Orientador: Sidney José Lima Ribeiro / Banca: Rogéria Rocha Gonçalves / Banca: Cleber Renato Mendonça / Banca: Ubirajara Pereira Rodrigues Filho / Banca: Masahide Takahashi / Abstract: Among all natural polymers, bacterial cellulose and silk fibroin offer unlimited opportunities for processing, functionalization, and biological integration. This thesis presents the preparation and characterization of nanostructured materials based on bacterial cellulose produced by Gluconacetobacter xylinus bacteria, as well as regenerated silk fibroin stemmed from the cocoons of silkworms (Bombyx mori) for optical applications. Firstly, dried bacterial cellulose membranes were utilized to prepare cellulose nanocrystals (CNC). CNC were casted in the form of thick iridescent films whose color originates in the periodic patterning of layers in a chiral nematic texture created by self-assembly of rod crystallites. Once the CNC films were obtained, self-sustainable films were coated with a low molecular weight nematic liquid crystal (LC), 4′-(hexyloxy)-4-biphenylcarbonitrile (HOBC). The materials were obtained as free-standing iridescent films, with chiral nematic structure that exhibited modulated optical properties, in response to external stimulus, such as thermal gradient or relatively small electrical voltage. The scanning electron microscopy (SEM) confirmed that the composite film structure comprises the multi-domain Bragg reflectors. The relationship between the surface structure and thermo-responsive properties of investigated HOBC coated with CNC film was examined using transmission optical microscopy (TOM). Additionally, electrostatic force microscopy (EFM) measuremen... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: Entre os polímeros naturais, celulose bacteriana e fibroína da seda oferecem inúmeras oportunidades para funcionalização, processamento e integração biológica. Esta tese apresenta a preparação e caracterização de novos materiais nanoestruturados para aplicações ópticas utilizando celulose bacteriana produzida pela bactéria Gluconacetobacter xylinus, como também em fibroína regenerada extraída de casulos do bicho da seda (Bombyx mori). Primeiramente, membranas de celulose bacteriana secas foram utilizadas para a preparação de nanocristais de celulose (NCC). Os nanocristais de celulose foram processados na forma de filmes espessos e iridescentes nos quais a cor tem origem de padrões periódicos de camadas em uma estrutura nemática quiral criada pelo alto montagem dos bastões cristalinos. Uma vez obtido o filme de NCC, o mesmo foi revestido com um cristal líquido nemático de baixo peso molecular, 4'- (hexiloxi) - 4 - bifenilcarbonitrila (HOBC). O material foi obtido como um filme auto-suportado, iridescente, formado por uma estrutura nematic quiral e que exibe moduladas propriedades em resposta a estímulos externos, tais como, gradiente de temperatura e relativa pequena voltagem elétrica. Imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) confirmaram a estrutura do filme formada por múltiplos domínios refletores de Bragg. A relação entre a estrutura da superfície e as propriedades de resposta térmica do revestimento de HOBC no filme foram investigadas utilizando microscopia ópt... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

L-arginina fosfatada monohidratada (LAP) é um cristal semiorgânico altamente transparente com propriedades atrativas para conversão de freqüência. É facilmente crescido a partir de solução aquosa e apresenta casamento de fase para todos os processos não-lineares onde o KDP é casável em fase. Apresenta alto limiar de dano, excelente qualidade óptica, é menos higroscópico que o KDP e dispositivos não-lineares podem ser facilmente fabricados a partir deles. Neste trabalho apresentamos os resultados de diversos ensaios para avaliar a sua estabilidade térmica, mecânica e química. Concluiu-se que o cristal de LAP é estável para temperaturas inferiores à 100&#176C. Quando o material for submetido à processos que envolvem geração de grande quantidade de calor, tais como processamento do material por corte ou tomeamento (diamond tuming), ou em sistemas com lasers de alta intensidade, recomenda-se não exceder o limite de 100&#176C para assegurar que as propriedades do material não sejam alteradas / L-arginine phosphate monohydrate (LAP) is a highly transparent semiorganic crystal with atractive properties for frequency conversion. It is easily grown from aqueous solution, and it is phase matchable for alI nonlinear processes where KDP is phase matchable. lt has high damage threshold, exceHent optical quality, is less hygroscopic than KDP, and are easily fabricated into nonlinear devices. In this work we present the results of several tests to evaluate its thermal, mechanical, and chemical stabilities. It was found that LAP crystals are stable under temperatures up to 100&#176C. If this material is submited to processes involving the generation of considerable amount of heat, e.g. during cutting or diamond turning or due to high power lasers, it is recommended not to exceed the 100&#176C limit to ensure that crystal properties remain unchanged

As propriedades ópticas não-lineares de cristais líquidos liotrópicos dopados com ferrofluido, na escala dos milissegundos, foi estudada mediante a técnica de varredura-z. Estas propriedades foram caracterizadas em diferentes mesofases em função da potência incidente, da quantidade de ferrofluido, da direção do diretor (fase nemática calamítica), da evolução temporal do sinal e da composição relativa das amostras. Propomos que a origem desta resposta óptica não-linear, na escala de tempo de milissegundos, é térmica. Os resultados experimentais foram analisados com base nos modelos de Sheik-Bahae e de Lente Térmica. O modelo de Sheik-Bahae permite obter o índice de refração não-linear n IND.2, e o modelo de Lente Térmica a condutividade térmica k e o coeficiente termoótico dn/dT. É possível estabelecer uma relação entre ambos os modelos, a qual é verificada experimentalmente. Da análise sobre o efeito do ferrofluido na resposta óptica não-linear dos liotrópicos, concluímos que este introduz uma pequena anisotropia na absorção óptica na presença de um campo magnético externo. Um possível mecanismo presente numa amostra ferro-liotrópica iluminada pelo laser é o denominado hipertermia. O estudo da resposta óptica não-linear em amostras liotrópicas com diferentes concentrações relativas, num domínio nemático, à temperatura constante, mostra que é possível associar os comportamentos observados nos parâmetros k, dn/dT e n IND.2, à variação da estrutura microscópica das micelas. / Nonlinear optical properties of ferrofluid-doped lyotropic liquid crystals in the millisecond range were studied using the Z-Scan technique. These properties were characterized in different mesophases as function of the incident power of the laser, ferrofluid concentration, direction of the director (calamitic nematic mesophase), signal\'s temporal evolution and relative concentrations of the samples. We suggest that the lyotropic\'s nonlinear optical properties, in millisecond range, come from a thermal effect. The experimental data were analyzed using the Sheik- Bahae\'s model and the Thermal Lens model. The Sheik-Bahae\'s model allows to get the nonlinear refractive index n2 and the Thermal Lens model gives the thermal conductivity k and the thermo optic coefficient dn/dT. It is possible to set a relationship between Sheik-Bahae\'s model and Thermal Lens model that is experimentally verified. Analyzing the influence of ferrofluid on the lyotropics\'s nonlinear optical response, we conclude that it introduces a small anisotropy in the optical absorption in the presence of an external magnetic field. A possible mechanism that could be present in the ferro-lyotropic sample illuminated by the laser beam is the hyperthermia. The study of the nonlinear optical response of lyotropic samples with different concentrations, in a nematic domain, at constant temperature, shows that it is possible to relate the behaviors observed on k, dn/dT and n2 to a change of microscopic structure of micelles.

Descreve-se detalhadamente a teoria e construção de um fotoelasticímetro, destinado ao estudo da estrutura de cristais iônicos deformados pela adição de impurezas. No método utilizado, a modificação do estado de polarização da luz pela amostra é investigada com o auxílio da modulação do feixe por uma placa fotoelástica. Exemplos de aplicação são apresentados. / The theory and construction of a photoelasticimeter are described in detail. The main use of the instrument will be in the study of the structure of ionic crystals deformed by the addition of impurities. In the employed method, the modification of the state of polarization of the light by the sample is investigated with the aid of a photoelastic board. Some examples of use are presented.

Este trabalho trata da caracterização eletroóptica de cristais orgânicos, a saber: L-arginina fosfatada, L-alanina e L-treonina. O aspecto teórico que envolve este efeito nestes cristais é descrito, discutindo a forma de manifestação do efeito em cada um dos grupos de simetria cristalina aos quais pertencem. Além disso, discutimos e observamos a ocorrência de efeitos de natureza piezoelétrica durante o processo de caracterização eletroóptica. / This work reports on the electrooptical characterization of organic crystals, namely: L-arginine phosphate monohidrate, Lalanine and L-threonine. We describe the theoretical aspect in these crystals discussing how the effect occurs according to the symmetry groups of each one. Furthermore, we discuss and observe the occurrence of piezoelectric effects during the electrooptical characterization.

Muitos trabalhos científicos têm sido publicados relatando os diferentes métodos de preparação e as propriedades de corpos cerâmicos e filmes finos de niobato de bismuto (BiNbO4 - BN). Provido de características como alta permissividade dielétrica e excelentes propriedades ferroelétricas, esse composto tem despertado o interesse da comunidade científica. No entanto, uma literatura restrita e conflitante é encontrada sobre esse composto na forma de monocristais. A ocorrência de transições de fase estrutural mostrou-se a maior dificuldade na preparação desses compostos como monocristais. A potencial aplicação como material de dispositivos eletrônicos, devido suas propriedades ferroelétricas, assim como o desafio da preparação de materiais que apresentam transição estrutural de fase, serviram de motivação para a realização desse estudo. O objetivo desse trabalho foi a realização do estudo da síntese e do crescimento de cristais de BiNbO4. Para isso foram utilizadas as técnicas de Czochralski (CZ), Laser Heated Pedestal Growth (LHPG) e fluxo. As dificuldades encontradas quando utilizada cada uma das técnicas, assim como suas variações, foram discutidas. A transição estrutural de fase (\'alfa\'-BiNbO4 - \'beta\'-BiNbO4) mostrou-se uma barreira na preparação desse tipo de material com qualidade óptica. O comportamento da permissividade dielétrica (\'épsilon\') e fator de perda (tg\'teta\') em função da temperatura e freqüência foram determinados através de estudos de espectroscopia de impedância. / Many scientific works have been published reporting different procedures to the preparation and properties of ceramic bodies and thin films of bismuth niobate (BiNbO4 - BN). Characterized by high dielectric permittivity and excellent ferroelectric properties, this compound has attracted the interest of the scientific community. However, a restricted and conflict literature is found about this compound in the single crystal form. The appearance of structure phase transitions was demonstrated in the most difficulty for the preparation of this compounds as single crystals. The potential applications as electronic device material, due its ferroelectrics properties, as well as the challenge to preparation materials which indicate structural transition were used as motivations to the development of this work. The main purposes of this work were to make synthesis and the crystal growth of BiNbO4. For this propose, techniques as Czochralski (CZ), Laser Heated Pedestal Growth (LHPG) and self-flux were used. The difficulties found when used each one of the techniques and their variations are discussed. The structural phase transition (\'alfa\'-BiNbO4 - \'beta\'-BiNbO4) was the principal barrier in the preparation of this material with optical quality. The behavior of dielectric permittivity (\'épsilon\' ) and lost factor (tg\' teta\') by the temperature and frequency were determined through studies of Impedance Spectroscopy

Consideramos um modelo de interações quadrupolares entre micelas capaz de explicar a ocorrência de fases nemáticas biaxiais. Micelas uniaxiais de formatos variáveis, representando a polidispersividade do sistema, são incluídas. O modelo apresenta uma fase nemática calamítica separada de uma fase discótica por uma fase biaxial, segundo resultados de campo médio e de simulações de Monte Carlo. / We consider a model of quadrupole interactions between micelles which is able to explain the occurrence of biaxial phases. Uniaxial micelles of variable shape, representing system polydispersity, are included. The model displays a calamitic nematic phase separated from a discotic phase by a biaxial phase, according to mean-field and Monte Carlo simulation results.

Orientador: Clóvis Augusto Ribeiro / Coorientador: Luis Octávio Regasini / Banca: Salvador Claro Neto / Banca: Osvaldo de Freitas / Resumo: A síntese de novos materiais a partir de recursos renováveis é uma tendência atual em vários grupos de pesquisa. A tecnologia farmacêutica é uma das áreas que mais pode se beneficiar desses avanços, utilizando os conhecimentos e os produtos obtidos para formulação de sistemas de liberação de fármacos mais modernos e seguros. Assim, o presente projeto de mestrado teve como objetivo a síntese de polímeros supramoleculares formados a partir de adutos óleo de rícino maleinizado- meglumina como potenciais sistemas carreadores para fármacos. Para atingir o objetivo delineado dois precursores maleinizados foram sintetizados em dois graus distintos de maleinização, em seguida, cada um desses precursores foram submetidos à reação com meglumina em diferentes razões estequiométricas, origando um total de quatro adutos. A caracterização estrutural dos adutos confirmou que a transferência de próton mediante reação ácido-base é primordial para o processo de formação dos mesmos e, além disso, demonstrou que a proporção de meglumina desempenha papel importante no arranjo microestrutural desses adutos. A caracterização térmica evidenciou o caráter macromolecular dos adutos com a presença de transições vítreas nas curvas de DSC de aquecimento e reaquecimento. Por fim, o estudo de sistemas adutos-água através de DSC demonstrou a presença de diferentes tipos de água, sugerindo diferentes tipos de arranjos microestruturais dependendo da composição do sistemas. Microscopia de luz polarizada evidenciou mesofases liquido-cristalinas hexagonal e lamelar para cinco dos diferentes sistemas estudados / Abstract: The synthesis of new materials from renewable resources is a current trend in many research groups. The pharmaceutical technology is one of the areas that can most benifit from these advances, using the knowledge and the products obtained for formulation of more modern drug delivery systems. In this work our goal was to synthesize novel supramolecular polymers derived from adducts formed from maleated castor oils and meglumine as potential carrier for drugs. Two precursors were synthesized in two different degrees of maleation, then they were subjected to a reaction of meglumine in stoichometric and non-stoichometric ratios, yelding a total of four adducts. Structural characterizations confirmed that the próton transfer acid-base reaction is essential for the formation process of this adducts. The proportion of meglumine also plays an important role in the microstructural arrangement of them. Thermal characterization showed the macromolecular nature of the adducts with the presence of glass transitions in the DSC heating and reheating curves. Finally, the study of adducts-water systems by DSC showed the presence of different types of water, suggesting different microstructural arrangements depending on the composition of the systems. Polarized light microscopy showed liquid-crystlline mesophases hexagonal and lamellar for five of the different systems studied / Mestre

As transformações de fase em cristais de cianeto de potássio (KCN) a 168&#176K e 83&#176K e suas ligas com KC1, foram estudadas através da absorção ótica no infravermelho do íon de impureza OCN&#8254 e dos íons CN&#8254 da rede. Por aplicação de tensão uniaxial foram obtidos pela primeira vez cristais únicos, da KCN-KCl, nas duas fases de mais baixa temperatura. A absorção ótica dicróica devida à vibração interna do íon CN&#8254 nesses monocristais, permitiu a determinação de seu arranjo estrutural direcional, de forma inequívoca, como também correções a modelo recentemente proposto para esse arranjamento, baseado em experiências com cristais de muitos domínios. O estudo do modo de flexão da impureza OCN&#8254 permitiu o seguimento das transformações de fase anteriormente observadas por meio de medidas de calor específico em cristais puros de KCN. A evolução dessas transformações em função da concentração do íon esférico de Cl&#8254 em substituição do íon elipsoidal CN&#8254 foi estudada numa larga faixa de concentrações. Um modelo para a fase de mais baixa temperatura e proposto com arranjo antiferroelétrico dos dipolos CN&#8254 e com distinção na sub-rede dos íons positivos. Em vista do modelo proposto, duas alternativas para as duas transições de fase poderiam ocorrer. Na transição de mais alta temperatura (168&#176K), ocorreria o alinhamento ferroelástico e antiferroelétrico, dos dipolos CN&#8254, e a transição de mais baixa temperatura (83&#176K) corresponderia somente à distorção na sub-rede dos íons positivos (e possivelmente dos negativos). Na outra possibilidade, a 168&#176K ocorreria somente um arranjo ferroelástico e a 83&#176K o arranjo antiferroelétrico e a distorção na rede. / The phase transformations in potassium cyanide crystals (KCN) at 168&#176K and 83&#176K and KCN-KCl mixed crystals, were studied through the I-r optical absorption of the CN&#8254 stretching mode and the OCN&#8254 impurity bending mode and Fermi resonance application of uniaxial stress in KCN-KCl mixed crystals gives, by the first time, oriented single crystals in the lower temperature phases. The dichroic optical absorption of the CN&#8254 stretching mode in these oriented single crystals allowed the explicit determination of the structural arrangement of the C\'N POT.-\' dipole. The results of our measurements are not in agreement recently proposed by Julian and Luty based on electrical experiments with polidomain crystals. The bending mode and Fermi resonances of the substitutional OC\'N POT.\'impurity give further information in agreement with previous specif heat measurements. The evolution of the phase transformation was studied as a function of the spheroidal Cl&#8254 íon concentration replacing the CN&#8254 ellipsoidal íon. A model for the lower temperature phase is proposed with antiferroelectric ordering of the CN&#8254 dipoles and additional distortion on positive and negative sub lattices. As a consequence of the proposed model the phase transitions, may occur in two different ways that can not be distinguished with the used techniques. In the first possibility during the higher temperature phase transition (168&#176K) would occur the ferroelastic and antiferroelectric alignement of the CN&#8254 dipoles and the lower phase transition (83&#176K) would be due to a lattice distortion as necessary to explain our results. In the other possibility the 168&#176K phase transition would occur only the ferroelastic transition;and at 83&#176K the antiferroelectric ordering of the CN&#8254 ions and the lattice distortion would occur

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 429719.pdf: 8096563 bytes, checksum: 3909c8aa0ccc3554fde2f6ac8e82d333 (MD5) Previous issue date: 2011-01-18 / Este trabalho descreve a obten??o e caracteriza??o de cristais compostos semicondutores III-V GaSb e GaInSb, levemente dopados com alum?nio (Al), c?dmio (Cd) e tel?rio (Te). O Antimoneto de G?lio ? um composto semicondutor da fam?lia III-V, com caracter?stica optoeletr?nica e termofotovoltaica, de aplica??o preferencial para uma nova gera??o de dispositivos de baixo consumo de energia e alto desempenho. A metodologia apresenta a descri??o do processo de crescimento dos cristais atrav?s do m?todo Czochralski com L?quido Encapsulante. A distribui??o dos dopantes e do ?ndio, analisada por Espectroscopia por Dispers?o de Energia, foi comparada com a resistividade, densidade de portadores e mobilidade ao longo dos cristais. A condutividade tipo-n encontrada em algum dos cristais sugere que defeitos complexos como VGaGaSb e mais provavelmente g?lio no s?tio do Sb (GaSb) possam estar presentes. A distribui??o n?o uniforme do alum?nio e do tel?rio nas amostras analisadas provavelmente esteja vinculada a n?o uniformidade da distribui??o radial dos dopantes em fun??o da presen?a de defeitos como maclas, contornos de gr?o e pits encontrados nos cristais.