além disso, observa-se o efeito de histerese na configuração do sistema em função da temperatura, concluindo-se que este efeito é conseqüência da presença de uma barreira de potencial entre as diferentes configurações do sistema.

CAMARÃO, Diego de Lucena. Diffusive properties of soft condensed matter systems under external confinement. 2014. 142 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-04-09T20:25:36Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_dlcamarao.pdf: 4771668 bytes, checksum: 12d4989237a73eeafcc143c607fa30dd (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-04-10T20:52:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_dlcamarao.pdf: 4771668 bytes, checksum: 12d4989237a73eeafcc143c607fa30dd (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-10T20:52:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_dlcamarao.pdf: 4771668 bytes, checksum: 12d4989237a73eeafcc143c607fa30dd (MD5) Previous issue date: 2014 / In this thesis we study the influence of external confinement potentials on the dynamical properties of soft condensed matter systems. We analyze the diffusive properties of two specific systems by means of Langevin and Brownian Dynamics simulations. In Chapter 1, we introduce the subject of soft condensed matter. We show several theoretical and experimental aspects of these type of systems. We make a brief introduction to the topic of diffusion, where we discuss main aspects of Brownian motion. We introduce the single-file diffusion (SFD) problem and discuss it in the context of soft condensed matter systems, both theoretically and experimentally. In Chapter 2, we introduce the computational method used in this thesis. We discuss Molecular Dynamics (MD) and its variants, Langevin and Brownian Dynamics simulations. We also introduce numerical algorithms used in the following chapters. In Chapters 3, 4 and 5, we analyze two different systems, namely (i) a system of interacting Yukawa particles confined in a parabolic quasi-one-dimensional (q1D) channel and (ii) a system of magnetic colloidal particles under the influence of both a parabolic confinement potential and a periodic external modulation along the unconfined direction. In the former, we study the transition from the single-file diffusion (SFD) regime to the two-dimensional (2D) diffusion regime. In the latter, we study the influence of several parameters that characterizes the system, e.g., the strength of an external magnetic field and the periodic modulation along the unconfined direction, on its dynamical properties. Finally, we present the summary of the main findings reported in this thesis and we show some open questions as perspectives for future research in the field of diffusion in soft condensed matter systems. / Nesta tese estudamos a influência de potenciais de confinamento externos nas propriedades dinâmicas de sistemas de matéria condensada mole. Analisamos as propriedades difusivas de dois sistemas específicos utilizando simulações computacionais (Dinâmica Molecular de Langevin e Dinâmica Browniana). No Capítulo 1, introduzimos o tópico sobre matéria condensada mole. Mostramos vários aspectos teóricos e experimentais neste tipo de sistema. Fazemos uma breve introdução ao tópico de difusão, onde discutimos os principais aspectos do movimento Browniano. Introduzimos o problema de difusão em linha (SFD, do inglês "single-file diffusion") e o discutimos, teorica e experimentalmente, no contexto de sistemas de matéria condensada mole. No Capítulo 2, introduzimos os métodos computacionais utilizados nesta tese. Discutimos os métodos de Dinâmica Molecular e suas variantes, o método de Dinâmica de Langevin e Dinâmica Browniana. Também introduzimos algoritmos de integração utilizados nos capítulos posteriores. Nos Caps. 3, 4 e 5, analisamos dois sistemas distintos, (i) um sistema de partículas de Yukawa confinadas em um canal parabólico quasi-unidimensional (q1D) e (ii) um sistema de colóides magnéticos sob a influência de um potencial parabólico e uma modulação periódica externa ao longo da direção não confinada. No primeiro sistema, estudamos a transição do regime de difusão em linha (SFD) para o regime de difusão normal (2D). No segundo sistema, estudamos os efeitos de vários parâmetros que caracterizam o sistema (e.g., a magnitude do campo magnético externo e a presença da modulação periódica externa) em suas propriedades dinâmicas. Finalmente, apresentamos um sumário dos principais resultados obtidos nesta tese e mostramos algumas questões em aberto como perspectivas para pesquisas futuras na área de difusão em sistemas de matéria condensada mole.

RAMOS, Igor Rochaid Oliveira. Study of strongly correlated colloidal systems. 2014. 113 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-04-09T20:37:08Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_iroramos.pdf: 4160505 bytes, checksum: 1c5b95406b1be080fece98a7bc0bf05a (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-04-10T20:54:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_iroramos.pdf: 4160505 bytes, checksum: 1c5b95406b1be080fece98a7bc0bf05a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-10T20:54:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_iroramos.pdf: 4160505 bytes, checksum: 1c5b95406b1be080fece98a7bc0bf05a (MD5) Previous issue date: 2014 / This thesis presents the study of the structural and dynamical properties, as well as, melting of colloidal systems. Initially, we study the structure and phonon spectrum of a system of charged magnetic dipoles, organized in a bilayer structure and oriented perpendicular to the plane of the layers. This system can be tuned through six different crystalline phases by changing parameters such as the interlayer separation and/or the charge and/or dipole moment of the particles. The presence of the electric charge on the dipole particles is responsible for the nucleation of five staggered phases and a disordered phase which are not found in the magnetic dipole bilayer system previously presented in the literature. These extra phases are a consequence of the competition between the repulsive Coulomb and the attractive dipole interlayer interaction. The minimum energy structures are summarized in a phase diagram associated to the separation between the layers and to the relative importance between the magnetic and electric interactions. We determine the order of the structural phase transitions. The phonon spectrum of the system was calculated within the harmonic approximation. A non-monotonic behavior of the phonon spectrum is found as a function of the effective strength of the inter-particle interaction. The thermodynamic stability of the different phases is determined. Then, we study the bilayer system of charged magnetic dipoles for nonzero temperatures, investigating the melting behavior of the system through the modified Lindemann criterion, as a function of the parameters: (i) the distance between the layers η and (ii) the relative intensity of the magnetic interaction with respect to the electric interaction λ. For large enough λ, one of the phases (the matching hexagonal phase) exhibits a re-entrant melting behavior as a function of η. Since the charges and the magnetic dipole moment of the colloidal particles can be altered, for example, by changing the pH of the solution in which they are immersed or an external magnetic field, respectively, this system can be in principle verified experimentally. Last, a two-dimensional (2D) binary colloidal system consisting of interacting dipoles is investigated. Within the harmonic approximation, we obtained the phonon spectrum of the system as a function of the composition, dipole moment ratio and mass ratio between the small and big particles. Through a systematic analysis of the phonon spectra, we are able to determine the stability region of the different lattice structures of colloidal alloys. The gaps in the phonon frequency spectrum, the optical frequencies in the long-wavelength limit and the sound velocity are discussed as well. Using the modified Lindemann criterion and within the harmonic approximation, we estimated the melting temperature of the sub-lattice generated by the big particles. / Nesta tese, estudamos as propriedades estruturais e dinâmicas, bem como, a fusão de sistemas coloidais. Inicialmente, abordamos o problema de determinar as estruturas de mínima energia e o espectro de fônons de um sistema de dipolos magnéticos carregados, organizados em uma estrutura de bicamadas e orientados perpendicularmente ao plano das camadas. Este sistema pode ser sintonizado através de seis diferentes fases cristalinas, através da variação de parâmetros tais como a separação entre as camadas e/ou a carga e/ou o momento de dipolo das partículas. A presença de carga elétrica nas partículas dipolares é responsável pela nucleação de cinco fases onde as camadas não estão alinhadas verticalmente e uma fase desordenada, que não são encontradas no sistema em bicamadas de dipolos magnéticos previamente apresentado na literatura. Estas fases extras são uma consequência da competição entre a repulsão coulombiana e a interação atrativa entre os dipolos em diferentes camadas. As estruturas de mínima energia são sumarizadas em um diagrama de fases associado à separação entre camadas e a importância relativa entre as interações elétrica e magnética. Determinamos, ainda, a ordem das transições estruturais entre as várias configurações de mínima energia. O espectro de fônons do sistema foi calculado usando a aproximação harmônica. Um comportamento não-monotônico do espectro de fônons é encontrado como função da interação efetiva entre as partículas. A estabilidade termodinâmica das diferentes fases é determinada. Em seguida, estudamos o sistema de bicamadas de dipolos magnéticos carregados para temperaturas diferentes de zero, investigando a fusão do sistema através do critério de Lindemann modificado, em função dos parâmetros: (i) a distância entre as camadas η e (ii) a intensidade relativa da interação magnética com respeito à interação elétrica λ. Para λ suficientemente grande, uma das fases (a fase hexagonal com alinhamento vertical) exibe um comportamento reentrante na temperatura de fusão em função de η. Uma vez que a carga e o momento de dipolo magnético das partículas coloidais pode ser alterado, por exemplo, pela variação do pH da solução na qual estão imersos e por um campo magnético externo, respectivamente, este sistema pode ser em princípio verificado experimentalmente. Por último, um sistema bidimensional (2D) coloidal binário consistindo de dipolos interagentes é investigado. Dentro da aproximação harmônica, calculamos o espectro de fônons do sistema em função da composição, da razão entre os momentos de dipolo e da razão entre as massas das partículas pequenas e grandes. Através de uma análise sistemática dos espectros de fônons, determinamos a região de estabilidade das diferentes estruturas das ligas coloidais. As lacunas no espectro de frequência dos fônons, as frequências óticas no limite de longos comprimentos de onda e a velocidade do som são também discutidos. Usando o critério de Lindemann modificado e dentro da aproximação harmônica, estimamos a temperatura de fusão da sub-rede gerada pelas partículas grandes.

Neste trabalho foram produzidas dispersões aquosas poliuretânicas com formulações variadas, obtidas pelo processo em duas etapas. Na primeira etapa foi obtido um prepolímero e na segunda etapa, através da reação de extensão de cadeia foi obtido o polímero final. Nas sínteses foram empregados o diisocianato de isoforona (IPDI) e como polióis o poli(glicol propilênico) (PPG) e três diferentes tipos de polibutadieno líquido hidroxilado (HTPB) comerciais. A fim de possibilitar a dispersão dos poliuretanos em água, foi introduzido em sua estrutura o ácido dimetilolpropiônico (DMPA), que após neutralização com trietilamina (TEA) forneceu os sítios iônicos responsáveis pela estabilidade das dispersões em água. Como extensor de cadeia foi utilizado a hidrazina (HYD). As dispersões aquosas poliuretânicas obtidas foram avaliadas quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partícula e viscosidade. Os filmes formados a partir dessas dispersões foram avaliados quanto à sua aparência visual, propriedades mecânicas, estabilidade térmica por análise termogravimétrica (TGA) e espectroscopia na região do infravermelho (FTIR). Todas as dispersões obtidas apresentaram teor de sólidos totais entre 31 a 45% e tamanho de partícula na faixa de 70 a 221 nm. / In this work polyurethane aqueous dispersions with varied compositions, synthesized by a two steps process were produced. On the first step it was obtained a prepolymer and on the second one, by the reaction of chain extension with hydrazine (HYD) was obtained the final polymer. In the prepolymer synthesis, diisocyanate of isophorone (IPDI), poly(propylene glycol) (PPG), three different types of hydroxy-terminated polybutadienes (HTPB) and, in order to make possible the polyurethane dispersion in water, dimethylol propionic acid (DMPA), were employed. Afterwards the acid groups were neutralized with triethylamine (TEA) to provide the ionic groups responsible for the dispersion stability in water. The polyurethane aqueous dispersions produced in this work were evaluated through the solids content, particle size and viscosity. The films formed from these dispersions were characterized by their visual appearance, mechanical properties, thermal stability (TGA) and by infrared spectroscopy (FTIR). All the obtained dispersions presented solids content between 31 to 45 percent (m/m) and particle size between 70 to 221 nm.