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The emerging field of nanotechnology, which spans diverse areas such as nanoelectronics, medicine, chemical and pharmaceutical industries, biotechnology and computation, focuses on the development of devices whose improved performance is based on the utilization of self-assembled nanoscale components exhibiting unique properties owing to their miniaturized dimensions. The first phase in the conception of such multifunctional devices based on integrated technologies requires the study of basic principles behind the functional mechanism of nanoscale components, which could originate from individual nanoobjects or result as a collective behaviour of miniaturized unit structures. The comprehensive studies presented in this thesis encompass the mechanical, dynamical and photophysical aspects of three nanoscale systems. A newly developed europium sulfide nanocrystalline material is introduced. Advances in synthetic methods allowed for shape control of surface-functionalized EuS nanocrystals and the fabrication of multifunctional EuS-CdSe hybrid particles, whose unique structural and optical properties hold promise as useful attributes of integrated materials in developing technologies. A comprehensive study based on a new class of multifunctional nanomaterials, derived from the basic unit of barcoded metal nanorods is presented. Their chemical composition affords them the ability to undergo autonomous motion in the presence of a suitable fuel. The nature of their chemically powered self-propulsion locomotion was investigated, and plausible mechanisms for various motility modes were presented. Furthermore functionalization of striped metallic nanorods has been realized through the incorporation of chemically controlled flexible hinges displaying bendable properties. The structural aspect of the light harvesting machinery of a photosynthetic cryptophyte alga, Rhodomonas CS24, and the mobility of the antenna protein, PE545, in vivo were investigated. Information obtained through a combination of steady-state and time-resolved spectroscopy in conjunction with quantum chemical calculations aided in the elucidation of the dynamics and the mechanism of light harvesting in the multichromophoric phycobiliprotein phycocyanin PC645 in vitro. Investigation of the light-harvesting efficiency and optimization of energy transfer with respect to the structural organization of light-harvesting chromophores on the nanoscale, can provide us with fundamental information necessary for the development of synthetic light-harvesting devices capable of mimicking the efficiency of the natural system.

Thesis (Ph. D.)--University of Idaho, 2006. / "May 31, 2006." Includes bibliographical references (leaves 94-101). Also available online in PDF format.

Η ρόφηση Eu από υδατικά δ/τα των μικροοργανισμών Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus και Debaromyces hansenii μελετήθηκε ως συνάρτηση της θερμοκρασίας ανάπτυξης, της παροχής αέρα κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης και της ηλικίας των κυττάρων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η εκθετική φάση των κυττάρων και η βέλτιστη θερμοκρασία επιδρούν με τέτοιο τρόπο ώστε να έχουμε μεγαλύτερη ρόφηση μετάλλου, ενώ η παροχή αέρα δεν επηρεάζει σημαντικά τα αποτελέσματα της ρόφησης. / The Eu(III) uptake from aqueous solutions by Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus and Debaromyces hansenii was studied as a function of the growth temperature, supply of air flow during the cultivation process and the age of cells. Our results revealed that exponential phase cells and the optimum temperature of growth resulted in a higher metal uptake, while aeration did not have any significant effect on the uptake.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:32:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 02298.pdf: 1286663 bytes, checksum: ed62610cdfd3bfac1a6ef998fc9615de (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Este trabalho apresenta as propriedades ópticas dos complexos Európio Tetraciclinas (EuTcs) na presença de LDL e de LDL oxidada com potenciais aplicações em análises clínicas. Foram escolhidos quatro elementos da família das Tetraciclinas: Tetraciclina (Tc), Clorotetraciclina (CTc), Metatetraciclina (MTc) e Oxitetraciclina (OTc) para fazerem parte dos complexos com o íon európio. As melhores condições para se formar os complexos eficientemente foram determinadas, através das medidas dos parâmetros ópticos como: absorção, emissão e de tempo de vida. As melhores concentrações de európio nos complexos EuTcs e possíveis influências de íons inorgânicos normalmente presentes no plasma sanguíneo também foram analisadas. As amostras foram preparadas em pH neutro e a luminescência visível do lantanídeo foi detectada após tempo de repouso das amostras de 15 minutos. Os resultados deste trabalho mostraram que as moléculas de LDL e de LDL oxidada apresentaram um importante papel no aumento da intensidade de emissão dos complexos das Tcs. As medidas realizadas com os complexos EuTcs não apresentaram deslocamentos nos comprimentos de onda dos espectros de absorção e de emissão na presença de LDL, o que demonstra a ausência de interação direta entre as moléculas de Tcs e as moléculas de LDL e LDL oxidada. No entanto, o íon európio pode interagir em diferentes sítios das moléculas de tetraciclinas o que diferenciou a intensidade de emissão de cada complexo. Comparando os resultados obtidos entre os complexos de EuTcs, o complexo EuTc foi o que apresentou perspectivas promissoras na quantificação de LDL e LDL oxidada. / This work presents the optical properties of europium complexes - Tetracyclines (EuTcs) in the presence of LDL and oxidized LDL with potential applications in clinical analysis. Four elements were chosen from the Tetracyclines family: Tetracycline (Tc), Chlortetracycline (CTc), Metatetraciclina (MTc) and Oxytetracycline (OTc) to be part of complexes with europium ion. The best conditions to form the complex efficiently were determined through measurements of optical parameters such as absorption, emission and lifetime. The best concentrations of europium complexes in EuTcs and possible influences of inorganic ions normally present in blood plasma were also analyzed. The samples were prepared at neutral pH and the visible luminescence of lanthanide was detected after resting time of the samples of 15 minutes. These results showed that the molecules of LDL and oxidized LDL have an important role in increase of the emission intensity for Tcs complexes . The measurements performed with the complex EuTcs showed no shifts in the wavelengths of the absorption and emission spectra in the presence of LDL, which demonstrates the absence of direct interaction between the molecules of Tcs and the molecules of LDL and oxidized LDL. However, the europium ion can interact at different sites of the tetracyclines molecules which differed the emission intensity of each complex. Comparing the results obtained between the complexes EuTcs, the complex EuTc is the one that presented the promising prospects in the quantification of LDL and oxidized LDL.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Increasingly, porphyrins have gained a position of detached interest in scientific circles. Its high biological compatibility, being a molecule found naturally in plants and many red blood animals, coupled with the possibility of forming complexes with lanthanide atoms, makes these compounds are particularly attractive in a branch of medicine quite promising in terms respect to combat cancer, called photodynamic therapy. The lanthanide-porphyrin complex act as photosensitizers in the production of singlet oxygen, a cytotoxic species, may be soaked in organic tissue of interest, promoting the cancer cell death. The synthesis of some Ln-porphyrin complexes [Ln (Ln = Gd, Er, Yb)] are already reported in the literature. However, with increasing ionic radius of metal that is intended to complex in the porphyrin, the energy barrier which prevails opposite the occurrence of this synthesis also increases, hindering the occurrence of the metalation process. Thus, this study seeks to promote metalation with europium, in 5,10,15,20 - meso - tetrapyridilporphyrin (H2TPyP). Was used the europium acetylacetonate salt [Eu(acac)3] in the synthesis as a source of Eu3+ ion. The obtained compound was purified by column chromatography on elution of alumina (Al2O3) and further characterized by absorption spectroscopy in the ultraviolet-visible region (UV-VIS) and infrared region (IR), luminescence and termogravimetric analysis (TG). The results obtained for the UV-vis spectra show for complex synthesized 3 Q bands, a lower number compared to the spectrum of the free base porphyrin, which has 4 Q bands, which discloses the formation of a compound with higher symmetry, which rose from D2h to D4h due to insertion of the metal ion in the porphyrin ring. It was observed also a bathochromic shift of the Soret band in the complex shifted from 417 to 429nm, consistent with the fact that the metallation occurred. The IR results and suggest the occurrence of metalation of the suppression band 3304cm-1, indicating deprotonation of the central atoms of Nytrogen, also suggested maintaining the acetylacetonate ion in stabilizing the structure of the complex. The luminescence showed that there was enhancement of emission bands, which is consistent with the formation of a metal complex. In the TG results, it was found that the compound formed to the amount of residue obtained was much higher than that for H2TPyP, suggesting the formation of metal oxide in the first case, consistent with the fact that formation of europium metalloporphyrin. / Cada vez mais, as porfirinas vÃm conquistando uma posiÃÃo de destacado interesse no meio cientÃfico. Sua elevada compatibilidade biolÃgica, sendo uma molÃcula encontrada naturalmente em plantas e em diversos animais de sangue vermelho, aliada a possibilidade da formaÃÃo de complexos com Ãtomos de lantanÃdeos, faz com que esses compostos sejam particularmente atrativos em um ramo bastante promissor da medicina no que diz respeito ao combate ao cÃncer, denominado de terapia fotodinÃmica. Isso porque os complexos lantanÃdeos-porfirina atuam como fotossensibilizadores na produÃÃo de oxigÃnio singlete, uma espÃcie citotÃxica, podendo esses complexos serem saturados em tecidos orgÃnicos de interesse, promovendo a morte de cÃlulas cancerÃgenas. A sÃntese de alguns complexos Ln-porfirina (Ln= Gd, Er, Yb) jà sÃo reportadas na literatura. Entretanto, com o aumento do raio iÃnico do metal que se pretende complexar a porfirina, a barreira energÃtica que se impera frente a ocorrÃncia desta sÃntese tambÃm aumenta, dificultando a ocorrÃncia do processo de metalaÃÃo. Dessa forma, o presente estudo busca promover a metalaÃÃo de eurÃpio na 5,10,15,20 â meso â tetrapiridilporfirina (H2TPyP). Utilizou-se o sal acetilacetonato de eurÃpio [Eu(acac)3] na sÃntese como fonte do Ãon Eu3+. O composto obtido foi purificado por eluiÃÃo em coluna cromatogrÃfica de alumina (Al2O3) e posteriormente caracterizado por espectroscopia de absorÃÃo na regiÃo do ultravioleta-visÃvel (UV-Vis) e infravermelho (IR), luminescÃncia e anÃlise termogravimÃtica (TG). Os resultados obtidos por UV-Vis para o complexo sintetizado mostraram espectros com 3 bandas Q, um menor nÃmero comparado ao espectro da porfirina base livre que apresenta 4 bandas Q, o que sugere a formaÃÃo de um composto com maior simetria, que passou de D2h para D4h, devido a inserÃÃo do Ãon metÃlico no anel porfirÃnico. Observou-se tambÃm um deslocamento batocrÃmico da banda Soret no complexo que deslocou de 417 para 429nm, fato condizente com a ocorrÃncia da metalaÃÃo. Os resultados de IR, alÃm de sugerirem a ocorrÃncia da metalaÃÃo pela supressÃo da banda em 3304cm-1, indicando a desprotonaÃÃo dos nitrogÃnios centrais, tambÃm sugeriram a manutenÃÃo do Ãon acetilacetonato na estabilizaÃÃo da estrutura do complexo. A luminescÃncia mostrou que houve intensificaÃÃo das bandas de emissÃo, o que condiz com a formaÃÃo de um complexo metÃlico. Nos resultados de TG constatou-se que para o composto formado a quantidade de resÃduo obtido foi bastante superior de que para a H2TPyP, sugerindo a formaÃÃo de Ãxido metÃlico no primeiro caso, fato condizente com a formaÃÃo da metaloporfirina de eurÃpio.

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Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A utilização das terras raras (TR) em larga escala teve início com a patente de Welsbach em 1903, que é ainda aplicada na fabricação de pedras de isqueiros. Hoje as TR estão presentes nas mais diferentes áreas, como na produção de superligas, vidros especiais, pigmentos, cerâmicas, imãs permanentes, lasers, eletroeletrônicos, catalisadores, ressonância magnética nuclear, etc., movimentando, na última década, um mercado de US$ 2 bilhões por ano. Devido às suas propriedades muito semelhantes, os elementos das TR são difíceis de serem separados, requerendo, normalmente, processos complexos, o que os torna de elevado preço de comercialização. Elementos como o európio (Eu) e o samário (Sm), cujos teores nos materiais que contém TR são baixos (cerca de 0,05% e 2%, respectivamente, na monazita), são caros e os campos de aplicação destes materiais justificam a busca por outros processos de separação, que sejam no mínimo mais simples e/ou mais eficientes. O estado trivalente é característico para todas as TR, mas alguns elementos podem apresentar outros estados de oxidação, como o Ce, Eu, Sm e Yb. No caso do Eu e do Sm, foco de estudo neste trabalho, o estado divalente é facilmente obtido por redução eletroquímica nos potenciais –0,65V e –1,55V (vs. SCE), respectivamente. Este fato torna possível a separação destes elementos das demais terras raras e entre eles mesmos. Portanto, fazendo uso desta característica, propôs-se um processo de separação individual do Eu e do Sm em meio (NH4)2SO4 por eletro-redução/precipitação, onde o Sm é separado primeiramente como sulfato e o Eu, que permanece em solução, é precipitado após a diminuição da temperatura e do potencial aplicado. O processo desenvolvido a partir de uma solução sintética de Eu e Sm foi aplicado a uma mistura de óxidos de TR semi-pesadas produzida no IPEN-CNEN/SP, obtendo-se a separação do Sm. Este produto foi analisado por espectrofotometria, indicando elevado grau de pureza. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP