Neste trabalho estão apresentados os detalhes do projeto construção de um equipamento para produção de filmes finos de polímeros por polimerização a plasma via descarga CC e outro sistema via descarga de microondas, bem como a caracterização do reator e dos filmes finos de poliacetileno produzidos. Inicialmente foram feitas a caracterização do reator operando no modo CC (pressão do reator, tensão e corrente da descarga). Com isso foi possível determinar a região operacional do reator. Variando estes parâmetros foi caracterizado o plasma no que se refere à temperatura de elétrons, densidade de elétrons e comprimento de Debye. Após ter sido determinado a região operacional do sistema no modo CC, foram feitos filmes finos a partir do acetileno comercial, os quais foram caracterizados opticamente (Índice de refração, coeficiente de absorção, transmitância em 514 nm). Também foram feitos espectros de transmissão na região visível. Os filmes obtidos no reator de microondas foram caracterizados através da medida de transmitância em 514 nm e dos espectros de transmissão na região visível. Como caracterização química dos filmes finos foram feitos espectros de infravermelho de um filme fino crescido sobre cristal do NaCl no reator CC e de pastilhas de KBr com resíduo do reator CC e microondas.

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-07-03T19:38:06Z No. of bitstreams: 1 texo completo.pdf: 432783 bytes, checksum: 1a5b7442ef7c70887a276dd8ef0e7fb8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-03T19:38:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texo completo.pdf: 432783 bytes, checksum: 1a5b7442ef7c70887a276dd8ef0e7fb8 (MD5) Previous issue date: 2000-05-10 / Este trabalho foi realizado em duas etapas distintas. A primeira correspondeu à degradação individual dos materiais orgânicos (casca de café, fino de carvão, casca de arroz, serragem de madeira, bagaço de cana-de-açúcar e sabugo de milho triturado), utilizados nos filtros de tratamento de águas residuárias da suinocultura com vistas à utilização agrícola do material obtido. Esses materiais foram dispostos em medas de 60 x 35 x 20 cm e submetidos a revolvimento e umedecimento sempre que necessário. Amostras das medas foram coletadas, quinzenalmente, para determinação das concentrações de nitrogênio e carbono. Após seis meses de degradação, retiraram-se amostras para avaliação da concentração de nutrientes dos compostos orgânicos obtidos. Avaliou-se também a dinâmica do carbono, do nitrogênio e da relação C/N durante o processo de degradação. Dentre os materiais orgânicos estudados, os compostos produzidos com casca de arroz e fino de carvão não apresentaram degradação satisfatória no período de estudo, porém ficaram enriquecidos em termos químicos. O composto produzido com bagaço de cana-de-açúcar pode ser considerado o material orgânico de mais rápida degradabilidade e o fino de carvão vegetal, o de menor degradabilidade, nas condições estudadas. Na segunda etapa, buscou-se quantificar o conteúdo de nutrientes extraídos na produção da alface, cultivar Brasil 303, em doses crescentes dos seis compostos orgânicos produzidos e o efeito residual da aplicação desses compostos no solo. O cultivo da alface foi feito em vasos, arranjados no delineamento inteiramente casualizado. O experimento foi estabelecido em esquema fatorial formado pela combinação de seis tipos de composto orgânico e três doses de adubação, com quatro repetições, além das testemunhas absoluta e química, como tratamentos adicionais. As doses de adubos orgânicos incorporados foram calculadas em termos de N total, equivalentes a uma, duas e quatro vezes à da adubação nitrogenada mineral recomendada para a cultura da alface. Os conteúdos de nutrientes na planta mostraram-se sempre menores que os encontrados na literatura. Entre os tratamentos estudados, de forma geral, os que receberam composto orgânico produzido com fino de carvão e casca de arroz foram os que apresentaram maior produção de matéria seca e maiores conteúdos de nutrientes, tanto na planta quanto no substrato, enquanto entre os substratos de mais baixas relações C/N, tal como a casca de café e o sabugo de milho triturado, foram obtidas as menores produções de matéria seca e conteúdos de nutrientes. / This work was taken out in two different stages. The first stage corresponded to the individual decomposition of the organic materials (husk of coffee, fine of vegetal cool, husk of rice, sawdust, sugar-cane trash and triturated corn spike) used in the filters for treatment of residual water from pig production aiming the agricultural use of the obtained material. Those materials were disposed in piles of 60 x 35 x 20 cm, revolved and moistened whenever necessary. Samples of the piles were collected for the determination of nitrogen and carbon concentrations once every two weeks. After six months of decomposition, samples were collected for evaluation of nutrient concentration of the organic composts. It was also evaluated the dynamics of carbon, nitrogen and of the C/N ratio during the decomposition process. Among the studied materials, the composts produced with husk of rice and fine of vegetal cool did not present adequate decomposition over the period of study, however they were chemically enriched. In the conditions of this study, the compost produced with sugar-cane trash can be considered the organic material of faster decomposition and fine of vegetal cool, the one of slower decomposition. In the second stage, it was searched to quantify the contents of nutrients extracted in the production of lettuce, cultivar Brazil 303, with increasing doses of the six produced organic composts and the residual effect of the application of those composts in the soil. Lettuce plants were cultivated in pots, distributed in entirely randomized blocks. The experiment design was a factorial arrangement formed by the combination of six types of organic compost and three doses of fertilization, with four replications, besides the absolute and chemical controls as additional treatments. The incorporated doses of organic fertilizers were calculated in terms of total N, equivalent to one, two and four times the recommended inorganic nitrogen dose for lettuce cultivation. Plant nutrient contents were always smaller than the ones found in the literature. In general, the treatments that received organic compost produced with fine of vegetal cool and husk of rice presented larger production of dry matter and higher nutrient contents in the plant and in the substrate, while the substrates of lower C/N ratio, such as husk of coffee and triturated corn spike, gave the smallest dry matter production and nutrient contents.

Nesta tese estudamos a relação entre as propriedades de absorção de multi-fótons e a estrutura molecular de três classes distintas de compostos orgânicos π-conjugados: derivados de vitamina A, complexos de platina acetilada e compostos quirais. Materiais orgânicos emergiram nas últimas décadas como candidatos para aplicações em dispositivos fotônicos, principalmente aqueles envolvendo processos de absorção multifotônica, uma vez que suas propriedades podem ser facilmente otimizadas através de engenharia molecular. Devido às diferenças inerentes entre as estruturas químicas dos compostos aqui investigados, foi possível verificar individualmente a influência do comprimento de conjugação, da presença de grupos doadores e aceitadores de elétrons (estruturas push-pull), da planaridade molecular e de efeitos de comprimento de ligação sobre a seção de choque de absorção multifotônica. Para tanto, foram utilizadas as técnicas de Varredura-Z convencional e com contínuo de luz branca, espectroscopia de fluorescência por absorção de multi-fótons e fluorescência resolvida no tempo. Para correlacionar as propriedades moleculares com os espectros não-lineares, foram utilizados cálculos de química quântica em conjunto com o modelo de soma de estados essenciais. Através desse modelo foi possível associar aspectos puramente moleculares, como o momento de dipolo de transição, o momento de dipolo estático, a força do oscilador e a largura de linha dos estados eletrônicos com a estrutura molecular dos cromóforos, visando futuras aplicações tecnológicas. Resultados de espectroscopia de absorção de dois fótons revelaram que os derivados da vitamina A, como o trans-β-apo-8-carotenal e all-trans β-caroteno, possuem magnitudes da seção de choque extremamente elevadas (~5000 GM), indicando-os como materiais promissores para armazenamento óptico 3D. Os complexos de platina acetilada apresentaram características impares para aplicações em dispositivos de limitação de potência óptica baseados em processos de absorção de dois e três fótons como, elevadas absortividades não-lineares, boa transparência óptica, baixo limiar de limitação, alto intervalo dinâmico e rápido tempo de resposta. Por fim, os compostos quirais abriram possibilidades de explorar novos efeitos em óptica não-linear como, por exemplo, efeito de dipolo magnético e quadrupolo elétrico, apenas modificando o estado de polarização da luz. / In this thesis we studied the relationship between the multi-photon absorption properties and the molecular structure of three distinct classes of π-conjugated organic compounds: derivatives of vitamin A, platinum acetylide complexes and chiral compounds. Organic materials have emerged as potential candidates for applications involving multiphoton absorption, since their properties can be changed through molecular engineering. Because of the inherent differences between the molecular structures of the compounds investigated here, it was possible to verify the influence of conjugation length, electron donor and acceptors groups (push-pull structures), molecular planarity and effects of bond length alternation on the multi-photon absorption cross-section. To investigate such properties, we have employed the conventional and white-light continuum femtosecond Z-scan technique and multi-photon and time-resolved fluorescence spectroscopy. We have also employed quantum chemical calculation and the essential sum-over-states approach to correlate the impact of molecular properties on the nonlinear spectra. It was possible to link pure molecular features such as transition dipole moment, static dipole moment, oscillator strength and states linewidth with the chromophores structures, aiming at future applications. The two-photon absorption spectroscopy results revealed that the derivatives of vitamin A, such as trans-β-apo-8-carotenal and all-trans β-carotene, present cross-sections values extremely high (~ 5000 GM), indicating them as promising materials for 3D optical storage. The platinum acetylide complexes can be applied in optical power limiting devices based on the two- and three-photon absorption process, since they present unique features, such as high nonlinearity, good optical transparency, low threshold limit, high dynamic range and fast response time. Finally, the chiral compounds opened up new possibilities to be explored in nonlinear optics, such as the effect of magnetic dipole and electric quadrupole, only manipulating the polarization state of the light.

Nesta tese estudamos a relação entre as propriedades de absorção de multi-fótons e a estrutura molecular de três classes distintas de compostos orgânicos π-conjugados: derivados de vitamina A, complexos de platina acetilada e compostos quirais. Materiais orgânicos emergiram nas últimas décadas como candidatos para aplicações em dispositivos fotônicos, principalmente aqueles envolvendo processos de absorção multifotônica, uma vez que suas propriedades podem ser facilmente otimizadas através de engenharia molecular. Devido às diferenças inerentes entre as estruturas químicas dos compostos aqui investigados, foi possível verificar individualmente a influência do comprimento de conjugação, da presença de grupos doadores e aceitadores de elétrons (estruturas push-pull), da planaridade molecular e de efeitos de comprimento de ligação sobre a seção de choque de absorção multifotônica. Para tanto, foram utilizadas as técnicas de Varredura-Z convencional e com contínuo de luz branca, espectroscopia de fluorescência por absorção de multi-fótons e fluorescência resolvida no tempo. Para correlacionar as propriedades moleculares com os espectros não-lineares, foram utilizados cálculos de química quântica em conjunto com o modelo de soma de estados essenciais. Através desse modelo foi possível associar aspectos puramente moleculares, como o momento de dipolo de transição, o momento de dipolo estático, a força do oscilador e a largura de linha dos estados eletrônicos com a estrutura molecular dos cromóforos, visando futuras aplicações tecnológicas. Resultados de espectroscopia de absorção de dois fótons revelaram que os derivados da vitamina A, como o trans-β-apo-8-carotenal e all-trans β-caroteno, possuem magnitudes da seção de choque extremamente elevadas (~5000 GM), indicando-os como materiais promissores para armazenamento óptico 3D. Os complexos de platina acetilada apresentaram características impares para aplicações em dispositivos de limitação de potência óptica baseados em processos de absorção de dois e três fótons como, elevadas absortividades não-lineares, boa transparência óptica, baixo limiar de limitação, alto intervalo dinâmico e rápido tempo de resposta. Por fim, os compostos quirais abriram possibilidades de explorar novos efeitos em óptica não-linear como, por exemplo, efeito de dipolo magnético e quadrupolo elétrico, apenas modificando o estado de polarização da luz. / In this thesis we studied the relationship between the multi-photon absorption properties and the molecular structure of three distinct classes of π-conjugated organic compounds: derivatives of vitamin A, platinum acetylide complexes and chiral compounds. Organic materials have emerged as potential candidates for applications involving multiphoton absorption, since their properties can be changed through molecular engineering. Because of the inherent differences between the molecular structures of the compounds investigated here, it was possible to verify the influence of conjugation length, electron donor and acceptors groups (push-pull structures), molecular planarity and effects of bond length alternation on the multi-photon absorption cross-section. To investigate such properties, we have employed the conventional and white-light continuum femtosecond Z-scan technique and multi-photon and time-resolved fluorescence spectroscopy. We have also employed quantum chemical calculation and the essential sum-over-states approach to correlate the impact of molecular properties on the nonlinear spectra. It was possible to link pure molecular features such as transition dipole moment, static dipole moment, oscillator strength and states linewidth with the chromophores structures, aiming at future applications. The two-photon absorption spectroscopy results revealed that the derivatives of vitamin A, such as trans-β-apo-8-carotenal and all-trans β-carotene, present cross-sections values extremely high (~ 5000 GM), indicating them as promising materials for 3D optical storage. The platinum acetylide complexes can be applied in optical power limiting devices based on the two- and three-photon absorption process, since they present unique features, such as high nonlinearity, good optical transparency, low threshold limit, high dynamic range and fast response time. Finally, the chiral compounds opened up new possibilities to be explored in nonlinear optics, such as the effect of magnetic dipole and electric quadrupole, only manipulating the polarization state of the light.

As esculturas de cera do Museu Alpino, no Brasil, compostas por diversos materiais orgânicos e inorgânicos, apresentaram um tipo de degradação da superfície a qual foi investigada cientificamente através de metodologia diversificada baseada no uso de técnicas complementares, com cruzamento dos resultados. As matérias primas assim como os produtos de degradação foram caracterizadas físico-química e analiticamente. Foram empregadas as técnicas: análise térmica (termogravimetria, termogravimetria derivada e calorimetria exploratória diferencial); espectroscopia no infravermelho; análise elementar e microscopia eletrônica de varredura com analisador de dispersão de energia de raios X. A MEV/EDS foi utilizada para inspeção da micro morfologia da superfície e através dela foi possível identificar a presença de microorganismos que estavam causando a degradação físico-química pela forma como se fixaram na superfície através de suas hifas e por utilizarem os ácidos graxos presentes na cera como substrato metabólico. Os resultados de FTIR constataram a diminuição de ácidos graxos na superfície deteriorada em relação à superfície em bom estado. A TG/DTG e DSC permitiram avaliar o comportamento térmico das matérias primas e das amostras retiradas das obras de arte. Foi constatada a teoria da obra de arte como parte do ecossistema e a importância da utilização de políticas de preservação dos bens culturais por meio de ambientes controlados. / The waxy sculptures from Museum Alpino in Brazil, made of different organics and inorganics materials, presented a kind of surface degradation, which was scientifically investigated by multi-step methodology based on the use of complementary techniques with the interconnection of results. The raw materials as well as the degradation products were characterized physical-chemical and analytically. It was applied the following techniques: thermal analysis (thermogravimery, derivated thermogravimetry and differential scanning calorimetry); infrared spectroscopy; elemental analysis and scanning electronic microscopy with X ray energy dispersion system. The scanning electronic microscopy was used for the inspection of the micro morphology of the surface and after that it was possible to identify the presence of microorganisms which were causing the physical-chemical degradation analyzing the way they fixed their hyphae on the surface and the use of fat acids as metabolic substrate. Observing the FTIR results it was possible to notice the reduction of the fat acids on the deteriorated surface compared to the good surface. TG/DTG e DSC allowed to known the thermal behavior of the raw materials and the art works samples. It was possible to realize the theory of the work of art as part of the ecosystem and the importance of the cultural property\'s preservation policy by controlled ambient.

As esculturas de cera do Museu Alpino, no Brasil, compostas por diversos materiais orgânicos e inorgânicos, apresentaram um tipo de degradação da superfície a qual foi investigada cientificamente através de metodologia diversificada baseada no uso de técnicas complementares, com cruzamento dos resultados. As matérias primas assim como os produtos de degradação foram caracterizadas físico-química e analiticamente. Foram empregadas as técnicas: análise térmica (termogravimetria, termogravimetria derivada e calorimetria exploratória diferencial); espectroscopia no infravermelho; análise elementar e microscopia eletrônica de varredura com analisador de dispersão de energia de raios X. A MEV/EDS foi utilizada para inspeção da micro morfologia da superfície e através dela foi possível identificar a presença de microorganismos que estavam causando a degradação físico-química pela forma como se fixaram na superfície através de suas hifas e por utilizarem os ácidos graxos presentes na cera como substrato metabólico. Os resultados de FTIR constataram a diminuição de ácidos graxos na superfície deteriorada em relação à superfície em bom estado. A TG/DTG e DSC permitiram avaliar o comportamento térmico das matérias primas e das amostras retiradas das obras de arte. Foi constatada a teoria da obra de arte como parte do ecossistema e a importância da utilização de políticas de preservação dos bens culturais por meio de ambientes controlados. / The waxy sculptures from Museum Alpino in Brazil, made of different organics and inorganics materials, presented a kind of surface degradation, which was scientifically investigated by multi-step methodology based on the use of complementary techniques with the interconnection of results. The raw materials as well as the degradation products were characterized physical-chemical and analytically. It was applied the following techniques: thermal analysis (thermogravimery, derivated thermogravimetry and differential scanning calorimetry); infrared spectroscopy; elemental analysis and scanning electronic microscopy with X ray energy dispersion system. The scanning electronic microscopy was used for the inspection of the micro morphology of the surface and after that it was possible to identify the presence of microorganisms which were causing the physical-chemical degradation analyzing the way they fixed their hyphae on the surface and the use of fat acids as metabolic substrate. Observing the FTIR results it was possible to notice the reduction of the fat acids on the deteriorated surface compared to the good surface. TG/DTG e DSC allowed to known the thermal behavior of the raw materials and the art works samples. It was possible to realize the theory of the work of art as part of the ecosystem and the importance of the cultural property\'s preservation policy by controlled ambient.

Orientador: Augusto Batagin Neto / Resumo: Compostos baseados em carbono têm se mostrado materiais de grande interesse tecnológico, principalmente devido à sua alta flexibilidade de síntese, baixo custo relativo e propriedades únicas. Graças a isto, tem-se observado um número crescente de trabalhos teóricos e experimentais acerca da compreensão de características básicas destes sistemas e a proposição de novos compostos com propriedades otimizadas para aplicações específicas. No presente trabalho são apresentados estudos teóricos acerca de dois temas relacionados à reatividade e propriedades estruturais de materiais orgânicos e baseados em carbono: i) estudo e análise de reatividade de subunidades de melanina; e ii) estudo estrutural e de reatividade de nanoflocos (ou nanoflakes em inglês) de carbono para aplicações em sensores químicos. Melaninas são pigmentos naturais com propriedades biológicas e eletrônicas que as tornam promissoras para aplicações bio-eletrônicas. Contudo não há ainda entendimento pleno acerca de sua estrutura macromolecular e conexão entre suas unidades básicas. Neste estudo cálculos de estrutura eletrônica, combinados com análise de reatividade, foram realizados para melhor compreender os processos de oligomerização. Os resultados obtidos permitem propor as estruturas diméricas mais prováveis e identificar reações que ocorrem no processo de síntese de melanina. Pode-se também estabelecer uma ordem de dominância de reatividade entre as subunidades e identificar núcleos de polimerização, o que po... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Carbon-based materials have been considered compounds of great technological interest, manly due to their flexibility of synthesis, relative low cost and unique opto-electronic properties. A crescent number of theoretical and experimental studies has been reported regarding the comprehension of basic features of these materials and the proposition of new compounds with optimized properties. This thesis presents studies about the reactivity and structural properties of carbon based and organic materials according to two themes: i) reactivity study and oligomerization analysis of melanin; and ii) reactivity and structural analysis of carbon nanoflakes and their application as chemical sensors. Melanins are natural pigments with biological and electrical properties that turn them promising compounds for bioelectronic applications. However, despite of their promising properties, up to date the macromolecular structure of melanin and the connection between its basic units have not been understood in detail. In this study, electronic structure calculations, combined with reactivity analysis were conducted to better understand the oligomerization process of this compound. The obtained results allow us to propose the most probable dimeric structures and identify relevant reactions that occur during melanin oligomerization process. Furthermore, it was possible to observe a dominance order in the reactivity of the subunits and identify possible nucleation centers of melanin polymerizat... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre