Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-01T20:30:15Z No. of bitstreams: 1 WesdneySantosMelo.pdf: 2720501 bytes, checksum: 50d1b40146745c9b22c97ac40da583a3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-01T20:30:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WesdneySantosMelo.pdf: 2720501 bytes, checksum: 50d1b40146745c9b22c97ac40da583a3 (MD5) Previous issue date: 2015-12-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / In this thesis we studied the structutal, eletronic and magnetic properties of Fe- lled regular and at (8,0), (9,0), (6,6) and (7,7) carbon nanotubes. After the attening of these systems were subjected to hydrogenation and oxygenation. To investigate these properties we use rst principles calculations based on Density Functional Theory, implemented in SIESTA computer code. Our results show that the system Fe- lled at nanotube is stable, and this stability is caused by the interaction between the metal atoms and carbon atoms. We observed that the attening caused a misalignment of wire atoms and dimerization of the nanowire does not cause considerable changes in the distances between an atom and its neighbors. It was observed that when the systems (n, n) were underwent hydrogenation and oxygenation occurred the spontaneous formation of two nanoribbons with zigzag edges. When systems formed by (n, 0) CNT are subjected to hydrogenation and oxygenation, there is no spontaneous production of nanoribbons. Furthermore, it was found that systems formed by a metallic wire between nanoribbons are energetically more stable that systems formed by Fe- lled at (n,0) carbon nanotubes. / Neste trabalho estudamos as propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas de fios lineares de ferro e encapsulados por nanotubos de carbono (8,0), (9,0), (6,6) e (7,7) normais e achatados. Após ́o achatamento estes sistemas foram submetidos à hidrogenação e oxigenação. Para investigar essas propriedades utilizamos cá́lculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade, implementados no código computacional SIESTA. Nossos resultados mostram que o tubo achatado com o nanofio encapsulado é estável e esta estabilidade deve-se às interações entre os átomos metá́licos e os á́tomos de carbono. Percebeu-se que devido ao achatamento os átomos do fio ficam desalinhados e a dimerização do nanofio nã̃o provoca alterações considerá́veis nas distâncias entre um átomo e seus vizinhos. Observou-se que quando os sistemas (n,n) foram submetidos à hidrogenação e oxigenação houve a formação espontânea de duas nanofitas com bordas zigzag. Os sistemas formados CNTs (n,0) não produziram espontaneamente nanofitas quando submetidos à hidrogenação e à oxigenação. Além disso, verificou-se que energeticamente nanofitas intercaladas com fio metá́lico sã̃o mais está́veis que nanofios encapsulados por nanotubos (n,0) achatados.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-02T19:56:39Z No. of bitstreams: 1 PauloMelo.pdf: 1885214 bytes, checksum: 6465bf341f7075901189f6e8c3bc6680 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-02T19:56:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PauloMelo.pdf: 1885214 bytes, checksum: 6465bf341f7075901189f6e8c3bc6680 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / The oxygen reduction reaction (ORR) is a fundamental reactionin the performance of próton exchange membrane fuel cells (PEMFC). In these systems, platinum (Pt) nanoparticles dispersed on Vulcan XC-72 carbon still remains the most widely used system to promote the RRO in aqueous solutions. In the last decades, new carbonaceous materials, as fullerene, single wall carbon nanotubes (SWCNT) and multiwall carbono nanotubes (MWCNT), graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO), were developed and researched as new support materials for electron mediators in different areas, as electrochemistry, sensor, surface science and heterogeneous catalysis. In this work, Pt nanoparticles have been dispersed on Vulcan XC-72, MWCNT, GO e rGO by the alcohol reduction method using ethylene glycol as solvent and reduction agent. Physical characterization of these materials were conducted with energy dispersive Xray spectroscopy (EDS or EDX), X-ray diffraction spectroscopy (DRX), transmission electron microscopy (TEM) and Raman spectroscopy. The electrochemical properties of these materials were investigated, in 1,0 mol L-1 KOH solutions, with the cyclic voltammetry, rotating disk electrode and techniques, and showed that these carbonaceous materials promote the ORR through a peroxide mechanism (2-electrons) and the electrocatalytic activity decreases in the order rGO >> CNT > Vulcan > GO. After modifications with Pt nanoparticles, the ORR proceeds via a direct mechanism (4-electrons) and the electrocatalytic activity decreases in the order Pt/CNT > Pt/Vulcan XC-72 > Pt/GO > Pt/rGO. / A reação de redução de oxigênio (RRO) é uma reação fundamental no desempenho das células à combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC). Nestes sistemas, nanopartícula de platina (Pt) dispersa sobre carbono Vulcan XC-72 ainda continua sendo o sistema mais utilizado para promover a RRO em soluções aquosas. Nas últimas décadas, novos materiais carbonáceos, como fulereno, nanotubos de carbono de paredes simples (SWCNT) e de paredes múltiplas (MWCNT), óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (rGO), foram desenvolvidos e vêm sendo pesquisados como suporte de mediadores eletrônicos nas áreas de eletroquímica, sensores, ciência de superfície e catálise heterogênea. Neste trabalho, nanopartículas de Pt foram dispersas sobre Vulcan XC-72, MWCNT, GO e rGO pelo processo de redução de álcool utilizando etileno glicol como solvente e agente redutor. Caracterizações físicas destes materiais foram realizadas com as técnicas de espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX), espectroscopia de difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e espectroscopia Raman. As propriedades eletroquímicas destes materiais foram estudadas, em soluções aquosas KOH 1,0 mol L-1, com as técnicas de voltametria cíclica e eletrodo de disco rotatório, e os resultados mostraram que os materiais carbonáceos promovem a RRO por meio do mecanismo peróxido (2 elétrons) e atividade eletrocatalítica decresce na ordem rGO >> CNT > Vulcan > GO. Após modificações com nanopartículas de Pt, a RRO processa-se de acordo com o mecanismo direto (4 elétrons) e a atividade electrocatalítica indica uma diminuição na seguinte ordem de Pt/CNT > Pt/Vulcan > Pt/GO > Pt/RGO.

Neste trabalho apresentamos estruturas poliméricas funcionalizadas com nanotubos de carbono, as quais são processadas utilizando técnicas de fabricação a laser. Inicialmente apresentamos uma metodologia para incorporar nanotubos de carbono de parede simples, funcionalizados com ácido carboxílico (NTCPS-COOH) em resinas acrílicas. A funcionalização dessas resinas foi alcançada, sendo possível incorporar nanotubos em uma faixa de 0,01% até 1%, em peso. Adicionalmente, visando aplicações em óptica e optoeletrônica, a inserção de Rodamina B ou MEH-PPV junto às resinas funcionalizadas com nanotubos também foi realizada. Através da técnica de polimerização via absorção multifotônica, microestruturas tridimensionais com boa resolução (aproximadamente 650 nm) e integridade foram fabricadas com essas resinas. A espectroscopia Raman mostrou que os NTCSPS-COOH estão distribuídos por todo o interior das microestruturas, característica necessária para aplicação em dispositivos. A funcionalização das estruturas não se restringiu apenas ao volume. Microestruturas acrílicas foram funcionalizadas com NTCPS-COOH apenas em sua superfície, utilizando a combinação das técnicas de adição de Michael e acoplamento carbodiimida. Análises Raman mostraram também uma boa distribuição dos nanotubos na superfície das amostras funcionalizadas. Mesmo as estruturas que foram funcionalizadas com baixas concentrações de NTCPS-COOH exibiram melhorias nas propriedades mecânicas e elétricas. Estruturas funcionalizadas com 0,01% (em peso) de NTCPS-COOH se mostraram mais resistentes em ensaios de indentação do que as amostras não funcionalizadas. Do ponto de vista elétrico, estruturas com a mesma faixa de funcionalização apresentaram condutividade elétrica superior em duas ordens de grandeza em comparação ao polímero acrílico puro. Por fim, estruturas macroscópicas funcionalizadas com Rodamina B e nanotubos de carbono apresentam potencial aplicabilidade em experimentos de laseres aleatórios. Utilizando microestruturação direta a laser, a fabricação de padrões periódicos dentro dessas estruturas alterou a emissão característica do laser aleatório, fixando os picos de emissão em comprimentos de onda específicos. / In this work we present polymeric structures functionalized with carbon nanotubes, which are processed using laser fabrication techniques. Firstly, we present a methodology to incorporate single-walled carbon nanotubes, functionalized with carboxylic acid (SWCNT-COOH) into acrylate resins. The resins functionalization was obtained, being possible to incorporate nanotubes in a range of 0.01% to 1% by weight. In addition, aiming at optical and optoelectronic applications, such functionalized resins can also be mixed with Rhodamine B or MEH-PPV. Through the multiphoton absorption polymerization technique, threedimensional microstructures presenting good resolution (approximately 650 nm) and integrity were fabricated using these resins. Raman spectroscopy showed that SWCNT-COOH are distributed throughout the volume of the microstructures, a required feature for devices applications. The structures functionalization was not restricted just to the volume. Acrylate microstructures were functionalized with SWCNT-COOH only on their surface, using the combination of Michael addition and carbodiimide coupling techniques. Raman analyzes also showed good distribution of the nanotubes on the polymeric surface. Even structures which were functionalized with low concentrations of SWCNT-COOH exhibited improvements in mechanical and electrical properties. Functionalized structures with 0.01% (by weight) of SWCNT-COOH proved to be more resistant in indentation tests than non-functionalized samples. Regarding the electrical properties, structures with the same functionalization range showed higher conductivity (in two orders) compared to the pure acrylate polymer. Finally, macroscopic structures, functionalized with Rhodamine B and carbon nanotubes present potential applicability in random laser experiments. Using direct laser writing, periodic patterns were fabricated within these functionalized structures, changing the characteristic emission of the random laser, setting the emission peaks at specific wavelengths.

Desde a descoberta dos nanotubos de carbono, tem sido grande o interesse em explorar suas aplicações, e uma delas é a modificação de eletrodos. Muitos trabalhos ilustram as vantagens da aplicação de eletrodos de carbono vítreo modificados com nanotubos de carbono e enzimas. Estes sistemas apresentam resposta amperométrica elevada, com diminuição nos potencias de oxidação ou redução do substrato ou produto enzimático, eliminando a resposta de interferentes. Apresentam bons limites de detecção, melhoras na sensibilidade e estabilidade à medida que oferecem um microambiente favorável à atividade da enzima. Todas estas vantagens tornam interessante o emprego de tais biossensores no monitoramento de pesticidas. Diante da escassez de trabalhos que descrevem esta aplicação, neste trabalho, objetivou-se explorá-la, com ganho em sensibilidade pelo uso dos nanotubos de carbono e em seletividade pelo uso das enzimas. Neste trabalho foi desenvolvido um nanobiossensor para a determinação de carbaril em amostras de tomate. Para isto, os nanotubos de carbono utilizados foram tratados quimicamente e em seguida caracterizados por microscopia eletrônica de transmissão. O eletrodo de carbono vítreo modificado com nanotubos de carbono foi caracterizado eletroquimicamente e por microscopia eletrônica de varredura. A enzima acetilcolinesterase utilizada teve sua atividade catalítica enzimática determinada pelo método espectrofotométrico. O nanobiossensor teve seus parâmetros de operação otimizados e foi utilizado na determinação de carbaril em amostras de tomate. A avaliação de reprodutibilidade de preparação do nanobiossensor apresentou desvio padrão relativo de 4,02%. Os desvios padrão relativos para a repetibilidade e reprodutibilidade de medidas são, respectivamente, 1,18 e 3,27%. Duas amostras de tomate foram dopadas com 0,500 µmol L-1 e 6,00 µmol L-1 de carbaril, e as respectivas recuperações foram de 96,00 e 95,08%. Os limites de detecção e quantificação obtidos com o nanobiossensor foram LD = 8,96 nmol L-1 e LQ = 29,9 nmol L-1. / Since the discovery of carbon nanotubes, a great interest in exploring their applications has raised, being one of those the modification of electrodes. Many works has shown the advantages of applying glassy carbon electrodes modified with carbon nanotubes and enzymes. These systems present elevated amperometric response with decreased potentials of oxidation or reduction of either the substract or the enzymatic product, eliminating the response of interferences as well. Moreover, these systems present good detection limits, as well as sensibility and stability improvements in consequence of a favorable microenvironment for the enzyme action. All these advantages make interesting the employment of such biosensors in pesticides monitoring. Due to the scarcity of works describing this kind of application, the aim of this work is its exploration, focusing on sensibility increasing caused by the use of carbon nanotubes, as well as selectivity increasing caused by the use of enzymes. In this work a nanobiosensor was developed to carbaryl determination in tomato samples. For this, the employed carbon nanotubes were chemically treated before their characterization by transmission electron microscopy. The glassy carbon electrode modified with carbon nanotubes was characterized both electrochemically and by scan electron microscopy. The employed acetylcholinesterase enzyme had its enzymatic activity measured by spectrophotometric means. The nanobiosensor had its operational parameters optimized and it was employed in the determination of carbaryl in tomato samples. The reproducibility of the nanobiosensor preparation was 4.02%. The relative standard deviation for the repeatability and reproducibility were, respectively, 1.18 and 3.27%. Two tomato samples were spiked with 0.500 µmol L-1 and 6.00 µmol L-1 of carbaryl, and their respective recoveries were 96.00 and 95.08%. The detection and quantitation limits obtained with the developed nanobiosensor were, respectively, 8.96 and 29.9 nmol L-1.

Resumo O presente trabalho teve como motivação a medida experimental feita em 2004, reportada na Referência [1], de que nanotubos de carbono dopados com nitrogênio eram sensíveis a gases como a amônia. Essa sensibilidade resulta num aumento da resistência dos tubos quando expostos à amônia, o que os faz bons candidatos para a construção de sensores. Cálculos ab initio foram feitos no programa SIESTA [2] usando DFT [3, 4] na aproximação GGA [5] para estudar a estrutura eletrônica do defeito de nitrogênios proposto pelos experimentais, o qual consiste de uma vacância rodeada por três anéis do tipo piridina. As simulações foram feitas para um nanotubo (5, 5) com aproximadamente 140 átomos. Foi considerada a aproximação de supercélula com condições periódicas de contorno e pseudo-potenciais. A amônia se liga ao defeito mencionado com uma energia de ligação de ?0.26 eV e nesse processo ela se dissocia espontaneamente em um grupo amina (NH2) ligado a um nitrogênio do defeito e um hidrogênio ligado a outro. A transmitância desse sistema foi calculada com o programa TRANSAMPA [6], o qual utiliza o formalismo de funções de Green fora do equilíbrio (NEGF) [6?8] para o cálculo de transporte de cargas. O resultado obtido é que a transmitância do sistema com a amônia ligada é maior do que a referente ao sistema somente com o defeito, o que é contrário à observação experimental. Deu-se início a um estudo sistemático de possíveis defeitos de nitrogênios substitucionais em nanotubos para que fosse possível determinar aquele com a menor energia de formação, o qual seria, por esse motivo, mais abundante numa amostra de tubos dopados. Foram feitos cálculos de energia total para 16 defeitos no tubo (5, 5), 3 no tubo (8, 0) e 3 na folha de grafeno. No tubo (8, 0) foram usados aproximadamente 160 átomos na simulação e na folha de grafeno em torno de 162. O defeito composto por uma divacância rodeada por quatro anéis do tipo piridina se mostrou o mais estável em todos os sistemas, para potenciais químicos do nitrogênio na faixa dos encontrados nos experimentos (?N > 0.5 eV, onde ?N = 0.0 eV é o potencial químico do nitrogênio no N2). A amônia se liga a este novo defeito com uma energia de ligação ligeiramente exotérmica, de ?0.02 eV e novamente se dissocia espontaneamente da mesma maneira que no defeito de três nitrogênios com vacância. A transmitância do sistema ligado, no entanto, se provou menor do que no tubo só com o defeito, o que entra em acordo com o resultado de aumento da resistência provocado pela exposição à amônia observado experimentalmente. / The motivation for the present work was the experimental measure taken in 2004, reported in Reference [1], which showed that carbon nanotubes doped with nitrogens were sensitive to ammonia in such a way as to show a resistance increase when exposed to this gas. This sensitivity makes them good candidates for the fabrication of sensors. Ab initio calculations were made with the SIESTA [2] program using the DFT [3, 4] formalism in the GGA [5] approximation, in order to study the electronic structure of the defect proposed by the experimentalists, composed by three pyridine-like rings surrounding a vacancy. The simulations were made for a (5, 5) nanotube with approximately 140 atoms. The supercell approximation with periodic boundary conditions and norm-conserved pseudopotentials were used. The ammonia molecule binds to the above mentioned defect with an energy of ?0.26 eV. In this process, it dissociates spontaneously into an ammina (NH2) group and a hydrogen, each binding to one of the nitrogens of the defect. The transmittance of this system was calculated with the TRANSAMPA program [6], which uses the non-equilibrium Green?s functions formalism [6?8] to caculate the charge transport. The result we obtained was that the transmittance of the system bound to the ammonia molecule is greater than the one of the unbound system, which is contrary to the experimental observation. We began a systematic study to determine which were the most stable (i.e. the ones with lower formation energy) structures for substitutional nitrogen defects in carbon nanotubes. These calculations were made for 16 defects in the (5,5) tube, 3 in the (8,0) tube and 3 in the graphene sheet. For the (8, 0) nanotube we made use of approximately 160 atoms and for the graphene sheet, around 162. The defect, composed by four pyridine-like rings surrounding two vacancies, was the most stable in the three systems, for nitrogen chemical potentials in the range found in the experiments (?N > 0.5 eV, where ?N = 0.0 eV refers to the nitrogen chemical potential in the N2 molecule). Ammonia binds to this new defect with a slightly exotermic binding energy of ?0.02 eV and dissociates itself in the same way as in the ?three nitrogens plus one vacancy\" defect. The transmittance of the bound system was then again calculated and showed lower values than the ones for the unbound system, which aggrees with the measure of increase in resistance observed by the experimentalists.

La presente tesis es el resultado del estudio de la síntesis de compuestos de polianilina (PAni) con nanoestructuras de carbono para su aplicación en músculos artificiales y electrodos de supercondensadores. Las nanoestructuras que se emplearon en los compuestos de PAni son nanotubos de carbono multicapa (MWCNT), nanotubos de carbono multicapa dopados con nitrógeno (CNx-MWCNT), nanotubos de carbono multicapa funcionalizados con grupos oxigenados (COx-MWCNT) nanotubos de carbono multicapa exfoliados (exMWCNT), nanofibras de carbono de listones grafíticos helicoidales (HR-CNF) y óxido de grafeno (GO). Antes de abordar el trabajo experimental, se ha llevado a cabo una revisión bibliográfica acerca del estado del arte de la PAni, las nanoestructuras de carbono empleadas, los compuestos de PAni y la utilización de estos materiales como músculos artificiales y electrodos de supercondensadores. Más adelante se muestran y discuten los resultados experimentales de la síntesis de los compuestos de PAni mediante un método mecánico, al principio (utilizando únicamente MWCNTs y CNx como cargas), y después utilizando la polimerización interfacial in situ. Se analiza la dispersión de las cargas en la matriz polimérica así como su efecto en la conductividad eléctrica de los compuestos. En la sección correspondiente al empleo de los compuestos de PAni como músculos artificiales se describe la construcción de actuadores lineales (constituidos de polvos de compuestos aglomerados con acetato de polivinilo) y actuadores flexionantes bicapa (de compuestos procesados con N-metil-2-pirrolidona) así como el efecto de cada nanoestructura de carbono en el accionamiento de estos dispositivos. Además de los experimentos de accionamiento, a las películas de compuestos de PAni (procesada con NMP) se les realizó una caracterización termomecánica. En el capítulo siguiente se discuten los resultados experimentales sobre la utilización de películas de compuestos de PAni (procesadas con NMP) como electrodos de supercondensadores. Además de las pruebas de voltamperometría cíclica y de carga/descarga (típicas en aplicaciones electroquímicas) se realizó una caracterización termogravimétrica a los compuestos junto a una caracterización termomecánica. Se describe con detalle el efecto de las nanoestructuras de carbono en las propiedades electroquímicas y mecánicas de los electrodos de compuestos de PAni. Las conclusiones más importantes se compendian en un capítulo al final de esta memoria. La bibliografía empleada se lista al final de cada capítulo.

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Los sensores y dispositivos basados en nanomateriales ofrecen ventajas que se derivan de su tamaño nanométrico y de las propiedades que los identifican, lográndose bajar en muchos casos los límites de detección, con tiempos más cortos de análisis y sin necesidad de pretratamientos de las muestras. En la presente tesis se desarrolla un transistor efecto campo basado en nanotubos de carbono (CNTFET) para la detección del bisfenol A (BFA) (compuesto xenobiótico) en agua. Por primera vez se usa un receptor nuclear, el receptor de estrógenos alfa (RE-α) para la funcionalización de los nanotubos de carbono de pared sencilla (SWCNTs), debido a la gran afinidad del RE-α y los compuestos xenobióticos. De esta manera se obtiene un biosensor que transforma la interacción selectiva biomolécula-analito en una señal eléctrica cuantificable, permitiendo detecciones de BFA por debajo de la dosis de referencia y de los límites de detección obtenidos por otros métodos de detección, con muy bajos tiempos de análisis (0.5 - 2 minutos). / Sensors and devices based on nanomaterials have advantages arising from their nanometric size and the properties that identify them, resulting in many cases in lower limits of detection, shorter times of analysis and the need for no pretreatment of samples. This thesis shows the development of a field effect transistor based on carbon nanotubes (CNTFET) for the detection of bisphenol A (BFA) (a xenobiotic compound) in water. For the first time we used a nuclear receptor, the estrogen receptor alpha (ER-α) for the functionalization of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) due to the high affinity of ER-α and xenobiotic compounds. We obtained a biosensor that transforms the selective interaction biomolecule-analyte in a measurable electrical signal, allowing detection of BFA below the reference dose and with lower detection limits than other detection methods in the literature, with very low time of analysis (0.5 - 2 minutes).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a study of properties of functionalized carbon nanotubes and graphene nanoribbons. We studied, by first principles simulations, the structural and electronic properties of functionalized nanotubes and interacting with molecules of biological interest. Furthermore, we analyzed the properties of these systems under the action of applied electric fields, noting changes on their behavior due the external perturbation. In the case of nanotubes interacting with anti-inflammatory nimesulide, the interaction is repulsive, resulting in energetically unstable systems, but which may have their behavior controlled by the external field. We noted that when the carbon nanotube interacts with the antimalarial primaquine, a strong bond between the systems occurs, where the presence of primaquine can modify the electronic properties of nanotubes. In the other hand, for the case of carbon nanostructures interacting with vitamins, the interaction is weak. We also evaluated the structural, electronic and magnetic properties of Ti and Mn doped carbon nanoribbons (or graphene nanoribbons) and properties of defective nanoribbons, by first principles simulations (code SIESTA), and analyzed the electronic transport properties of some of these systems, by tight-binding methods associated with Green s functions. We noted that there is an edge and sublattice effect in zigzag edged nanoribbons, where the properties of the systems can be modified depending on the defect location with respect to the edge. We demonstrate that carbon nanostructures can act as selective sensors of atoms or adsorbed molecules, besides representing a route to drug delivery. / Este trabalho apresenta um estudo de propriedades de nanotubos e nanofitas de carbono funcionalizados. Estudamos, via simulação de primeiros princípios, as propriedades estruturais e eletrônicas de nanotubos funcionalizados e interagindo com moléculas de interesse biológico. Analisamos, ainda, as propriedades destes sistemas sob a ação de campos elétricos aplicados, observando alterações em seus comportamentos devido à perturbação externa. No caso dos nanotubos interagindo com o anti-inflamatório nimesulida, a interação é repulsiva, resultando em sistemas energeticamente instáveis, mas que podem ter seu comportamento controlado pelo campo externo. Notamos que quando o nanotubo de carbono interage com o antimalárico primaquina, ocorre uma ligação forte entre estes sistemas, onde a presença da primaquina pode alterar as propriedades eletrônicas dos nanotubos. Já para o caso de nanoestruturas de carbono interagindo com vitaminas, a interação é fraca. Avaliamos também as propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas de nanofitas de carbono (ou nanofitas de grafeno) dopadas por átomos de Ti e Mn e propriedades de nanofitas defeituosas, por meio de simulações de primeiros princípios (código SIESTA), e avaliamos as propriedades de transporte eletrônico de alguns destes sistemas, por métodos tight-binding associados a funções de Green. Observamos que existe um efeito de borda e de sub-rede nas nanofitas de borda zigzag, onde as propriedades dos sistemas podem ser alteradas de acordo com a localização do defeito com relação à borda. Nós mostramos que as nanoestruturas de carbono podem agir como sensores seletivos de átomos ou moléculas adsorvidos, além de representarem uma rota de carreamento de fármacos.

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-08-28T17:47:20Z No. of bitstreams: 1 TeseJPFS.pdf: 7489825 bytes, checksum: c319cc8a992956b23bf6db8d3857c32c (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-17T18:50:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseJPFS.pdf: 7489825 bytes, checksum: c319cc8a992956b23bf6db8d3857c32c (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-17T18:51:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseJPFS.pdf: 7489825 bytes, checksum: c319cc8a992956b23bf6db8d3857c32c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-17T19:05:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJPFS.pdf: 7489825 bytes, checksum: c319cc8a992956b23bf6db8d3857c32c (MD5) Previous issue date: 2017-06-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / In this work conductive polymer nanocomposites (CPNs) based on block copolymers and multi walled carbon nanotubes (MWCNT) were obtained. Two of the copolymers were commercial: polystyrene-b-polybutadiene-b-polystyrene (SBS), and polystyrene-b-poly(ethylene-butylene)-b-polystyrene (SEBS). The other copolymer was synthesized: polystyrene-b-poly(vinylidene fluoride) (PS-b-PVDF). Three systems of block copolymer/MWCNT were then obtained and studied for specific purposes. The SBS/MWCNT was produced using two routes: the solution and melt mixing. The influence of the processing conditions on the structure and on the electrical conductivity of these nanocomposites were evaluated and compared. For the second system, SEBS/MWCNT, the aim was evaluate the influence of the grafting of MWCNT with PS on the conductivity of the nanocomposites. For the third system, PS-b-PVDF/MWCNT, the aim was to evaluate the influence of the polymer matrix on the conductivity of the nanocomposites. The nanocomposites had their electrical properties evaluated by measurements of DC electrical conductivity and AC impedance spectroscopy. Their morphologies were evaluated by atomic force microscopy (AFM) and electron microscopy; and their structures were analyzed by small angle X ray scattering (SAXS). The results showed that the higher electrical conductivities and the lower percolation thresholds were obtained for the SBS/MWCNT nanocomposites obtained by the solution technique. The SEBS/MWCNT nanocomposites with PS grafted on MWCNT had higher conductivity than the non-grafted systems. The nanocomposites PS-b-PVDF/MWCNT had also better conductivities than the PVDF/MWCNT. Therefore, it was shown that both the modification of the processing, as well as the filler and the matrix are suitable approaches to control the structures and the electrical conductivity of CPNs based on MWCNT and block copolymers. / Neste trabalho de doutorado foram obtidos nanocompósitos poliméricos condutores (NPCs) baseados em copolímeros em bloco e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT). Dois dos copolímeros utilizados são comerciais: os triblocos poliestireno-b-polibutadieno-b-poliestireno (SBS), e o poliestireno-b-poli(etileno-butileno)-b-poliestireno (SEBS). O outro copolímero foi sintetizado: o poliestireno-b-poli(difluoreto de vinilideno) (PS-b-PVDF). Três sistemas copolímero em bloco/MWCNT foram então obtidos e estudados com objetivos específicos. Para o primeiro sistema, SBS/MWCNT, o objetivo foi o de avaliar e comparar a influência do processamento na condutividade elétrica dos nanocompósitos. Para o segundo sistema, SEBS/MWCNT, o objetivo foi o de avaliar a influência da enxertia de PS nos MWCNT nas condutividades dos nanocompósitos. Para o terceiro sistema, PS-b-PVDF/MWCNT, o objetivo foi o de avaliar a influência da matriz polimérica na condutividade elétrica. Os nanocompósitos tiverem suas propriedades elétricas avaliadas por medidas de condutividade elétrica DC e por espectroscopia de impedância AC; tiveram suas morfologias avaliadas por microscopia de força atômica (AFM) e microscopia eletrônica, e suas estruturas avaliadas por raios X de baixo ângulo (SAXS). Os resultados mostraram que as maiores condutividades elétricas e menores limites de percolação foram obtidos para os nanocompósitos SBS/MWCNT processados por mistura por solução em relação aos obtidos por mistura no estado fundido; para os nanocompósitos SEBS/MWCNT com MWCNT enxertados com PS em relação aos não enxertados; para os nanocompósitos do copolímero PS-b-PVDF/MWCNT, em relação aos do homopolímero, PVDF/ MWCNT. Desta maneira, ficou demonstrado que tanto a modificação do processo, quanto da carga, quanto da matriz podem induzir a diferentes estruturações do material e podem ser meios favoráveis para controle da condutividade elétrica de NPCs baseados em copolímeros em bloco e MWCNT. / FAPESP: 2014/17597-2 / FAPESP: 2015/09924-6 / CNPq: 141456/2013-2