Os semicondutores dopados com metais de transição, semicondutores magnéticos diluído, SMDs, conjugam propriedades semicondutoras e magnéticas o que lhes conferem um grande potencial para aplicação em uma nova tecnologia denominada spintrônica. Dentro desse contexto, o dióxido de titânio, TiO2, foi sintetizado por meio do método Pechini. Na primeira etapa do trabalho foram realizados ensaios experimentais onde as condições e parâmetros do método Pechini foram variados com o objetivo de estudar a temperatura de formação das fases cristalinas anatásio e rutilo do TiO2 sem substituição. Após a identificação da temperatura de formação de cada fase desejada, foram incorporados íons Co(II) e Mn(II), nas concentrações molares de 3, 6, 9 e 12%, na matriz de TiO2 formando-se o sistema Ti1-xMTxO2 (MT = Co ou Mn). Foram realizados tratamentos térmicos próximos à temperatura de formação dos polimorfos do TiO2. A fase anatásio foi obtida com incorporação de íons Co(II) e Mn(II), ambos sem fases espúrias e para a fase rutilo foram incorporados íons Mn(II). Estes novos sistemas foram caracterizados por difração de raios X (DRX) e espectroscopia vibracional de espalhamento Raman para identificação das fases cristalinas formadas e por absorção de raios X (XAS) para estudo da estrutura local do sistema Ti1-xMTxO2. Os resultados de XAS permitiram ainda inferir sobre a valência dos íons substituintes e o sítio de inserção dos mesmos na matriz de TiO2. A microestrutura e a distribuição dos íons também foram estudadas por meio de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva (MEV-EDS) e de transmissão (MET). Finalmente, foi realizado um estudo do comportamento magnético dos materiais obtidos em função da fase, quantidade de substituinte e temperatura. Observou-se um comportamento paramagnético para todas as composições obtidas. / Transition metals doped in seminconductors are diluted magnetic semiconductors, SMDs, combining magnetic and semiconducting properties have a large potential for application in spintronic technologies. In this study titanium dioxide, TiO2 was synthesized for polymeric precursors’s method, known as the Pechini method. This method is based on a sequence of heat treatments and chemical procedures that result in powders polycrystalline nanostructured. In the first stage of this study, the experimental were performed to evaluated conditions and parameters of the Pechini method in formation temperature of the crystalline phases of pure anatase and rutile TiO2. After evaluated the temperature of each phase desired, Co (II) and Mn (II) transition metals ions in the molar concentration 3, 6, 9 e 12% have been incorporated into TiO2 matrix, forming Ti1-xMTxO2 (MT = Co or Mn) system. Heat treatment performed in the temperature to formation of polymorphs TiO2, anatase phase has been achieved by incorporating ions of Co(II) and Mn(II) with the absence of spurious phases, and the rutile phase by incorporating Mn(II) ions. These crystalline phases in the systems were determined by using x-ray diffraction (XRD) and Raman vibrational spectroscopy and X-ray absorption (XAS) was used to determined the valence state and evaluted the local environment of the ions site insertion in TiO2 lattice. The microestructure and compositions distributions were characterized by scanning electron microscopy and energy dispersive x-ray (SEM-EDS) and transmission (TEM). In the end, we present a study of the magnetic behavior of the materials obtained as a function of the phase, amount of substituent and temperature. We observed a paramagnetic behavior for all compositions obtained. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

O Grafeno tem sido estudado há 60 anos, mas só foi desde sua primeira obtenção mediante esfoliação de grafite em 2004 por Novoselov, que obteve grande interesse por parte de pesquisadores, pois tem uma série de notáveis propriedades físicas e químicas que dificilmente são encontradas num mesmo material, o que o torna uma ferramenta de primeira ordem em muitas aplicações de diversos campos. Além disso, sua produção se limita a pequenas folhas, com defeitos e empilhadas formando multicamadas, o qual não permite seu uso em nível industrial. Isso demanda não só que o grafeno seja produzido em grande escala, mas também conservando suas propriedades. O presente trabalho reporta o estudo e estabelecimento de condições para o crescimento de folhas de grafeno, utilizando técnicas de deposição química na fase de vapor a pressão ambiente (APCVD) catalítica, e deposição química na fase vapor assistida por plasma (PECVD), também catalítica, com filmes finos de Níquel e Cobre como metais catalisadores, visto que são as técnicas e metais que tem reportado melhores resultados. Desta forma, esta pesquisa foi encaminhada a um ajuste das variáveis que intervém nas duas técnicas, tais como os gases, seus fluxos e relação entre eles, a temperatura, o tempo de deposição e as espessuras do catalisador. No caso do PECVD, a potência de RF para a geração do plasma e a pressão. Os filmes foram caracterizados por microscopia Raman, que permite ter uma avaliação aproximada do número de camadas e os defeitos presentes no material, e por microscopia eletrônica de varredura (MEV), que permite observar a morfologia das amostras e a possível presença de grafeno, e assim ter certeza da qualidade do grafeno enquanto a continuidade e tamanho das folhas. Além disso, mediante Espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), instrumento associado ao MEV, é possível identificar os elementos presentes na amostra em pontos específicos e sua porcentagem. Estes análises revelaram que o grafeno obtido foi de grande área (1 cm2) com alta cristalinidade e poucos defeitos pontuais. / Graphene has been studied for 60 years, but was only since its first achievement by graphite exfoliation in 2004 by Novoselov that got great interest by researches, because it has remarkable physical and chemical properties which are hardly found in a single material, which makes it a first-order tool for many applications in several fields. Besides that, its production is limited to small sheets with defects and stacked in multilayers, which does not allow its use at industrial level, that requires not only a large scale production of graphene but also conservation of its properties. This work reports the study and find suitable conditions for the growth of graphene sheets, using catalytic atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) and plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) techniques and thin nickel and copper films as catalysts. This choice is based on the fact that both, these techniques and the metals had lead to better reported results. Thus, this research is focused on the adjustment of the parameters that intervene in the two techniques, such as precursor gases, their flows and the relationship among them, temperature, deposition time and the catalyst thickness. In the case of the PECVD, the RF power to generate the plasma and the deposition pressure. The films were characterized by Raman spectroscopy, which allows an approximate evaluation of the number of layers and the defects in the material, and by Scanning Electron Microscopy (SEM), which allows to observe the morphology of the deposited layers, and thus to ensure the quality of the graphene as far as the continuity and size of the sheets are concerned. In addition, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) associated to the SEM instrument was utilized to identify the elements present in particular locations of the sample as well as their percentage. These group of analyses revealed that the obtained graphene achieved areas about 1 cm2 with high crystallinity and low punctual defects.

A engenharia tecidual visa repor, reparar ou ajudar a regenerar tecidos e órgãos danificados por meio da combinação de biomateriais, biomoléculas e células. Scaffolds de nanofibras biodegradáveis mimetizam a matriz extracelular natural fornecendo uma estrutura ideal para o crescimento celular. Blendas de policaprolactona (PCL) e gelatina são biodegradáveis e proporcionam uma combinação de boas propriedades mecânicas, do PCL, com a hidrofilicidade e caráter que promove a adesão celular, da gelatina. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar a importância das diferentes espessuras de scaffolds eletrofiados em relação às suas propriedades principais. Quatro conjuntos de scaffolds de PCL/gelatina com diferentes espessuras foram produzidos sob as mesmas condições apenas aumentando o tempo de duração do processo de eletrofiação. Os resultados indicam que as espessuras aumentaram proporcionalmente ao tempo de eletrofiação, variando de 100 nm a 300 nm nos períodos de 1 a 3 horas, enquanto a densidade aparente e a porosidade mantiveram-se constantes. As micrografias das membranas revelaram fibras lisas com diâmetros maiores para os scaffolds de menor espessura, e fibras irregulares com diâmetros menores e regiões fundidas ou ligadas para os scaffolds de maior espessura. Além disso, o aumento da espessura melhorou a resistência mecânica e a molhabilidade dos scaffolds. A esterilização por peróxido de hidrogênio não modificou quimicamente a composição das membranas de PCL/gelatina, embora algumas amostras tenham se deformado. As membranas também apresentaram bons resultados de citotoxicidade, melhorando a viabilidade celular, apesar desses valores diminuírem minimamente para os scaffolds de maior espessura, provavelmente devido à maior quantidade de PCL. O teste de adesão não foi conclusivo e deverá ser repetido. / Tissue engineering aims to replace, repair, or helping regenerate damaged tissues and organs through the combination of biomaterials, biomolecules and cells. Biodegradable nanofibrous scaffolds mimic the natural extracellular matrix providing an ideal structure to cellular growth. Blends of polycaprolactone (PCL) and gelatin are biodegradable and provide a combination of good mechanical properties, from PCL, with the hydrophilicity and cell adhesion promoter character, from gelatin. The aim of this work was to evaluate the importance of the thickness of electrospun scaffolds on their key properties. Four sets of PCL/gelatin scaffolds with different thicknesses were produced under the same conditions by simply increasing the time length of electrospinning process. Results indicate that the thickness increases proportionally to the electrospinning time, varying from 100 nm to 300 nm in periods of 1 to 3 hours, while the apparent density and porosity remained constant. Micrographs from the nonwoven mats revealed smooth fibers with larger diameters in the thinner scaffold, and irregular fibers with smaller diameters and molten or bonded regions as the thickness increased. Furthermore, the increase of thickness improved mechanical resistance and wettability of the scaffolds. Plasma sterilization did not modify chemical composition of PCL/gelatin membranes, although some samples have been deformed. Membranes also presented good results for cytotoxicity, improving cell viability, despite these values decreased minimally to the thicker scaffolds, probably due to the higher amount of PCL. Adhesion test was not conclusive and might be repeat.

Orientadores: Kleber Roberto Pirota, Pascoal José Giglio Pagliuso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-02T00:56:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moura_KarolineOliveira_D.pdf: 3189094 bytes, checksum: 2e5963be1eac4cd985c6e6bea434dc34 (MD5) Previous issue date: 2017 / Resumo: Materiais com dimensões nanométricas podem ter alteradas drasticamente suas propriedades físicas se comparados com a versão volumétrica. Nesses sistemas, as propriedades físicas mostram efeitos de dimensionalidade reduzida, coordenação reduzida de átomos na superfície e presença de alguns efeitos quânticos que dominam em baixas dimensões. Também, mudanças podem surgir quando as dimensões do sistema passam a ser comparáveis com o comprimento característico envolvido com o fenômeno físico estudado. Deste modo, a nanotecnologia proporciona a oportunidade de adaptar novos materiais com características melhoradas ou totalmente novas. Junto com o interesse prático, o crescimento de nanomateriais é também de grande interesse científico fundamental. Neste trabalho, apresentamos os detalhes de um novo método de crescimento de nanofios, desenvolvido no decorrer desta tese, e sua aplicação no estudo de três sistemas com propriedades magnéticas determinadas por diferentes tipos de interação entre elétrons: o intermetálico GdIn3, onde a interação RKKY entre os elétrons "4" f é responsável pelo ordenamento magnético de longo alcance; o metamagneto itinerante Fe3Ga4, onde as flutuações de densidade de spin são responsáveis pelo surgimento de transições entre estados magneticamente ordenados; e o supercondutor elementar Ga, que apresenta valores diferentes de temperatura crítica para suas diversas fases polimórficas. A nova rota de crescimento proposta, nomeada nanonucleação por fluxo metálico, consiste na junção de dois métodos conhecidos: a anodização do alumínio, para obtenção de moldes de alumina nanoporosos; e o método de fluxo metálico, utilizado para o crescimento de monocristais volumétricos de materiais intermetálicos. Em um primeiro passo, medidas de magnetização para o sistema GdIn3 indicam que a interação entre os spins dos elétrons 4f do Gd3+ e os spins dos elétrons de condução não permanece a mesma com a redução da dimensionalidade (nanofios com diâmetro "d ~ 200 nm" ), em acordo com dados de ressonância de spin eletrônico. Por outro lado, o diagrama de fases magnéticas H-T do composto Fe3Ga4, construído a partir de medidas de magnetização, calor específico e resistividade elétrica, muda consideravelmente quando este se apresenta na forma de nanofio ("d ~ 250 nm" ). Finalmente, para o sistema Ga, a condição geométrica particular (nanofios com "d ~ 140 nm" ) favorece a nucleação da fase "? - Ga" com propriedades de um supercondutor tipo II de acoplamento fraco. Os resultados obtidos têm mostrado a grande efetividade do método desenvolvido para produzir sistemas de baixa dimensionalidade com propriedades físicas não previstas. Além disso, a nova rota proposta abre a possibilidade de crescer o nanofio e seu volumétrico correspondente em uma única etapa / Abstract: Materials with nanometric dimensions can have their physical properties dramatically altered compared to the bulk version. In these systems, the physical properties present reduced dimensionality effects, decreased atoms coordination at the surface and presence of some quantum effects that dominate in low dimensions. Changes may also arise when the system dimensions become comparable with the characteristic length involved in the physical phenomenon investigated. Therefore, nanotechnology provides the opportunity to adapt new materials with improved or totally new features. Along with the practical interest, the growth of nanomaterials is also of great scientific interest. In this work, we present the details of a new method of nanowire growth, developed during this thesis, and its application in the study of three systems with magnetic properties determined by different types of interaction between electrons: the intermetallic GdIn3, where the RKKY interaction between the 4f electrons is responsible for the long-range magnetic order; the itinerant metamagnet Fe3Ga4, where the spin density fluctuations are responsible for the apparition of transitions between magnetically ordered states; and the elemental superconductor Ga, which presents different critical temperature values for its various polymorphic phases. The new proposed growth route, named metallic-flux nanonucleation, consists in the junction of two known already methods: the aluminum anodization, to obtain nanoporous alumina templates; and the metallic flux method, used for bulk single crystals growth of intermetallic materials. In a first step, magnetization measurements for the GdIn3 system indicate that the interaction between the Gd3+ 4f electron spins and the conduction electron spins does not remain the same with the dimensionality reduction (nanowires with diameter "d ~ 200 nm" ), according to electron spin resonance data. On the other hand, the H-T magnetic phase diagram of the Fe3Ga4 compound, constructed from magnetization, specific heat and electrical resistivity measurements, considerably changes for nanowires case ("d ~ 250 nm" ). Finally, for the Ga system, the special geometric condition (nanowires with "d ~ 140 nm" ) favors the nucleation of the "? - Ga" phase with properties of a weak coupling type-II superconductor. The obtained results have shown the great effectiveness of the developed method for producing low dimensionality systems with unexpected physical properties. In addition, the new proposed route opens the possibility of growing both the nanowire and its bulk corresponding in a single step / Doutorado / Física / Doutora em Ciências / 148758/2012-6 / CNPQ

Neste trabalho, foram desenvolvidas e caracterizadas nanopartículas (NPs) mono e bimetálicas PdxCu1-x (x = 1, 0,7, 0,5, 0,3, 0). A forma, as dimensões e a cristalinidade das NPs isoladas foram avaliados por microscopia eletrônica de transmissão (TEM e HRTEM). Adicionalmente, estas foram suportadas em carbono Vulcan a fim de obter catalisadores heterogêneos (PdxCu1-x/C), cujas propriedades eletrônicas e estruturais foram sondadas por uma associação de técnicas complementares. Entre elas, a difração de raios-X (XRD) e a absorção de raios-X (XAS) foram fundamentais para verificar, para os casos bimetálicos, a formação de nanoligas metálicas com composições próximas às esperadas. Além disso, medidas de espectroscopia de fotelétrons excitados por raios-X, XPS, indicaram mudanças em função da composição na estrutura eletrônica dos átomos de Pd e de Cu presentes nas superfícies das amostras, sendo as mudanças mais pronunciadas nos níveis eletrônicos de valência do que nos níveis de caroço. Das análises por XPS, também se verificou que a quantidade de oxigênio ligado a ambos os metais é inversamente proporcional à concentração de Pd presente nas amostras como preparadas. A reatividade dos sistemas PdxCu1-x/C durante processos sob atmosfera redutora (CO, monóxido de carbono) e oxidante (ar sintético) foi avaliada através de medidas de XAS in situ na borda K do Cu. Foi possível observar diferenças nas cinéticas de redução dos átomos de Cu de cada uma das amostras durante a reação com CO, sendo que a redução mostrou-se tão mais rápida quanto mais ricas em Pd são as amostras. Durante a reação com ar sintético, também se observou que o comportamento das amostras é fortemente influenciado pela composição. Da correlação entre os resultados da caracterização eletrônica e o comportamento das amostras em condições reacionais, inferiu-se que as amostras cujas bandas de valência estão mais ligadas apresentaram interações mais intensas com átomos de oxigênio. / In the present work, PdxCu1-x (x = 1, 0,7, 0,5, 0,3, 0) nanoparticles (NPs) were prepared and characterized. The size, shape and crystallinity of the isolated NPs were probed by transmission electron microscopy (TEM and HRTEM). Additionally, the NPs were supported on Vulcan in order to prepare heterogeneous catalysts (PdxCu1-x /C), whose electronic and structural properties were probed by an association of experimental techniques. Among them, X-ray diffraction (XRD) and X-ray absorption (XAS) were fundamental to prove, for the bimetallic cases, the formation of nanoalloys with compositions close to those expected. The X-ray photoelectrons spectroscopy (XPS) measurements indicated that the electronic structure of the Pd and Cu atoms within the samples´ surfaces depends on the NPs´ compositions. Moreover, the compositional effects proved to be more intense in the valence levels than in the core levels. Also from XPS data, it was verified that the amounts of oxygen atoms bonded to both Pd and Cu atoms is inversely proportional to the concentration of Pd present in the sample. The reactivity of the PdxCu1-x/C systems during reactions under reducing (CO, carbon monoxide) and oxidant (synthetic air) atmospheres was evaluated by in situ XAS measurements at the Cu K edge. It was possible to observe that each sample presented different kinetics of reduction of the Cu atoms during the reaction with CO, and the reduction proved to be as faster as Pd-richer is the sample. During the reaction with synthetic air, it was also observed that the behaviour of the samples is strongly influenced by the composition. From the correlation between the results of the electronic characterization and the behaviour of the samples under reaction conditions, it was inferred that the samples whose valence bands are more bonded showed more intense interactions with oxygen atoms.

Orientador: Maria Virgínia Costa Scarpa / Banca: Marco Vinícius Chaud / Banca: Marisa Spirandelli Crespi / Resumo: O ibuprofeno (IBU), antiinflamatório não esteroidal (AINE), possui ação analgésica, antipirética e antiinflamatória. É indicado clinicamente para alívio sintomático de cefáleias, mialgias e no tratamento de doenças crônico-degenerativas como osteoartrite e artrite reumatóide. É fato conhecido na literatura que o IBU apresenta um tempo de meia vida relativamente curto e baixa solubilidade em água. Além disso, o tratamento com IBU pode resultar em elevados níveis de toxicidade gastrointestinal. Para contornar tais limitações, uma alternativa seria a encapsulação do IBU em sistema de liberação, como as nanopartículas lipídicas sólidas (NLS). Nos últimos tempos as NLS vêm sendo desenvolvidas como transportadores de fármacos lipofílicos, a fim de se obter uma liberação controlada e direcionada do fármaco com reduzido efeito colateral, aumentando, portanto, a eficácia do tratamento. Assim, o objetivo deste trabalho foi a obtenção e caracterização de NLS contendo IBU. As NLS foram preparadas pela técnica de sonicação na qual foi utilizado o monoestearato de glicerila (GMS), fosfatidilcolina de soja hidrogenada (FSH) e poloxamer 188 (P-188) como excipientes para o desenvolvimento da formulação. As NLS sem e com fármaco apresentaram diâmetro médio de partícula em escala nanometrica, o diâmetro foi maior conforme aumentou a concentração de fármaco no sistema. A caracterização morfológica demonstrou formato irregular da NLS e conforme aumentou a concentração de fármaco no sistema o formato se aproximou do esférico. As formulações apresentaram uma alta eficiência de encapsulação. O estudo de estabilidade mostrou que as NLS contendo IBU foram estáveis no período de 60 dias. A calorimetria exploratória diferencial (DSC) demonstrou que o fármaco está molecularmente disperso na matriz lipídica e a matriz se encontra no estado sólido. A termogravimetria (TG) demonstrou que o IBU incorporado na... / Abstract: The ibuprofen (IBU), a non-steroidal anti-inflammatory (NSAID), has analgesic, antipyretic and anti-inflammatory action. It is clinically recommended for symptomatic relief of headache, myalgia and of chronic degenerative diseases such as osteoarthritis and rheumatoid arthritis. It is well known in the literature that the IBU has a short half-life, and is a poorly water soluble drug. In addition, the treatment with IBU can result in high levels of gastrointestinal toxicity. To work around these limitations, an alternative would be the encapsulation of IBU in delivery systems, such as solid lipid nanoparticles (SLN). Currently SLN have been developed as carriers for lipophilic drugs, in order to obtain a controlled release and targeted drug with reduced side effects, thus having an increasing efficacy of the treatment. The objective of this work was obtaining and characterization of SLN containing IBU. The SLN were prepared by sonication technique, glyceryl monostearate (GMS), hydrogenated soy phosphatidylcholine (FSH) and poloxamer 188 (P-188) were used as excipients for the development of formulation. The SLN without and with drug showed mean particle size in the nanometer range, the size was greater as increased the concentration of drug in the system. Morphological characterization showed irregular shape of the SLN and when increased as the concentration of drug in the system approached the spherical shape. The formulations showed high encapsulation efficiency. Stability study showed that the SLN containing IBU were stable over the period of 60 days. The differential scanning calorimetry (DSC) showed that the drug is molecularly dispersed in the lipid matrix and the matrix is in solid state. The thermogravimetric analyzer (TG) showed that the IBU incorporated in SLN have a greater thermal stability compared to pure drug. The release of drug was controlled for all concentrations and showed an in vitro release profile according to ... / Mestre

Orientador: Edson Cocchieri Botelho / Coorientadora: Michelle Leali Costa / Banca: Luis Rogério de Oliveira Hein / Banca: Roberto Zenhei Nakazato / Banca: Lilia Muller Guerrini / Banca: Luiz Claudio Pardini / Resumo: Neste trabalho, compósitos de poli(sulfeto de fenileno) reforçados com nanotubos de carbono (MWCNT) puros e funcionalizados foram obtidos a partir da técnica de mistura em fusão. Os compósitos nanoestruturados foram caracterizados através de ensaios elétricos, térmicos, mecânicos reológicos e morfológicos. A condutividade elétrica do PPS apresentou um aumento de 11 e 9 ordens de magnitude quando 3,0 e 4,0% em massa de MWCNT puros e funcionalizados foram incorporados na matriz polimérica, respectivamente. Além disso, os limites de percolação elétrica encontrado para esses sistemas foram de 2,1 e 3,6 m/m%, o que sugere a formação de uma rede tridimensional condutora no interior da matriz polimérica. A temperatura máxima de cristalização do PPS apresentou aumentos de 19°C e 13°C devido a incorporação dos reforços puros (p-MWCNT) e funcionalizados (f-MWCNT), respectivamente, evidenciando o efeito nucleante das nanopartículas. A análise dinâmico mecânica mostrou um aumento no módulo de armazenamento e na temperatura de transição vítrea a partir do aumento da concentração de MWCNT, com um incremento maior para o sistema p-MWCNT/PPS. A temperatura máxima de degradação do PPS aumentou 14°C e 6°C devido a incorporação de 4,0 e 2,0% em massa de p-MWCNT e f-MWCNT, respectivamente, sugerindo a formação de sistemas termicamente mais estáveis. O módulo de armazenamento (G') do PPS apresentou um aumento de 2 ordens de magnitude quando 2,0 e 3,0% em massa de MWCNT puros e funcionalizados foram considerados, com a formação de uma estrutura interconectada de nanotubos, destacando o comportamento pseudoplástico das amostras. A formação de uma rede percolada de nanotubos foi atingida para concentrações de 1,5 e 2,3, m/m% em compósitos de p-MWCNT/PPS e f-MWCNT/PPS, respectivamente. As análises de microscopia ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, pristine and functionalized multiwalled carbon nanotubes reinforced poly (phenylene sulfide) composites were successfully obtained by melt mixing technique. The nanostructured composites were characterized by means of electrical, thermal, mechanical, rheological, and morphological methods. The electrical conductivity of neat PPS showed an increase by 11 and 9 orders of magnitude when 3.0 and 4.0 wt% of pristine MWCNT and functionalized MWCNT were incorporated in polymeric matrix, respectively. Moreover, the electrical percolation thresholds found on these systems were 2.1 and 3.6 wt%, suggesting the formation of three-dimensional conductive network within the polymeric matrix. The maximum crystallization temperature of PPS increased by about 19°C and 13°C due the incorporation of pristine (p-MWCNT) and functionalized filler (f- MWCNT), demonstrating the nucleating effect of the nanoparticles. Dynamic mechanical analysis showed an increase in storage modulus and glass transition temperature, due the incorporation of p-MWCNT and f-MWCNT in PPS matrix. However, it is worth to mention that the increment was bigger in p-MWCNT/PPS system. The maximum degradation temperature of PPS increased by about 14°C and 6°C due to the incorporation of 4,0 and 2,0 wt% of p-MWCNT and f-MWCNT, respectively, suggesting the formation of more thermally stable systems. The storage modulus (G') of neat PPS presented an increase by 2 orders of magnitude when 2.0 and 3.0 wt% of pristine MWCNT and functionalized MWCNT were considered, with the formation of an interconnected nanotube structure, indicative of 'pseudo-solid-like' behavior. Percolation networks formed when the loading levels achieve up to 1.5 and 2.3 wt% for the composites with pristine MWCNT (p-MWCNT/PPS) and functionalized MWCNT (f-MWCNT/PPS), respectively. In addition, for ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-01-26T13:00:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_PropriedadesEletricasNanoantena.pdf: 2832946 bytes, checksum: 02ce5c503a53f11c89cad8268ab8c6d0 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-01-26T13:30:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_PropriedadesEletricasNanoantena.pdf: 2832946 bytes, checksum: 02ce5c503a53f11c89cad8268ab8c6d0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-26T13:30:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_PropriedadesEletricasNanoantena.pdf: 2832946 bytes, checksum: 02ce5c503a53f11c89cad8268ab8c6d0 (MD5) Previous issue date: 2015-02-24 / A corrida incessante pela descoberta de novos materiais e a busca de novas soluções para os problemas tecnológicos, e por equipamentos que possuam dispositivos com um desempenho melhor do que os disponíveis hoje operando em escalas cada vez menores levaram-nos a estudar nanoantenas. Isso permitiu-nos mostrarmos o estudo da estrutura eletrônica do Nanotubo de Carbono e as propriedades elétricas do Grafeno como precursores de nanoantena. O desenvolvimento de antenas feitas de Nanotubo de Carbono e de Grafeno é, no momento, uma possibi-lidade tecnologica aberta ao estado da arte. Nesse trabalho investigamos o transporte eletrônico para o material orgânico Grafeno utilizando-o como uma nanoantena e apresentamos as simulações dos cálculos quânticos derivados da teoria de Hartree-Focke do método semi-empírico, pelo qual é determinada a distribuição de carga de elétrons ao longo da estrutura. Os parâmetros da estrutura otimizada foram totalmente calculados incluindo o campo elétrico externo através do modelo de matriz de camada fechada de Roothaan-Hall. Apresentando uma característica relacionada com a resposta elétrica obtendo como resultado um dispositivo transistor de efeito de campo (FET), com capacitância efreqüência operacional em 90 THz sob uma tensão operacional em torno da retificação de 0,82 V e mostramos, também, o modelo Fowler-Nordheim e Millikan-Lauritsen para a estrutura do Grafeno. / The incessant rush for discovering new materials and the search for new solutions to the tech-nological problems and equipment that have devices with better performance than the currently available, operating at ever smaller scales led us to study antennas that allow to occupy an increasingly small space. This permitted us to show the study of the electronic carbon nanotube structure and the electrical properties of graphenenano-antenna as its precursors. The develop-ment of antennas made of carbon nanotube and graphene is, in the moment, a technological possibility opened to state of art. In this paper we investigate the electronic transport for gra-phene organic material using it as a nano-antenna where we present simulations of quantum calculations derived from Hartree-Fock theory and semi-empirical method, which is given by the electron charge distribution along the structure. The structural parameters of the optimized structure have been fully calculated, including external electric field across the matrix layer of closed Roothaan-Hall model. Featuring a characteristic related to the electrical response which results a transistor device field effect, with capacitance and operating frequency in 90 THz un-der an operating voltage around the 0,82 V rectification and we show, also, the Fowler-Nord-heim model and Millikan -Lauritsen for graphene structure.

O estudo e conhecimento do magnetismo é muito importante para a nossa sociedade, devido ao grande número de aplicações que envolvem as propriedades magnéticas. Por isso, umas das problemáticas vigentes em física do estado sólido é o estudo, conhecimento e controle deste tipo de propriedades em diferentes tipos de materiais, dentre os quais encontramse materiais de dimensões nanométrica como nanofios e nanotubos. No presente trabalho temos como objetivo a realização de estudos sobre propriedades magnéticas tais como anisotropia e magnetização em sistemas formados por nanofios de Ni eletrodepositados em alumina nanoporosa, e nanotubos de NiB crescidos em membrana porosa de policarbonato. A caracterização microestrutural das amostras de nanofios de Ni foi realizada por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução. Os resultados mostraram que os nanofios de Ni tinham diâmetros de aproximadamente 60nm, são policristalinos com estrutura predominante fcc, embora também foram encontrados grãos minoritários de estrutura hcp. O tamanho de grão esteve na faixa entre 5 e 15 nm, aproximadamente. Por outro lado, os nanotubos de NiB estavam formados por uma liga amorfa de composição Ni80B20, com a presença de uma porção minoritária de pequenos cristalitos de NiB. Os nanotubos tinham comprimentos de 20 ?m aproximadamente, diâmetro externo de 400 nm e espessuras das paredes na faixa entre 50 e 160 nm. Todas as amostras foram caracterizadas magneticamente a partir de medidas de ciclos de histerese, curvas de remanências isotérmica e desmagnetizante (para a obtenção de curvas ?M) e curvas de inversão de primeira ordem (para o cálculo das distribuições FORC). Um novo modelo fenomenológico para estudar anisotropias, desenvolvido em nosso grupo de pesquisa, permitiu a determinação das constantes de anisotropias K1 (constante de anisotropia magnetocristalina de segunda ordem) e Ku (constante de anisotropia uniaxial) nos sistemas de nanofios de Ni. Os resultados mostraram que a constante de anisotropia K1 cresce conforme aumenta o comprimento dos nanofios, ficando próximo e até superior ao valor correspondente ao Ni massivo. O processo de nucleação e propagação de paredes de domínios transversais foi confirmado como mecanismo de inversão da magnetização nos nanofios, por meio da aplicação de um modelo analítico que determina o campo de nucleação do sistema. A importância das interações dipolares no comportamento magnético global destes sistemas foi evidenciada pela determinação das curvas ?M e das distribuições FORC. No caso dos nanotubos de NiB foi determinado que o mecanismo de inversão da magnetização corresponde à nucleação e propagação de vórtices, como acontece em outros sistemas similares. No entanto, foi observado que a espessura da parede do tubo tem um papel importante, porque foi verificado que a coercividade dos nanotubos decresce se a parede deles é suficientemente grossa em comparação com o tamanho de parede de domínio do Ni. Também para estes sistemas, as curvas ?M e das distribuições FORC mostraram a predominância de interações desmagnetizantes. / The study and knowledge of magnetism is very important for our society, due to the large number of applications involving magnetic properties. Therefore, one of the current problems in solid state physics is the study, knowledge and control of this type of properties in different types of materials, among which are materials of nanometric dimensions such as nanowires and nanotubes. In the present work, we have carried out studies on magnetic properties such as anisotropy and magnetization in systems formed by Ni nanowires electrodeposited in nanoporous alumina, and NiB nanotubes grown in polycarbonate porous membrane. The microstructural characterization of Ni nanowire samples was performed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, atomic force microscopy and high resolution transmission electron microscopy. The results showed that Ni nanowires had diameters of approximately 60 nm, are polycrystalline with predominant fcc structure, although a minor fraction of hcp structure was also found. The grain size was in the range between 5 and 15 nm, approximately. On the other hand, the NiB nanotube samples were formed by an amorphous alloy of Ni80B20 composition, with the presence of a minor portion of small NiB crystallites. The nanotubes had lengths of approximately 20 µm, external diameter of 400 nm and wall thicknesses in the range of 50 to 160 nm. All the samples were magnetically characterized by measurements of hysteresis cycles, isothermal and demagnetizing remanence curves (to obtain ?M curves) and first-order reversal curves (for calculating FORC distributions). A new phenomenological model to study anisotropies, developed in our research group, allowed the determination of the anisotropy constants K1 (second order magnetocrystalline anisotropy constant) and Ku (uniaxial anisotropy constant) in the Ni nanowire systems. The results showed that the anisotropy constant K1 increases as the nanowire length increases, being close to and even higher than the Ni bulk value. The process of nucleation and propagation of transverse domain walls was confirmed as the mechanism for magnetization reversal in nanowires. This result as obtained by applying an analytical model that determines the nucleation field of the system. The importance of the dipolar interactions on the global magnetic behavior for these systems was evidenced by the determination of the ?M curves and the FORC distributions. In the case of NiB nanotubes, it was determined that the magnetization reversal mechanism corresponds to the nucleation and propagation of vortices, as in other similar systems. However, it has been observed that the wall thickness of the tube plays an important role because it has been found that the coercivity of the nanotubes decreases if their walls are thick enough compared to the Ni domain wall size. Also, for these systems, the ?M curves and the FORC distributions showed the predominance of demagnetizing interactions.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-14Bitstream added on 2014-06-13T20:55:49Z : No. of bitstreams: 1 ribeiro_b_me_guara.pdf: 3513331 bytes, checksum: c356674974d9d1db4ef22d6a6637cd7d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A incorporação de nanotubos de carbono (CNT) em matrizes poliméricas pode originar materiais com propriedades superiores aos compósitos tradicionais, principalmente quando são consideradas propriedades térmicas, elétricas e tribológicas. Nesse sentido, o presente trabalho tem como objetivo o estudo das cinéticas de cristalização e de degradação de compósitos nanoestruturados de PA 6,6/ CNT. A obtenção dos compósitos nanoestruturados utilizados neste estudo foi realizada a partir da técnica de mistura em solução, onde foram obtidos filmes contendo poliamida 6,6 (PA 6,6) reforçada com CNT em quantidades de 0,1, 0,5, e 1,0% em massa. As análises por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X foram utilizadas com o intuito de avaliar a qualidade da dispersão dos CNTs na matriz polimérica, bem como as propriedades cristalográficas do compósito nanoestruturado obtido. O estudo cinético de cristalização dos compósitos nanoestruturados foi realizado por meio da técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC) sob condições isotérmicas e não-isotérmicas (dinâmicas). Já o estudo da degradação térmica dos compósitos nanoestruturados de PA 6,6/CNT foi realizado utilizando-se de análises termogravimétricas em atmosfera de nitrogênio a diferentes taxas de aquecimento. Os resultados mostram que a adição de nanotubos de carbono na poliamida reduz o expoente de Avrami, afetando o processo de cristalização do material. A partir das curvas de TGA obtidas, foi utilizado o modelamento matemático de Ozawa-Wall-Flynn para a determinação dos parâmetros cinéticos de degradação. Neste estudo, os resultados mostram que a adição de CNTs em até 0,5% em massa aumentou a estabilidade térmica da poliamida / The carbon nanotubes incorporation into polymeric matrices can generate materials with superior properties when compared to the traditional composites, mainly when are considered thermal, electrical and tribological properties. In this way, this work presents as aim the PA 6.6/CNT nanostructured composites crystallization and degradation kinetics study. The mixing solution technique was used to obtain the nanostructured composites studied in this work. Thus, PA films were produced with amounts of 0.1, 0.5, and 1.0 wt% CNT. Analyses by using scanning electron microscopy and X-ray diffraction were performed in order to evaluate the CNTs dispersion quality in polymeric matrix, as well as the obtained nanostructured composite crystallographic properties. The nanostructured composites crystallization kinetic study was performed using the differential scanning calorimetry (DSC) under isothermal and non-isothermal (dynamic) conditions. The study of thermal degradation for PA 6.6/CNT nanostructured composites was performed by thermogravimetric analysis in nitrogen atmosphere at different heating rates. The results have showed that the addition of carbon nanotubes in polyamide reduces the Avrami exponent, affecting the crystallization process of the material. O-Z-W mathematical modeling was applied to the TGA results in order to calculate the degradation kinetic parameters. In this study, the results show that the CNTs addition in up to 0.5wt% increased the thermal stability of polyamide