Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A combinação do material mesoporoso SBA-16 com o gel polimérico poli(N-isopropilacrilamida) contendo nanopartículas magnéticas pode conduzir à formação de um material híbrido interessante para aplicação em magnetohipertemia e liberação controlada de fármacos. Neste trabalho, foi explorada a estratégia de síntese de um sistema multifuncional, constituído por SBA-16/Fe3O4/P(N-iPAAm) com o objetivo de avaliar sua potencialidade de geração de calor a partir da magnetita e sua contribuição nos estudos de liberação controlada de fármacos. A caracterização dos materiais foi feita por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Adsorção de Nitrogênio, Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos (SAXS), Análise Termogravimétrica (TG), Análise Elementar (CHN), Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia Mössbauer, Medidas Magnéticas e Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS). Através da análise dos resultados obtidos foi possível confirmar a formação do híbrido, e elucidar as propriedades físico-químicas, estruturais e magnéticas das amostras. Medidas das propriedades de geração de calor mostraram que o híbrido apresentou uma variação de temperatura (T) de 11 e 35C nas concentrações de 10 e de 20 mg/mL, respectivamente, no campo magnético alternado de 126 Oe; e apresentou uma variação de temperatura (T) de 32 e 39C nas concentrações de 10 e de 20 mg/mL, respectivamente, no campo magnético alternado de 168 Oe. Este resultado demonstrou que este sistema multifuncional apresenta potencial como agente de hipertermia para o tratamento do câncer. Por fim, foi feito o estudo da influência dessas nanopartículas magnéticas com a presença do gel na cinética de liberação do fármaco Doxorrubicina (DOX) sob condições in vitro. A liberação foi estudada na ausência e na presença de um campo magnético alternado de 126 Oe, que se constatou a influência do campo magnético no aumento da taxa de liberação da DOX. Este resultado demonstrou que a propriedade da magnetita de gerar calor aliada às propriedades do P(N-iPAAm) de transição de fases (contração) contribuiu para uma melhor taxa de liberação da DOX. / The combination of SBA-16 mesoporous materials with gel polymer poly (N-isopropylacrylamide) containing magnetic nanoparticles can lead to the formation of an interesting hybrid material for use in hybrid magnetic hyperthermia and controlled drug release. In this study, we explored the strategy of synthesis of a multifunctional system consisting of SBA-16/Fe3O4/P(N-iPAAm) in order to assess its potential for heat generation from magnetite and its contribution in the controlled drug release. The materials were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Nitrogen Adsorption, Small Angle X Ray Scattering (SAXS), Thermogravimetric Analysis (TG), Elemental Analysis (CHN), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), 57Fe Mössbauer spectroscopy, magnetic measures and X-Ray Photoeletron Spectroscopy (XPS). Through the analysis of the results it was possible to confirm the formation of the hybrid system, and elucidate the physicochemical, structural and magnetic properties of the samples. Measurements of the properties of heat generation showed that the hybrid presents a temperature variation (T) of 11 and 35C in concentrations of 10 and 20 mg/mL, respectively, in the alternating magnetic field of 126 Oe, and presents a temperature variation (T) 32 and 39C at concentrations of 10 and 20 mg/mL, respectively, in alternating magnetic field of 168 Oe. This result indicates that the multifunctional system shows great potential as a hyperthermia agent for cancer treatment. Finally, the study of the influence of these magnetic particles in the kinetics of release of the doxorubicin (DOX) was made in the presence of gel under in vitro conditions. The release was studied in the absence and in the presence of an alternating magnetic field of 126 Oe; it was found that the presence of magnetic field increased the release rate of DOX. This result demonstrated that the property of heat generate from magnetite combined with phase transition (contraction) properties of P(N-iPAAm) contributed to a better control of release of DOX from hybrid system.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os nanotubos de nitreto de boro (BNNTs) apresentam características atraentes para uma grande variedade de aplicações tecnológicas. Essas nanoestruturas são adequadas para o desenvolvimento de novos nanovetores para terapia celular, liberação controlada de princípios ativos, e outras aplicações biomédicas e clínicas. Neste trabalho, os BNNTs foram sintetizados a partir de um método similar ao de deposição química por vapor, e em seguida foram funcionalizados através de processos distintos, utilizando diversas moléculas biocompatíveis: polietileno glicol, quitosana, glicol quitosana, glicosamina, goma arábica e ácido fólico. A modificação das paredes do nanotubo foi feita através de recobrimento não covalente e também por meio de reações químicas de forma covalente. Cada sistema formado foi devidamente caracterizado com o objetivo de confirmar a natureza química do nitreto de boro e dos agentes funcionalizantes, e também a sua organização estrutural. As técnicas de caracterização utilizadas foram espectroscopia no infravermelho (FTIR), difração de raios-X (XRD), análise térmica (TGA), adsorção de N2, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia de espalhamento dinâmico de luz (DLS), potencial zeta, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e espectroscopia de fluorescência. Foram realizados ensaios de citocompatibilidade, por diferentes métodos, que revelaram que os BNNTs não apresentam citotoxicidade aparente em nenhuma das amostras até a concentração de 50 μg/mL. Através dos ensaios para transformação bacteriana foi constatado que os BNNTs atuam como facilitadores nas transformações realizadas com choque térmico. Foi demonstrado também que essas nanoestruturas exercem uma influência significativa na transfecção celular e na diferenciação de células tronco mesenquimais, aumentando a eficiência desses processos. Outros ensaios demonstraram que esses nanotubos são captados por células da linhagem HeLa e podem ser nanovetores úteis para a entrega de moléculas de interesse em locais específicos, e também para terapia de captura de nêutrons pelo boro. A auto-fluorescência apresentada pelos BNNTs permite a visualização dos mesmos no microscópio de fluorescência. O estudo in vivo com a nanoestrutura complexada com 99mTc determinou o perfil de biodistribuição, e mostrou que após atingir a circulação sistêmica o BNNT foi capturado principalmente no fígado, baço e tecidos intestinais, além de apresentar uma acumulação significativa na bexiga. / Boron nitride nanotubes (BNNTs) have attractive features for a wide variety of technical applications. These nanostructures are suitable for the development of new nanovetores for cell therapy, controlled release of active therapy, and others biomedical and clinical applications. In this work the BNNTs were synthesized from a method similar to chemical vapor deposition, and then were functionalized through different processes, using various biocompatible molecules: polyethylene glycol, chitosan, glycol chitosan, glucosamine, gum arabic and folic acid. The modification of the nanotube walls was performed by non-covalent coating and also through chemical reactions covalently. Each system formed was properly characterized in order to confirm the chemical nature of boron nitride and functionalizing agents, and also its structural organization. The characterization techniques used were infrared spectroscopy (FTIR), X- ray diffraction (XRD), thermal analysis (TGA), N2 adsorption, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), dynamic light scattering (DLS), zeta potential, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and fluorescence spectroscopy. Cytocompatibility tests were carried out by different methods, which revealed that the BNNTs have no apparent cytotoxicity in any sample until the concentration of 50 mg/mL. Through the tests for bacterial transformation was found that BNNTs act as facilitators in the transformations performed with heat shock. It was also shown that these nanostructures have an extremely significant influence on the processes of cell transfection and differentiation of mesenchymal stem cells, increasing its efficiency. Other tests have shown that these nanotubes are captured by the HeLa cells and may be useful nanovectors for the delivery of molecules of interest in specific locations and also to boron.neutron capture therapy. The significant auto-fluorescence presented by BNNTs allowed its visualization through confocal microscopy The in vivo study with the nanostructure complexed with 99mTc determined the biodistribution profile, and showed that after reaching the systemic circulation BNNT was captured mainly in the liver, spleen and intestinal tissues, as well as presenting a significant accumulation in the bladder.

Este trabalho apresenta um estudo da caracterização eletromagnética, via medidas de permissividade elétrica, permeabilidade magnética e refletividade, na banda X, de Materiais Absorvedores de Radiação Eletromagnética (MARE), obtidos pelo uso de hexaferritas de CaNiTi e CaCoTi, com substituição de La e nanoferritas dos tipos espinélio (NiZn e NiCuZn) e hexagonal (BaNiTi, com substituição de La). As amostras foram caracterizadas por meio de medidas eletromagnéticas em guia de ondas na faixa de freqüências de 8,2 a 12,4 GHz. Os resultados obtidos mostram que os comportamentos eletromagnéticos das amostras de MARE processadas dependem de parâmetros como espessura das amostras, concentração, tamanhos das partículas e tipos de ferritas utilizados. MARE processados com as hexaferritas de Ca, com substituição de íons NiTi e La e CoTi e La, nas concentrações de 40 a 80 % em massa, apresentam bons valores de atenuação da onda incidente de até -30,7 dB e -25,3 dB (99,9 e 99,7% de absorção), respectivamente. As refletividades máximas obtidas para as amostras preparadas com a nanoferrita espinélio de NiCuZn e a nanohexaferrita de BaNiTi e La são de -30,2 dB (99,9% de absorção) e -21,1 dB (99,2% de absorção), respectivamente.

Justificadamente, o século XX poderia ser qualificado como o século da Eletrônica. Em 50 anos, os dispositivos eletrônicos revolucionaram a sociedade, incluindo desde os brinquedos eletrônicos e os eletrodomésticos, até os gigantescos supercomputadores usados em previsões climáticas. Toda esta revolução ocorreu à sombra de uma técnica para tornar os dispositivos menores e mais eficientes: esta técnica é conhecida como miniaturização ou top-down. No entanto, à medida que as dimensões dos dispositivos se aproximam das atômicas, parece que esta abordagem precisa ser substituída por uma nova: bottom-up. E é assim que acontece na Nanoeletrônica, da qual a Spintrônica pode ser considerada como uma sub-área. Nesta tese, estudamos teoricamente dois tipos de transistores spintrônicos: um bipolar e um a efeito de campo. Em linhas gerais, observamos que os dispositivos spintrônicos são melhores que os convencionais, mas sempre há um desafio associado (para assegurar este melhor desempenho). Paralela e conjuntamente à Spintrônica, diversos dispositivos têm sido propostos utilizando-se nanoestruturas semicondutoras. Em particular, com os pontos quânticos pode-se controlar o estado de um elétron individualmente, inclusive o seu spin, o que pode abrir caminho para a Computação Quântica ou para a Spintrônica de um único elétron. Nesta tese, estudamos pontos quânticos de GaN numa matriz de AlN, utilizando uma metodologia que aplica, de forma inédita, cálculos de primeiros princípios ao estudo destas nanoestruturas com célula unitária com uma quantidade de átomos da ordem de 10 milhões.

Esta tese trata do Efeito Rashba ou interação spin- órbita em nanoestruturas semicondutoras de materiais do tipo IV-VI. Os materiais semicondutores do tipo IV-VI apresentam uma estrutura de múltiplos vales e uma forte interação spin-órbita, sendo bons candidatos para aplicações em spintrônica. As energias dos estados quantizados para eletrons confinados em poços quânticos assimétricos crescidos nas direções [11

Os materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE) referem-se à uma classe de materiais que interage com a onda eletromagnética, atenuando-a na forma de calor e/ou por cancelamento de fases da onda. O seu processamento vem sendo pesquisado há algum tempo pelo uso de ferritas, negro de fumo, grafite, polímeros condutores, entre outros aditivos. No entanto, mais recentemente, os materiais nanoestruturados têm atraído a atenção de pesquisadores no processamento desta classe de materiais. Nesse sentido, os nanotubos de carbono (NTCs) têm sido estudados como carga condutora na obtenção de MARE. Visando contribuir com esta importante área da engenharia de materiais, este trabalho estuda a obtenção de compósitos nanoestruturados pelo uso de NTCs de dois diferentes fornecedores (NTC-K e NTC-B). Amostras de compósitos foram preparadas pelo uso de 0,1 a 2,0% em massa de NTCs em resina epóxi. Os materiais obtidos foram avaliados quanto às suas características morfológicas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e quanto ao comportamento eletromagnético (parâmetros S, ?, e refletividade com placa) na faixa de frequências de 8,2 a 12,4 GHz. Os resultados obtidos foram correlacionados com as características estruturais dos NTCs, obtidas por difração de raios X (DRX). As análises de MEV mostraram que a dispersão dos NTCs na resina epóxi não foi tão eficiente, resultando na presença de aglomerados de NTCs dispersos na matriz de resina. As medidas dos parâmetros de espalhamento S11 e S21 e de refletividade com placa mostraram que os compósitos nanoestrurados preparados apresentam potencial como material absorvedor, com valores de atenuação da onda incidente superiores a 99%. A correlação dos resultados obtidos mostrou que os compósitos com NTC-K apresentam os melhores resultados de atenuação, apesar do menor ordenamento estrutural deste NTC. A partir dos parâmetros complexos de ? e , foram realizadas simulações, que evidenciaram a influência da espessura das amostras no desempenho dos MARE estudados.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de (bio)sensores baseados em plataformas poliméricas convencionais e nanoestruturadas. Os sensores estudados contém poli(pirrol) como transdutor eletroquímico, responsável pela oxidação de amônia a 0,35 V. Como a enzima urease hidrolisa cataliticamente uréia a amônia, após a imobilização da enzima sobre o poli(pirrol), obtém-se um biossensor para detecção indireta de uréia, via amônia. A detecção de amônia pelo poli(pirrol) foi otimizada em termos da densidade de carga de poli(pirrol) presente no sensor, e do potencial de trabalho. Então verificou-se a ação do polímero poli(5-amino-1-naftol) na redução do sinal dos interferentes ácidos úrico e ascórbico. Após a otimização do sensor-base, estudou-se a influência do tipo de imobilização da urease ao substrato polimérico na sensibilidade e estabilidade do biossensor de uréia. Concluiu-se que a pouca quantidade de enzima imobilizada através das metodologias estudadas era o fator limitante da sensibilidade de detecção, e então implementou-se a nanoestruturação do poli(pirrol), para aumentar a área superficial disponível para a imobilização da urease. Preparou-se filmes de poli(pirrol) nanoestruturado (macroporoso e nanofios), e a compreensão dos fenômenos observados só foi possível ao aliar características geométricas e propriedades físico-químicas intrínsecas de sistemas nanoestruturados. / This work presents the development of (bio)sensors based on conventional and nanostructured polymeric platforms. The analyzed sensors contain poly(pyrrole) as electrochemical transducer, responsible for ammonia oxidation at 0.35 V. As the enzyme urease catalytically hydrolyses urea to ammonia, after enzyme immobilization onto poly(pyrrole), a biosensor for urea indirect detection, via ammonia, is obtained. Ammonia sensing by poly(pyrrole) was optimized in terms of both charge density of poly(pyrrole) present in the sensor and working potential. In sequence, poly(5-amino-1-naphtol) role as interferents (uric and ascorbic acids) signal blocker was verified. After optimization of the base-sensor, the influence of urease immobilization method on both detection sensitivity and biosensor durability was investigated. It was found that the small amount of enzyme immobilized using the compared methods limited detection sensitivities, and then nanostructuration of poly(pyrrole) was implemented, in order to increase the surface area available for urease immobilization. Nanostructured poly(pyrrole) films (macroporous and nanowires) were prepared, and the fully understanding of the observed phenomena was only possible combining geometric characteristics and physical-chemical properties related to nanostructured systems.

Neste trabalho, foi estudada a sinterização de Nanoestruturas de zircônia estabilizada com ítria, ZrO2-Y2O3. Pós de ZrO2-3%mol de Y2O3 com tamanhos nanométricos e área superficial específica de 16,2 m2/g, foram compactados uniaxialmente em pressões variando entre 12,3MPa e 73,5MPa. Nestas pressões, as amostras compactadas atingiram densidade à verde entre 33% e 44,3%. Os compactos foram sinterizados por dilatometria de 1.250ºC até 1.4000C e os resultados indicaram que a temperatura de início de densificação está próxima a 1.0000C, independente da pressão de compactação aplicada. Temperaturas da ordem de 1.4000C são necessárias para a densificação total do compacto. Comparativamente pós microestruturados de ZrO2-3%mol Y2O3 (área superficial de 7,0 m2/g), foram compactados a 73,5MPa e alcançou densidade a verde de 44,2%. Este material apresentou início da retração próximo a 1.2000C, sugerindo que o uso de pós nanoestruturados reduziu a temperatura de sinterização em 2000C. A sinterização convencional dos pós nanoestruturado foi realizada em temperaturas entre 1.2500C e 1.4000C, com patamares entre 2 e 16h. Os pós microestruturados foram submetidos à sinterização em temperaturas de até 1.6000C, com os mesmos patamares. Os resultados indicaram que em todas as condições de sinterização e indiferentemente do pó utilizado, apenas a fase ZrO2 tetragonal foi encontrada. Além disso, a densidade relativa (DR) dos nanopós variou entre 92%(1.2500C-0h) e superior a 99%(acima de 1.3500C- 4h). Análises microestruturais indicaram a presença de grãos refinados com tamanho médio de 0,18?m (DR=92%,) para nanopós sinterizados a 1.2500C-0h, e tamanho médio de 0,95?m (DR=100%, 1.4000C-16h). Os pós micrométricos apresentaram tamanho de grão médio de 0,39?m (DR=98,8%) para cerâmicas sinterizadas a 1.5300C-0h e tamanho de grão médio de 1,84?m (DR=100%) para cerâmicas sinterizadas a 1.600-0h. Os expoentes de crescimento de grão calculados foram da ordem de 2,8 e 2,3 para. nanoparticulas e microparticulas, respectivametne, indicando que mecanismo de difusão pelos contornos de grão foi preponderante nos materiais estudados. Os valores de energia de ativação para o crescimento de grão calculados foram de 141,3kJ/mol e 244,7kJ/mol, respectivamente, indicando que os pós micrométricos necessitam de maior consumo energético para promover o crescimento de grão. Os resultados são discutidos em função de associar os fenômenos de densificação e crescimento de grão com o tamanho das partículas utilizadas. / We studied the sintering of nanoparticles of yttria stabilized zirconia, ZrO2-Y2O3. Powders of ZrO2-Y2O3 3 mol% with nanometric sizes and specific surface area of 16.2 m2/g, were uniaxially compacted at pressures ranging between 12.3 MPa and 73.5 MPa. Such pressures, the compressed samples reached the green density between 33% and 44.3%. The compacts were sintered by dilatometry up 1.400ºC and the results indicated that the onset temperature of densification is next to 1.000ºC, regardless of the compaction pressure applied. Temperatures of 1.400ºC are required to complete the densification of the compact. Compared microparticulate powders of ZrO2-Y2O3 3 mol% (specific surface area of 7.0 m2/g) were compressed to 73.5 MPa and green density reached 44.2%. This material exhibited the beginning of the next retraction 1.200ºC, suggesting that the use of powder nanopatticulados reduced sintering temperature of 200ºC. The conventional sintering of nanoparticle powders was undertaken at temperatures between 1.400ºC and 1.250ºC, with levels between 2 and 16h. The microparticulate powders were subjected to sintering at temperatures up to 1.600ºC with the same levels. The results indicated that under all conditions, and sintering the powder used interchangeably, only tetragonal ZrO2 phase was found. Furthermore, the relative density (RD) of nanoparticles ranged from 92% (1.250ºC- 0h) and greater than 99% (above 1.350ºC-4h). Microstructural analysis indicated the presence of refined grains with average size of 0.18 ? m (DR = 92%) for nanoparticles sintered at 1.250ºC-0h, and average size of 0.95 ?m (DR = 100%, 1.400ºC -16h). The powders were micron average grain size of 0.39 ?m (DR = 98.8%) to the sintered ceramic 1.530ºC-0h and the average grain size of 1.84 ?m (DR = 100%) of sintered ceramics the 1.600 ºC-0h. The grain growth exponents calculated were the order of 2.8 and 2.3 for nanoparticles and microparticles, respectively, and indicating that the mechanism of grain boundary diffusion was predominant in the studied materials. The values of activation energy for the grain growth were calculated 141.3 kJ/mol and 244.7 kJ/mol, respectively indicating that the powder micrometric require more energy to promote grain growth. The results are discussed in terms of the associated phenomena of densification and grain growth in the particle size used.

O entendimento e o controle das propriedades de materiais nanoestruturados em função do seu tamanho, forma e composição, por exemplo, é fundamental para o avanço da chamada nanotecnologia. Nanofios metálicos, em particular, são interessantes pois possibilitam a investigação de propriedades de sistemas com baixa dimensionalidade, além de serem considerados candidatos a elemento de interligação de unidades fundamentais de uma eletrônica no nível molecular. Efeitos de temperatura sobre o rompimento de nanofios monoatômicos de ouro puros e com impurezas de hidrogênio ou carbono foram investigados de modo sistemático, através da utilização do método de Dinâmica Molecular ab initio, na temperatura de 300 K. De acordo com a metodologia utilizada e as impurezas estudadas, os resultados mostraram que os sistemas são estáveis para longo tempo de simulação (20 ps) e que o hidrogênio é o candidato mais apropriado para explicar as distâncias Au-Au da ordem de 3.6 ºA que são observadas experimentalmente. Questões associadas à ruptura, tais como o entendimento do mecanismo físico envolvido no processo, o papel das flutuações térmicas e o efeito da presença de impureza, são discutidas com base em um modelo de triplas de átomos e de dados estatísticos obtidos de simulações de dinâmica molecular. A partir do modelo, a ruptura pôde ser entendida através de instabilidades observadas no perfil da superfície de energia potencial para ligações suficientemente estressadas. As flutuações térmicas seriam então as res- ponsáveis por levar o tamanho das triplas para os valores instáveis. Este modelo foi capaz ainda de explicar fatos como a não observação de eventos de ruptura em ligações do tipo Au-X (X=H,C), e a probabilidade maior de um fio com impureza de H ou C romper na ligação Au-Au mais afastada da impureza. O estudo de efeitos de tempe- ratura foi estendido para 106T6500 K. Nanofios com outros tamanhos de cadeia (3, 4 ou 6 átomos), na temperatura de 300 K, também foram estudados. De forma geral, os resultados mostraram que a temperatura possui essencialmente o efeito de aumentar a amplitude das flutuações, não modificando os valores médios das distâncias interatômicas da cadeia. Um estudo estatístico das simulações permitiu ainda entender o comportamento destas flutuações, que escala com a raiz quadrada da temperatura do sistema. Um aspecto importante das simulações envolvendo átomos de hidrogênio refere-se a efeitos quânticos que estariam sendo negligenciados. De acordo com os resultados obtidos da dinâmica, o movimento vibracional transversal do H conferia ao sistema uma instabilidade que supostamente seria fruto de uma abordagem inapropriada, já que graus de liberdade clássicos estariam sendo excitados indevidamente. Foi proposto então uma metodologia onde o movimento vibracional do H é substituído por um movimento \"adiabático\", de modo que ele se acomoda (quase) instantaneamente ao movimento mais lento do resto do sistema, através de seu posicionamento no mínimo do potencial local. Dentro desta perspectiva, esta metodologia seria mais realista que a dinâmica realizada de forma convencional, fornecendo, portanto, valores com maior nível de confiança. A distância Au-H-Au aumentou com a utilização desta aproximação, concordando com medidas experimentais de distâncias Au-Au em cadeias monoatômicas da ordem de 3.6 ºA. / The understanding and control of the properties of nanostructured materials as a function of their length, shape and composition, for example, is fundamental to improve the so called nanotechnology. Gold nanowires, in particular, are interesting since they not only allow the investigation of the properties of low-dimensional systems, but have also been thought of as candidates for nanometric interconnection elements. Temperature effects in the stability of pure, H or C doped atomically thin gold nanowires were systematically investigated with ab initio Molecular Dynamics simulations at temperature of 300 K. The results showed that the systems are stable for long time simulations (20 ps), and within the present hypothesis, the hydrogen is the best candidate to explain the large Au-Au distances of order of 3.6 ºA that are experimentally observed. Questions about the nanowires rupture, such as the understanding of the physical mechanism involved, the role of the thermal fluctuations and the effect of impurities, are discussed in accordance with a model of triplet of atoms and the statistical results obtained from the molecular dynamics simulations. The triplets model allowed the understanding of the rupture through instabilities observed in the potential energy surface profile when the bonds are su±ciently stressed. Thermal fluctuations would be responsible to lead to these unstable distances. Additionally, this model was able to explain facts such as why the rupture never occurred at Au-X bonds (X=H,C), and the higher probability that a nanowire with H or C impurity has to break on the Au-Au bond more distant from impurity. The study of temperature effects was extended to 106T6500 K. Nanowires with other length chains (3, 4 or 6 atoms) at temperature of 300 K were also studied. In general, the results showed that the effect of temperature is basically to increase the amplitude of the fluctuations, however, it does not modify the average interatomic distances of the chain. A statistical study also allowed to understand the behavior of these fluctuations, which scale with the square root of the temperature. An important aspect of the simulations involving hydrogen atoms is associated with quantum effects that are not taken into account. According to the molecular dynamics results, the transversal vibration of the H atom provided an instability to the system, that supposedly would be produced by an inappropriate treatment, since these degrees of freedom would be inappropriately excited. So, a methodology was proposed where the vibrational motion of the H is replaced by an \\adiabatic\" motion, with the hydrogen following (quasi) instantaneously the slower motion of the remainder system, being positioned at the local minimum of the potential. In this picture, this methodology would be more realistic than the conventional dynamics, allowing to obtain more reliable results. The Au-H-Au distance increased in this approximation, being in good agreement with the Au-Au distances measured experimentally in monoatomic chains, of the order of 3.6 ºA.

[pt] Pós nanoestruturados de nitreto de silício (Si3N4) foram sintetizados a 300 graus Celsius por precipitação a partir da reação em fase vapor entre o cloreto de silício (SiCl4) e a amônia (NH3). O argônio (Ar) foi utilizado como gás de arraste. Além do pó de nitreto de silício amorfo, o cloreto de amônio sólido (NH4Cl) é formado como subproduto. Os pós Si3N4 quando expostos à atmosfera são facilmente oxidados a oxi-nitreto de silício. As fases cristalinas do Si3N4 foram obtidas por tratamento térmico em uma atmosfera de argônio a 1500 graus Celsius por 2 horas. Caracterizações por Difração de Raios-X e Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) revelaram as fases alfa-Si3N4 e beta-Si3N4, dióxido de silício e oxinitretos de silício. A Microscopia Eletrônica de Varredura por Emissão de Campo (MEV) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) mostrara diversas morfologias nas nanoestruturas tais como bastões, cristais facetados, fitas e fios amorfos. O padrão de difração de área selecionada (SADP) indica a natureza cristalina das partículas colunares e as imagens HRTEM revelaram que o espaçamento interplanar da rede é 0,67 nm, que se relaciona com o plano de rede (100) do alfa-Si3N4. A maior superfície específica determinada dos pós, por BET, foi de 96,56m(2)/g. / [en] Nanostructured silicon nitride powders (Si3N4) were synthesized at 300 Celsius degrees by precipitation from the vapor phase reaction between silicon chloride (SiCl4) and ammonia (NH3). Argon (Ar) was used as carrier gas. Solid ammonium chloride (NH4Cl) is formed as by-product, in addition to silicon nitride powder. When exposed to the atmosphere these powders are readily oxidized to silicon oxynitride. Crystalline phases of Si3N4 were obtained by heat treatment in an argon atmosphere at 1500 Celsius degrees for 2 hours. Characterization by X-ray Diffraction and Infrared Spectroscopy with Fourier Transform (FTIR) revealed formation of the alpha-Si3N4 and beta-Si3N4 phases, silicon dioxide and silicon oxynitrides. Field emission scanning electron microscopy (SEM-FEG) and Transmission Electron Microscopy (MET) showed different morphologies such as nano sticks, faceted crystals, ribbons and whiskers. The selected area diffraction pattern (SADP) indicates the crystalline nature of the columnar particles and the HRTEM images reveal that the lattice fringe spacing is 0.67 nm, which match with the (100) plane of alpha-Si3N4. The highest specific surface area of the powders determined, by BET, was 96.56 m(2)/g.