Made available in DSpace on 2014-06-12T23:13:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2643_1.pdf: 948572 bytes, checksum: fdfaa21b513d1dab3602059ce3b208f5 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Filmes coloridos à base de poli(metacrilato de metila) (PMMA) foram preparados com a finalidade de obtenção de dosímetros plásticos para atender as necessidades do mercado nacional. Neste projeto, os corantes azul de bromotimol (AB) e vermelho fenol (VF), em diferentes concentrações, foram utilizados na formulação dos sistemas poliméricos dosimétricos PMMA/AB e PMMA/VF, respectivamente. Estes sistemas têm características dosimétricas com aplicações industriais em áreas de radioesterilização de artefatos médicos e alimentos. A resposta dosimétrica (absorbância) dos sistemas mostrou boa correlação linear (R2 > 0,95) no intervalo de doses de 5 100 kGy (sistema PMMA/AB, λ = 403nm) e 2 25 kGy (sistema PMMA/VF, λ = 406nm). Foram investigadas também a dependência da resposta com a taxa de dose dos sistemas nas taxas de 8,148 kGy/h e 4,074 kGy/h, assim como a estabilidade da resposta com o tempo de armazenamento em diferentes condições de temperatura e exposição à luz fluorescente. Os resultados mostram que ambos os sistemas, PMMA/AB e PMMA/VF, apresentam boa estabilidade quando os filmes são armazenados à temperatura de ~10°C, protegidos da luz fluorescente antes e após a irradiação durante 60 dias (sistema PMMA/AB) e 80 dias (sistema PMMA/VF). Entretanto, estes sistemas apresentam dependência com a taxa de dose, sendo necessária a utilização de curvas de calibração únicas para cada taxa de dose

As ferroporfirinas sintéticas são sistemas complexos que vêm sendo amplamente estudadas. A dificuldade em obter informações estruturais, reações químicas e ligantes do íon central vêm estimulando o estudo pormenorizado desses sistemas. Nestes trabalho é apresentada a caracterização da série de FeP fluorosubstituídas, que compreende as mono-, di-, tri e tetra- fluorofenilporfirina, denominadas FeTF5PP, FeTF10PP, FeTF15PP e FeTF20PP, respectivamente. Essas FeP são estudadas em função dos solventes diclorometano (DCM), metanol (MeOH) e das várias misturas em volume desses dois. As técnicas espectroscópicas de Absorção Eletrônica na região do Ultravioleta ao Visível (UV-Vis) e Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR) são as duas ferramentas de estudos escolhidas para caracterizar esses sistemas. Partindo-se de uma solução de FeP dissolvida em DCM, foram adicionadas alíquotas de Me0H até completar-se 50% em volume desses dois solventes. Através dessa titulação, observamos a formação de diferentes espécies como conseqüência da coordenação do Me0H à FeP. Notamos também, as modificações estruturais reveladas principalmente pelo EPR, ocasionadas pelos diferentes números de substituintes fluorofenis. Essa técnica espectroscópica revelou ainda a existência de interações que não foram anteriormente observadas. Para a FeTFloPP foi verificada a interação super hiperfina entre o Fe e o ligante CF além da interação super hiperfina entre o Fe e os nitrogênios do anel porfirínico. Para a FeTF20PP foi verificada apenas a interação super hipeOna entre o Fe e o ligante Cl-. As demais FeP não apresentaram essas interações / Synthetic iron porphyrins are complex systems that have been largely studied. Difficulties to obtain structural information, chemical reactions and ligands of the central ions have been a subject to investigate details of these systems. In this work, a systematic characterization of one series of fluorophenyl iron porphyrins is presented. Mono-, di-, tri- and tetrafluorophenyl substituents called FeTF5PP, FeTF10PP, FeTF15PP, and FeTF20PP, respectively, are included in this series. Iron porphyrins were studied as a function of dichloromethane, methanol solvents and several of their mixture in volume. These systems were characterized by Ultraviolet- Visible and Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopes. From iron porphyrin solutions, dissolved in dichloromethane, aliquots of methanol were added up to 50% in volume of these two solvents. With this titration, we found different species because of the methanol coordination to the iron porphyrins. We also observed the structures modification revealed by the EPR spectroscopy, as a function of different numbers of fluorophenyl substituents. The EPR spectroscopy also revealed the existence of the super hyperfine interactions not observed before. It was found for FeTFloPP between the central ion and the axial ligand chlorine Cl - ion, besides the hyperfine interaction between iron and the nitrogen of the pyrrole ring. For FeTF20PP only the super hyperfine interaction, Fe-C1 was found. These interactions were not observed for the other iron porphyrins

Nesta tese, apresentamos estudos experimentais e teóricos realizados com o Ácido orto-Aminobenzóico (o-Abz) e seus derivados 2-amino-benzamida (o-Abz-NH2), 2-amino-metil-benzamida (o-Abz-NH(CH3)) e 2-amino -dimetilbenzamida (o-Abz-N(CH3)2). Foram feitas medidas de absorção óptica, fluorescência estática e resolvida no tempo e anisotropia de fluorescência em solventes com diferentes graus de polaridade e diferentes capacidades de doar e aceitar prótons. Os resultados experimentais foram comparados aos resultados de simulações computacionais que simularam o sistema solventesoluto. Restrições impostas pelas limitações computacionais impedem cálculos totalmente quânticos via métodos ab-initio, porém uma metodologia que tem apresentado resultados satisfatórios é o método híbrido que envolve a mecânica quântica associada à mecânica molecular (QM/MM). No presente trabalho, foram combinados cálculos quânticos ab-initio e semi-empíricos na otimização de geometrias de moléculas isoladas e no cálculo de energias de transições respectivamente. Foram simulados os sistemas soluto+solvente via Método de Monte Carlo. Os espectros de absorção ótica obtidos via simulação demonstraram boa concordância com os resultados experimentais, identificando-se as bandas como oriundas das transições p-p*. Verificamos que a forma ácida aniônica do o-Abz é responsável pelo deslocamento para o azul, observado em solvente aquoso. A forma aniônica incrementa a eletronegatividade dos átomos de Oxigênio, aumentando a energia das ligações de hidrogênio. Essas ligações mais intensas estabilizam o estado excitado do o- Abz, e isso se reflete no deslocamento para azul. Da simulação, verificou-se também que na forma aniônica há uma inibição das ligações de hidrogênio do tipo doadoras por parte do grupo amina. Os derivados do o-Abz apresentam aumento na capacidade do grupo amina atuar como doador em ligações de hidrogênio e diminuição na soma de todas as ligações de hidrogênio entre soluto-solvente. Os derivados amida e monometilamida mantiveram elevado rendimento quântico e sensibilidade à polaridade ambiente. Por outro lado, o derivado o-Abz-N(CH3)2 mostra sensibilidade à presença de metilas que incrementam as vias de desexcitação não radiativa. / In the present, we report experimental and theoretical studies on orthoaminobenzoic acid (o-Abz) and its derivatives 2 amino-benzamide (o-Abz-NH2), 2 amino-monomethyl-benzamide (o-Abz-NH(CH3)) and 2 amino-dimethyl-benzamide (o-Abz-N(CH3)2. We measured optical absorption, steady state and time-resolved fluorescence and fluorescence anisotropy of the compounds in solvents with different donor/acceptor character. The experimental results were compared with results of computational calculations which simulated solvent-solute systems. Due to the restrictions imposed by the computer limitations, it was not possible to do entire quantum calculations by ab-initio methods. We used then QM/MM methods, which involves quantum calculation with molecular mechanics simulations. In this work, ab-initio and semi-empiric quantum calculations were combined in the single molecule geometry optimization and energy transitions calculus, respectively. The solute-solvent system was simulated by Monte Carlo method. The optical absorption spectra obtained from simulations showed good agreement with experimental results, identifying the bands relative to p-p* transitions. It was observed that the anionic acid form of the o-Abz is responsible for the blue shift when it is in aqueous solution. Anionic form increases the electronegativity of Oxygen atoms, rising the energy of the hidrogen bonds. These strong bonds stabilize the fundamental state of o-Abz, resulting in a blue shift in absorption spetrum. From simulation, it was verified that in the anionic form of o-Abz there is also an inhibition of hidrogen bonds of the donor type by the amine group. Compared to o-Abz alone, the derivatives present an increase in the amine group capacity to act as a hidrogen bond donor. The o-Abz-NH2 and o-Abz- NH(CH3) derivatives preserved the high quantum yield and the sensitivity for the environment polarity, while in the dimethyl amide derivative, the presence of methyl groups increases the deexcitation by non-radiactive pathways.

As ferroporfirinas sintéticas são sistemas complexos que vêm sendo amplamente estudadas. A dificuldade em obter informações estruturais, reações químicas e ligantes do íon central vêm estimulando o estudo pormenorizado desses sistemas. Nestes trabalho é apresentada a caracterização da série de FeP fluorosubstituídas, que compreende as mono-, di-, tri e tetra- fluorofenilporfirina, denominadas FeTF5PP, FeTF10PP, FeTF15PP e FeTF20PP, respectivamente. Essas FeP são estudadas em função dos solventes diclorometano (DCM), metanol (MeOH) e das várias misturas em volume desses dois. As técnicas espectroscópicas de Absorção Eletrônica na região do Ultravioleta ao Visível (UV-Vis) e Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR) são as duas ferramentas de estudos escolhidas para caracterizar esses sistemas. Partindo-se de uma solução de FeP dissolvida em DCM, foram adicionadas alíquotas de Me0H até completar-se 50% em volume desses dois solventes. Através dessa titulação, observamos a formação de diferentes espécies como conseqüência da coordenação do Me0H à FeP. Notamos também, as modificações estruturais reveladas principalmente pelo EPR, ocasionadas pelos diferentes números de substituintes fluorofenis. Essa técnica espectroscópica revelou ainda a existência de interações que não foram anteriormente observadas. Para a FeTFloPP foi verificada a interação super hiperfina entre o Fe e o ligante CF além da interação super hiperfina entre o Fe e os nitrogênios do anel porfirínico. Para a FeTF20PP foi verificada apenas a interação super hipeOna entre o Fe e o ligante Cl-. As demais FeP não apresentaram essas interações / Synthetic iron porphyrins are complex systems that have been largely studied. Difficulties to obtain structural information, chemical reactions and ligands of the central ions have been a subject to investigate details of these systems. In this work, a systematic characterization of one series of fluorophenyl iron porphyrins is presented. Mono-, di-, tri- and tetrafluorophenyl substituents called FeTF5PP, FeTF10PP, FeTF15PP, and FeTF20PP, respectively, are included in this series. Iron porphyrins were studied as a function of dichloromethane, methanol solvents and several of their mixture in volume. These systems were characterized by Ultraviolet- Visible and Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopes. From iron porphyrin solutions, dissolved in dichloromethane, aliquots of methanol were added up to 50% in volume of these two solvents. With this titration, we found different species because of the methanol coordination to the iron porphyrins. We also observed the structures modification revealed by the EPR spectroscopy, as a function of different numbers of fluorophenyl substituents. The EPR spectroscopy also revealed the existence of the super hyperfine interactions not observed before. It was found for FeTFloPP between the central ion and the axial ligand chlorine Cl - ion, besides the hyperfine interaction between iron and the nitrogen of the pyrrole ring. For FeTF20PP only the super hyperfine interaction, Fe-C1 was found. These interactions were not observed for the other iron porphyrins

Nesta tese, apresentamos estudos experimentais e teóricos realizados com o Ácido orto-Aminobenzóico (o-Abz) e seus derivados 2-amino-benzamida (o-Abz-NH2), 2-amino-metil-benzamida (o-Abz-NH(CH3)) e 2-amino -dimetilbenzamida (o-Abz-N(CH3)2). Foram feitas medidas de absorção óptica, fluorescência estática e resolvida no tempo e anisotropia de fluorescência em solventes com diferentes graus de polaridade e diferentes capacidades de doar e aceitar prótons. Os resultados experimentais foram comparados aos resultados de simulações computacionais que simularam o sistema solventesoluto. Restrições impostas pelas limitações computacionais impedem cálculos totalmente quânticos via métodos ab-initio, porém uma metodologia que tem apresentado resultados satisfatórios é o método híbrido que envolve a mecânica quântica associada à mecânica molecular (QM/MM). No presente trabalho, foram combinados cálculos quânticos ab-initio e semi-empíricos na otimização de geometrias de moléculas isoladas e no cálculo de energias de transições respectivamente. Foram simulados os sistemas soluto+solvente via Método de Monte Carlo. Os espectros de absorção ótica obtidos via simulação demonstraram boa concordância com os resultados experimentais, identificando-se as bandas como oriundas das transições p-p*. Verificamos que a forma ácida aniônica do o-Abz é responsável pelo deslocamento para o azul, observado em solvente aquoso. A forma aniônica incrementa a eletronegatividade dos átomos de Oxigênio, aumentando a energia das ligações de hidrogênio. Essas ligações mais intensas estabilizam o estado excitado do o- Abz, e isso se reflete no deslocamento para azul. Da simulação, verificou-se também que na forma aniônica há uma inibição das ligações de hidrogênio do tipo doadoras por parte do grupo amina. Os derivados do o-Abz apresentam aumento na capacidade do grupo amina atuar como doador em ligações de hidrogênio e diminuição na soma de todas as ligações de hidrogênio entre soluto-solvente. Os derivados amida e monometilamida mantiveram elevado rendimento quântico e sensibilidade à polaridade ambiente. Por outro lado, o derivado o-Abz-N(CH3)2 mostra sensibilidade à presença de metilas que incrementam as vias de desexcitação não radiativa. / In the present, we report experimental and theoretical studies on orthoaminobenzoic acid (o-Abz) and its derivatives 2 amino-benzamide (o-Abz-NH2), 2 amino-monomethyl-benzamide (o-Abz-NH(CH3)) and 2 amino-dimethyl-benzamide (o-Abz-N(CH3)2. We measured optical absorption, steady state and time-resolved fluorescence and fluorescence anisotropy of the compounds in solvents with different donor/acceptor character. The experimental results were compared with results of computational calculations which simulated solvent-solute systems. Due to the restrictions imposed by the computer limitations, it was not possible to do entire quantum calculations by ab-initio methods. We used then QM/MM methods, which involves quantum calculation with molecular mechanics simulations. In this work, ab-initio and semi-empiric quantum calculations were combined in the single molecule geometry optimization and energy transitions calculus, respectively. The solute-solvent system was simulated by Monte Carlo method. The optical absorption spectra obtained from simulations showed good agreement with experimental results, identifying the bands relative to p-p* transitions. It was observed that the anionic acid form of the o-Abz is responsible for the blue shift when it is in aqueous solution. Anionic form increases the electronegativity of Oxygen atoms, rising the energy of the hidrogen bonds. These strong bonds stabilize the fundamental state of o-Abz, resulting in a blue shift in absorption spetrum. From simulation, it was verified that in the anionic form of o-Abz there is also an inhibition of hidrogen bonds of the donor type by the amine group. Compared to o-Abz alone, the derivatives present an increase in the amine group capacity to act as a hidrogen bond donor. The o-Abz-NH2 and o-Abz- NH(CH3) derivatives preserved the high quantum yield and the sensitivity for the environment polarity, while in the dimethyl amide derivative, the presence of methyl groups increases the deexcitation by non-radiactive pathways.

Rare earth RE3+ doped fluorophosphates glasses and glass ceramics are among the most promising candidates for high efficiency laser generation in the near-infrared spectral region. Glass ceramics are polycrystalline materials of fine microstructure that are produced by the controlled crystallization (devitrification) of a glass. By developing fluorophosphate base glasses with appropriate compositions and by controlling crystal nucleation and growth in them, glass ceramics with special properties can be fabricated combining the advantages of fluorides (low phonon energy, low refractive indexes, extensive optical window, lower hygroscopicity) and oxides (high chemical and mechanical stability and high dopant solubility), resulting in enhancement of the RE3+ emissive properties. In this study, we present the synthesis by melting/quenting and structural/spectroscopic investigation of new glasses and glass ceramics with composition 25BaF225SrF2(30-x)Al(PO3)3xAlF3(20-z)YF3: zREF3, where x = 15, 20 or 25, RE = Er3+ an/or Yb3+ and Nd3+. A detailed structural investigation of a series of this glasses has been conducted, using Raman, solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) and electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopies. / Vidros e vitrocerâmicas fluorofosfatos dopados com íons terras raras (TR3+) estão entre os candidatos mais promissores para a geração de laser de alta eficiência na região espectral do infravermelho próximo. As vitrocerâmicas são materiais policristalinos com microestrutura bem definida obtida a partir da cristalização controlada do vidro base. Desenvolvendo vidros base de fluorofosfato com composições apropriadas e controlando a nucleação e crescimento de cristais, vitrocerâmicas com propriedades especiais podem ser fabricadas combinando as vantagens dos fluoretos (baixa energia de fônons, baixos índices de refração, janela ótica extensa, baixa higroscopicidade) e óxidos (alta estabilidade química e mecânica e alta solubilidade dopante), resultando no aumento das propriedades emissoras dos íons TR3+. Neste estudo, apresentamos a síntese por fusão/resfriamento e investigação estrutural/espectroscópica de novos vidros e vitrocerâmicas com composição 25BaF225SrF2(30-x)Al(PO3)3xAlF3(20-z)YF3: zREF3, onde x = 15, 20 ou 25, RE = Er3+ an / ou Yb3+ e Nd3+. Uma investigação estrutural detalhada de uma série destes vidros foi conduzida utilizando espectroscopias Raman, de ressonância magnética nuclear de estado sólido (RMN) e de ressonância paramagnética eletrônica (EPR).

Atualmente, vidros e vitrocerâmicas dopados com íons terras raras trivalentes TR3+ constituem a mais importante classe de materiais para aplicações laser e em outros dispositivos ópticos, na região do infravermelho próximo e visível. Neste contexto, um dos desafios está em encontrar uma matriz hospedeira adequada que assegure qualidade óptica e um ótimo desempenho dos íons dopantes (altas seções de choque de absorção e emissão, baixa probabilidade de decaimentos não radiativos, tempos de vida de estado excitado suficientemente longos), mantendo estabilidade térmica e mecânica. Entre os possíveis candidatos, estão os vidros fosfatos com alta capacidade de dispersão dos dopantes, baixo índice de refração e propriedades termo-ópticas superiores aos silicatos, calcogenetos e fluoretos. Contudo, estes vidros apresentam alta energia de fônons, menor estabilidade química e mecânica e são higroscópicos, o que pode constituir um significativo mecanismo de supressão da luminescência devido ao acoplamento de transições dos TR3+ com vibrações de grupos hidroxila. Se por um lado vidros fluoretos podem ser obtidos com baixas energias de fônon e alta estabilidade química, os mesmos são mecanicamente frágeis e apresentam más características termo-ópticas. Para superar estas limitações, vidros oxifluoretos como fluorofosfatos têm sido explorados com a promessa de combinar os méritos dos fluoretos (baixas energias de fônon, baixos índices de refração, extensa janela de transmissão óptica) e dos óxidos (alta estabilidade química e resistência mecânica, maior solubilidade dos TR3+). Do ponto de vista das aplicações, considerando a transmissão e amplificação de sinais em telecomunicação em torno de 1,5 µm, e geração de ação laser de alta potência em torno de 1,0 µm, materiais dopados com Er3+ e Yb3+ estão entre os mais importantes. Neste trabalho apresenta-se a síntese e caracterização estrutural e espectroscópica de novos vidros fluorofosfatos dopados com Er3+ ou Yb3+ e co-dopados com ambos, no sistema composicional 25BaF225SrF2(30-x)Al(PO3)3xAlF3 (20-z)YF3:zTRF3 com x = 20 ou 15, TR = Er3+ e/ou Yb3+ e z = 0,25, 0,5, 1,0, 2,0, 3,0, 4,0 e 5,0 mol%. As amostras foram obtidas pelo método convencional de fusão e resfriamento e caracterizadas por Raman, Ressonância Magnética Nuclear de estado sólido e espectroscopia UV-VIS. Dos estudos por RMN de 19F verificou-se que há uma perda máxima de fluoreto de ~20% nas amostras. Ainda assim, a quantidade remanescente foi suficiente para garantir um ambiente químico favorável às emissões e poucas diferenças foram notadas entre as amostras com 20 e 15 mol% AlF3 contendo a mesma concentração de dopantes. Para o Er3+, tempos de vida do estado emissor 4I13/2 da ordem de 10 ms implicam em altos valores de eficiência quântica (&#951= 85%) e para o Yb3+ tempos de vida do estado emissor 2F5/2 similarmente longos (&#964 = 1,7 ms) foram medidos. Em amostras co-dopadas com 4,0 mol% YbF3 e 0,25, 1,0 e 2,0 mol% ErF3 o decréscimo do tempo de vida do Yb3+ e acréscimo do tempo de vida do Er3+ indicam que a transferência Yb&#8594Er foi eficiente neste sistema. De maneira geral, os resultados indicam que os vidros estudados são potenciais candidatos a aplicações ópticas como as mencionadas acima. / Currently, glasses and glass ceramics doped with trivalent rare earth ions RE3+ represent the most important class of materials for laser and other optical applications in the visible and near-infrared spectral regions. In this context, one of the challenges is to find host matrices that assure good optical quality and optimum performance of the dopant ions (high absorption and emission cross sections, low probability of non-radiative decays, sufficiently long excited state lifetimes), while still maintaining thermal and mechanical stabilities. Among the candidates, phosphate glasses with high capacity for RE3+ dispersion, low refractive index and superior thermo-optical properties than silicate, chalcogenide and fluoride glasses are largely studied. However, phosphates present high phonon energies, lower chemical and mechanical stabilities and they are hygroscopic, which can imply in significant luminescence quenching effects. If on one hand fluoride glasses may be designed with low phonon energies and higher chemical stability, they are frail and present less than ideal thermo-optical properties. In order to overcome these drawbacks, oxyfluoride glasses such as fluorophosphates have been explored with the promise to combine the merits of fluorides (low phonon energies and refractive index, extensive optical window) and of oxides (high chemical stability and chemical resistance, higher solubility of RE3+). From the viewpoint of applications, when it comes to the transmission and amplification of signal in telecommunications around 1.5 µm, and the generation of high power lasers around 1.0 µm, materials doped with Er3+ and Yb3+ are among the favorite. Furthermore, because Yb3+ presents higher absorption cross-section than Er3+ at the preferred excitation wavelength for both these ions (980 nm), the former can act as an efficient sensitizer of excitation energy with subsequent transfer to the latter. We present the synthesis, and structural and spectroscopic characterization of new flurophosphate glasses doped with Er3+ or Yb3+ and co-doped with both, in the compositional system 25BaF225SrF2(30x)Al(PO3)3 xAlF3 (20- z)YF3:zREF3 with x = 20 or 15, RE = Er3+ and/or Yb3+ and z = 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 and 5.0 mol%. The samples were obtained by conventional melt quenching technique and characterized by Raman, solid state NMR and UV-VIS spectroscopy. From the NMR studies of 19F, it was shown that there is a maximum fluoride loss of 20% in the samples. Even so, the remaining quantity was enough to assure a favorable chemical environment to the RE3+ emissions. Little differences were detected between the samples with 20 and 15 mol% AlF3 for the same dopant concentration. For Er3+, lifetimes of the emitting level 4I13/2 of the order of 10 ms result in fluorescence quantum efficiency values (&#951 = 85%), and similarly, for Yb3+, long lifetimes of the excited state 2F5/2 (&#964 = 1,7 ms) were measured. In co-doped samples with 4.0 mol% YbF3 and 0.25, 1.0 and 2.0 mol% ErF3 the decrease in lifetime of Yb3+ and increase in lifetime of Er3+ indicate that the Yb&#8594Er energy transfer is efficient in this system. In general, the results indicate that the studied glasses are potential candidates for optical applications.

Atualmente, vidros e vitrocerâmicas dopados com íons terras raras trivalentes TR3+ constituem a mais importante classe de materiais para aplicações laser e em outros dispositivos ópticos, na região do infravermelho próximo e visível. Neste contexto, um dos desafios está em encontrar uma matriz hospedeira adequada que assegure qualidade óptica e um ótimo desempenho dos íons dopantes (altas seções de choque de absorção e emissão, baixa probabilidade de decaimentos não radiativos, tempos de vida de estado excitado suficientemente longos), mantendo estabilidade térmica e mecânica. Entre os possíveis candidatos, estão os vidros fosfatos com alta capacidade de dispersão dos dopantes, baixo índice de refração e propriedades termo-ópticas superiores aos silicatos, calcogenetos e fluoretos. Contudo, estes vidros apresentam alta energia de fônons, menor estabilidade química e mecânica e são higroscópicos, o que pode constituir um significativo mecanismo de supressão da luminescência devido ao acoplamento de transições dos TR3+ com vibrações de grupos hidroxila. Se por um lado vidros fluoretos podem ser obtidos com baixas energias de fônon e alta estabilidade química, os mesmos são mecanicamente frágeis e apresentam más características termo-ópticas. Para superar estas limitações, vidros oxifluoretos como fluorofosfatos têm sido explorados com a promessa de combinar os méritos dos fluoretos (baixas energias de fônon, baixos índices de refração, extensa janela de transmissão óptica) e dos óxidos (alta estabilidade química e resistência mecânica, maior solubilidade dos TR3+). Do ponto de vista das aplicações, considerando a transmissão e amplificação de sinais em telecomunicação em torno de 1,5 µm, e geração de ação laser de alta potência em torno de 1,0 µm, materiais dopados com Er3+ e Yb3+ estão entre os mais importantes. Neste trabalho apresenta-se a síntese e caracterização estrutural e espectroscópica de novos vidros fluorofosfatos dopados com Er3+ ou Yb3+ e co-dopados com ambos, no sistema composicional 25BaF225SrF2(30-x)Al(PO3)3xAlF3 (20-z)YF3:zTRF3 com x = 20 ou 15, TR = Er3+ e/ou Yb3+ e z = 0,25, 0,5, 1,0, 2,0, 3,0, 4,0 e 5,0 mol%. As amostras foram obtidas pelo método convencional de fusão e resfriamento e caracterizadas por Raman, Ressonância Magnética Nuclear de estado sólido e espectroscopia UV-VIS. Dos estudos por RMN de 19F verificou-se que há uma perda máxima de fluoreto de ~20% nas amostras. Ainda assim, a quantidade remanescente foi suficiente para garantir um ambiente químico favorável às emissões e poucas diferenças foram notadas entre as amostras com 20 e 15 mol% AlF3 contendo a mesma concentração de dopantes. Para o Er3+, tempos de vida do estado emissor 4I13/2 da ordem de 10 ms implicam em altos valores de eficiência quântica (&#951= 85%) e para o Yb3+ tempos de vida do estado emissor 2F5/2 similarmente longos (&#964 = 1,7 ms) foram medidos. Em amostras co-dopadas com 4,0 mol% YbF3 e 0,25, 1,0 e 2,0 mol% ErF3 o decréscimo do tempo de vida do Yb3+ e acréscimo do tempo de vida do Er3+ indicam que a transferência Yb&#8594Er foi eficiente neste sistema. De maneira geral, os resultados indicam que os vidros estudados são potenciais candidatos a aplicações ópticas como as mencionadas acima. / Currently, glasses and glass ceramics doped with trivalent rare earth ions RE3+ represent the most important class of materials for laser and other optical applications in the visible and near-infrared spectral regions. In this context, one of the challenges is to find host matrices that assure good optical quality and optimum performance of the dopant ions (high absorption and emission cross sections, low probability of non-radiative decays, sufficiently long excited state lifetimes), while still maintaining thermal and mechanical stabilities. Among the candidates, phosphate glasses with high capacity for RE3+ dispersion, low refractive index and superior thermo-optical properties than silicate, chalcogenide and fluoride glasses are largely studied. However, phosphates present high phonon energies, lower chemical and mechanical stabilities and they are hygroscopic, which can imply in significant luminescence quenching effects. If on one hand fluoride glasses may be designed with low phonon energies and higher chemical stability, they are frail and present less than ideal thermo-optical properties. In order to overcome these drawbacks, oxyfluoride glasses such as fluorophosphates have been explored with the promise to combine the merits of fluorides (low phonon energies and refractive index, extensive optical window) and of oxides (high chemical stability and chemical resistance, higher solubility of RE3+). From the viewpoint of applications, when it comes to the transmission and amplification of signal in telecommunications around 1.5 µm, and the generation of high power lasers around 1.0 µm, materials doped with Er3+ and Yb3+ are among the favorite. Furthermore, because Yb3+ presents higher absorption cross-section than Er3+ at the preferred excitation wavelength for both these ions (980 nm), the former can act as an efficient sensitizer of excitation energy with subsequent transfer to the latter. We present the synthesis, and structural and spectroscopic characterization of new flurophosphate glasses doped with Er3+ or Yb3+ and co-doped with both, in the compositional system 25BaF225SrF2(30x)Al(PO3)3 xAlF3 (20- z)YF3:zREF3 with x = 20 or 15, RE = Er3+ and/or Yb3+ and z = 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 and 5.0 mol%. The samples were obtained by conventional melt quenching technique and characterized by Raman, solid state NMR and UV-VIS spectroscopy. From the NMR studies of 19F, it was shown that there is a maximum fluoride loss of 20% in the samples. Even so, the remaining quantity was enough to assure a favorable chemical environment to the RE3+ emissions. Little differences were detected between the samples with 20 and 15 mol% AlF3 for the same dopant concentration. For Er3+, lifetimes of the emitting level 4I13/2 of the order of 10 ms result in fluorescence quantum efficiency values (&#951 = 85%), and similarly, for Yb3+, long lifetimes of the excited state 2F5/2 (&#964 = 1,7 ms) were measured. In co-doped samples with 4.0 mol% YbF3 and 0.25, 1.0 and 2.0 mol% ErF3 the decrease in lifetime of Yb3+ and increase in lifetime of Er3+ indicate that the Yb&#8594Er energy transfer is efficient in this system. In general, the results indicate that the studied glasses are potential candidates for optical applications.

Rare earth RE3+ doped fluorophosphates glasses and glass ceramics are among the most promising candidates for high efficiency laser generation in the near-infrared spectral region. Glass ceramics are polycrystalline materials of fine microstructure that are produced by the controlled crystallization (devitrification) of a glass. By developing fluorophosphate base glasses with appropriate compositions and by controlling crystal nucleation and growth in them, glass ceramics with special properties can be fabricated combining the advantages of fluorides (low phonon energy, low refractive indexes, extensive optical window, lower hygroscopicity) and oxides (high chemical and mechanical stability and high dopant solubility), resulting in enhancement of the RE3+ emissive properties. In this study, we present the synthesis by melting/quenting and structural/spectroscopic investigation of new glasses and glass ceramics with composition 25BaF225SrF2(30-x)Al(PO3)3xAlF3(20-z)YF3: zREF3, where x = 15, 20 or 25, RE = Er3+ an/or Yb3+ and Nd3+. A detailed structural investigation of a series of this glasses has been conducted, using Raman, solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) and electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopies. / Vidros e vitrocerâmicas fluorofosfatos dopados com íons terras raras (TR3+) estão entre os candidatos mais promissores para a geração de laser de alta eficiência na região espectral do infravermelho próximo. As vitrocerâmicas são materiais policristalinos com microestrutura bem definida obtida a partir da cristalização controlada do vidro base. Desenvolvendo vidros base de fluorofosfato com composições apropriadas e controlando a nucleação e crescimento de cristais, vitrocerâmicas com propriedades especiais podem ser fabricadas combinando as vantagens dos fluoretos (baixa energia de fônons, baixos índices de refração, janela ótica extensa, baixa higroscopicidade) e óxidos (alta estabilidade química e mecânica e alta solubilidade dopante), resultando no aumento das propriedades emissoras dos íons TR3+. Neste estudo, apresentamos a síntese por fusão/resfriamento e investigação estrutural/espectroscópica de novos vidros e vitrocerâmicas com composição 25BaF225SrF2(30-x)Al(PO3)3xAlF3(20-z)YF3: zREF3, onde x = 15, 20 ou 25, RE = Er3+ an / ou Yb3+ e Nd3+. Uma investigação estrutural detalhada de uma série destes vidros foi conduzida utilizando espectroscopias Raman, de ressonância magnética nuclear de estado sólido (RMN) e de ressonância paramagnética eletrônica (EPR).

Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao parcial.pdf: 389132 bytes, checksum: 1072407aabab8f91b6ea13999acc01d4 (MD5) Previous issue date: 2009-02-06 / Pectinases, a group of enzymes that degrade pectic substances and break glycosidic linkages, are produced by fungi, yeasts and bacteria, but are also in plants in general and fruit in particular.In the juice industry the pectinolytic enzymes are added to increase the efficiency of the process, decrease the viscosity and reduce the time of filtration. The pectin methylesterase, PME, hydrolyzes the methyl ester groups, forming carboxyl groups in pectin chain, releasing methanol end H3O+. Therefore, its knowledge is vital in order to control the effectiveness of the treatment. The purpose of this study was to determine the optimum conditions of the activity of the pectin methylesterase in industry preparations, proposing a potentiometric procedure for determining the PME activity and compare the data with those obtained by traditional potentiometry and Uv-Vis, evaluate the efficacy of this method in determining the residual activity exogenous of PME in mango juice. The activity of PME in the three commercial samples, Pectinex 100L Plus, Panzym Univers and Panzym Clears, was determined by potentiometry, Uv-Vis spectroscopy, with the bromophenol blue indicator, and the action of alcohol oxidase with acetyl acetone. The reaction consisted of 5.00 mg.mL-1 apple pectin, 0.100 mol.L-1 sodium chloride and 50 μL commercial pectinolytic enzyme for a volume of 30 mL. In all experiments the enzyme deesterification showed first-order kinetics, with increased activity at pH 4.0 to 4.5 and 45 ºC, whereas the complete inactivation occurred at 75 ºC for 10 minutes, in the three industrial preparations. The thermal inactivation of the PME of Pectinex 100L Plus and Panzym Clears preparations occurred under the same conditions, when the activity was measured by the procedures of ΔVNaOH / Δttime or of ΔpH/ Δttime. The activity of PME in industrial preparations at 25 °C and pH 4.5, determined by UV-Vis spectroscopy with bromophenol blue indicator, showed good correlation with the activity determined by the procedures by potentiometry. The stability of the indicator in the pectin solution allows its use to determine the PME activity in samples in which the optimum pH is located in acid band. The release of methanol as measured by alcohol oxidase, followed by the reaction with acetyl acetone to determine the formaldehyde, showed good agreement with the results of the enzyme activity measuring procedures used in this research. The inactivation of residual PME in mango juice occurred at 75 ºC for 20 minutes of exposure in the procedure ΔVNaOH / Δttime and 10 minutes of exposure during the procedure ΔpH/ Δttime. The residual activity of PME in 70 °C for 10, 20 and 30 minutes of exposure in the presence of juice was higher than in the control, indicating its protective effect. The procedure of ΔpH/ Δttime shows good correlation with other methods, with the advantage of precise and direct measures of [H+], excusing a series of reagents and high costs materials. / As pectinases, um grupo de enzimas que degradam substâncias pécticas e rompem ligações glicosídicas, são produzidas por fungos filamentosos, leveduras e bactérias, mas encontram-se também em plantas em geral e em frutas, em particular. Na indústria de sucos as enzimas pectinolíticas são adicionadas para aumentar o rendimento do processo, diminuir a viscosidade e reduzir o tempo de filtração. A pectina metilesterase, PME, hidrolisa os grupos metil éster, formando grupos carboxilícos na cadeia da pectina, produzindo metanol e H3O+.Portanto, é fundamental o seu conhecimento, a fim de controlar a eficiência do tratamento. O objetivo deste trabalho foi determinar as condições ótimas da atividade da PME presente em preparações industriais, propor um procedimento potenciométrico para determinação da atividade da enzima e comparar os dados com os obtidos por potenciometria tradicional e Uv- Vis, avaliar a eficiência do método proposto na determinação da atividade residual da PME exógena no suco de manga. A atividade da PME nas três amostras comerciais, Pectinex 100L Plus, Panzym Univers e Panzym Clears, foi determinada por potenciometria, espectroscopia Uv-Vis, com o indicador azul de bromofenol, e pela ação do álcool oxidase com acetil acetona. A reação consistiu de 5,00 mg.mL-1 de pectina de maçã, 0,100 mol.L-1 de cloreto de sódio e 50 μL de enzima pectinolítica comercial para um volume de 30 mL. Em todos os experimentos a desmetoxilação enzimática mostrou uma cinética de primeira ordem, com maior atividade em pH 4,0 a 4,5 e 45 ºC, sendo que a inativação completa ocorreu a 75 ºC por 10 min, nas três preparações industriais. A inativação térmica da PME das preparações Pectinex 100L Plus e da Panzym Clears ocorreu sob mesmas condições, quando a atividade foi medida pelos procedimenos de ΔVNaOH / Δttempo ou de ΔpH/ Δttempo. A atividade da PME nas preparações industriais a 25 ºC e pH 4,5, determinada por espectroscopia Uv-Vis com o indicador azul de bromofenol, apresentou boa correlação com a atividade determinada pelos procedimentos por potenciometria. A estabilidade do indicador em solução com a pectina permite a sua utilização para determinar a atividade da PME em amostras nas quais o pH ótimo localiza-se na faixa ácida. A liberação do metanol medida pela álcool oxidase, seguida da reação com a acetil acetona para determinar o formaldeído, mostrou boa concordância com os resultados dos procedimentos de medida de atividade enzimática utilizados neste trabalho. A inativação da PME residual em suco de manga ocorreu na temperatura de 75 ºC por 20 min de exposição no procedimento ΔVNaOH / Δttempo e durante 10 min de exposição pelo procedimento ΔpH/ Δttempo. A atividade residual da PME a 70 ºC por 10, 20 e 30 min de exposição em presença do suco foi maior do que no controle, indicando o seu efeito protetor. O procedimento da ΔpH/ Δttempo apresenta boa correlação com os demais métodos, com a vantagem de medidas precisas e diretas da [H+], dispensando uma série de reagentes e materiais de custos elevados.