Orientador: José Humberto Dias da Silva / Banca: Antonio Ricardo Zanatta / Banca: Douglas Marcel Gonçalves Leite / Banca: Luís Vicente de Andrade Scalvi / Banca: Carlos Frederico de Oliveira Graeff / Resumo: Nanosestruturas de GaN destacam-se devido à baixa densidade de defeitos e consequentemente alta qualidade estrutural e óptica quando comparadas ao material em forma de filme. O entendimento dos mecanismos de formação de nanofios e nanocolunas de GaN por diferentes técnicas é fundamental do ponto de vista da ciência básica e também para o aprimoramento da fabricação de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos baseados nesse material.Neste trabalho discorre-se sobre a preparação e caracterização de nanofios e nanoestruturas de GaN pelas técnicas de epitaxia por magnetron sputtering e epitaxia por feixe molecular em diferentes tipos de substratos. Pela técnica de epitaxia por magnetron sputtering foram obtidos nanocristais e nanocolunas de GaN, além de uma região com camada compacta. Visando criar uma atmosfera propícia para o crescimento de nanoestruturas de GaN não coalescida, atmosfera de N2 puro e um anteparo, situado entre o alvo e o porta-substratos, foram utilizados. O anteparo causou diferença no fluxo incidente de gálio no substrato, ocasionando a formação de diferentes tipos de estruturas. A caracterização das amostras se deu principalmente através de medidas de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e espectroscopia de fotoluminescência. As nanocolunas, de 220 nm de altura, foram formadas na região distante 2 mm do centro da sombra geométrica do orifício do anteparo e apresentaram orientação [001] perpendicular ao substrato, comumente encontrada ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: GaN nanowires and nanocolumns stand out due to the low defect density and high structural and optical quality compared to the corresponding thin films. The understanding of the formation mechanism of the different GaN structures using different techniques is critical to improving the manufacture of the electronic and optoelectronic devices based on this material. This thesis focuses on the preparation and characterization of GaN nanowires and nanostructures. The molecular bem epitaxy (MBE) and magnetron sputtering epitaxy (MSE) were used and different substrates were tested. Concerning GaN nanocrystals and nanocolumns obtained by MSE, optimization of the deposition conditions was necessary in order to produce non-coalesced GaN nanostructures. The best conditions were: pure N2 atmosphere, silicon substrate, and a perforated screen placed between the target and the substrate holder. The later produced differences on the Ga flow to the substrate, inducing the formation of different structures, depending on the position of growth spot. Samples were characterized using scanning electron microscopy, X-ray diffraction and photoluminescence spectroscopy. Nanocolumns were observed, mainly in sites corresponding to a disc of radius 2 mm from the geometric centre of the hole. The columns were oriented with the GaN [001] axis perpendicular to the Si (111) substrate surface, situation which is commonly found in GaN nanowires deposited by MBE. Regarding the nanowires prepared by MBE techni... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Farmácia, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-18T04:19:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345305.pdf: 3793940 bytes, checksum: e04335d2a97be914fc52e932c1fe4157 (MD5) Previous issue date: 2016 / As partes subterrâneas de Jatropha isabellei Müll. Arg. (Euphorbiaceae) têm sido utilizadas popularmente para o tratamento de diferentes tipos de doenças reumáticas, especialmente a artrite. O extrato hidroalcoólico apresentou atividade anti-inflamatória e antinociceptiva em modelo de artrite gotosa, em ratos e presume-se que estas atividades possam ocorrer devido à presença de terpenos neste extrato. Assim, uma fração diclorometano, que concentra os compostos terpênicos, foi preparada a partir das partes subterrâneas de J. isabellei para ser testada em modelo de artrite aguda em ratos. As atividades antinociceptiva e anti-inflamatória da fração diclorometano de J. isabellei (FDJi) foram avaliadas através do tempo de elevação de pata (TEP) e do diâmetro articular (DA) de ratos sensibilizados com a injeção intra-articular de carragenina (300 µg). Quando administrada pela via oral, a FDJi (100 e 200 mg/kg) exibiu uma redução significativa do TEP. O efeito da dose de 200 mg/kg foi similar ao apresentado pela dexametasona (10 mg/kg) e indometacina (5 mg/kg). A administração intravenosa da FDJi (10, 25 e 50 mg/kg) também exibiu uma redução significativa do TEP. A FDJi preveniu parcialmente a formação do edema após os tratamentos pelas vias oral (50, 100 e 200 mg/kg) ou intravenosa (10 mg/kg). A eficácia terapêutica observada após a administração intravenosa indica que os constituintes da FDJi apresentam uma absorção oral limitada, a qual pode ser explicada, em parte, pela baixa solubilidade dos compostos terpênicos nos fluídos biológicos. Ambas as atividades antinociceptiva e anti-inflamatória foram atribuídas ao diterpeno jatrofona. Este diterpeno foi isolado e sua estrutura elucidada através dos deslocamentos de RMN H1 e NoE, bem como pelas técnicas de correlação heteronuclear bidimensionais (HSQC e HMBC) e espectroscopia de massas. Um método rápido e simples de cromatografia líquida ultra-rápida de fase reversa, acoplado a detector de arranjo diodos, foi desenvolvido e validado para a quantificação de jatrofona na FDJi. O método foi considerado linear, específico, preciso e exato. O diterpeno jatrofona foi encontrado na concentração de 89,68 ± 1,56 µg por miligrama de fração, sendo proposto como um marcador químico desta fração. A análise por cromatografia gasosa acoplado a detector de ionização de chama (CG-FID) evidenciou a presença majoritária dos ácidos graxos aráquico ou eicosanóico (C20:0), linoleico (C18:2), oleico (C18:1), e heneicosanóico (C21:0). Com a finalidade de superar a baixa solubilidade aquosa da FDJi e visando aumentar sua absorção oral, carreadores lipídicos nanoestruturados (CLN) com e sem a fração diclorometano (CLNJi e CLNbranco) foram desenvolvidos. Os CLN apresentaram formato esférico e uma distribuição monodispersa, com tamanhos médios variando de 180 até 200 nm e valores de potencial zeta em torno de -18 mV. A eficiência de encapsulação foi de 90,4 % para a jatrofona. Os CLNJi e CLNbranco armazenados à 4 °C não apresentaram alteração do tamanho médio de partícula e do potencial zeta durante 120 dias e o conteúdo de jatrofona permaneceu inalterado durante 60 dias. A estabilidade dos CLNJi e CLNbranco armazenados à 4 °C também foi confirmada pelos estudos de estabilidade acelerada utilizando o LUMiSizer e apresentaram valores médios de índice de estabilidade de 0,083 e 0,536, respectivamente. No fluido gástrico que simula o estado de jejum (FaSSGF) a liberação da jatrofona a partir dos CLNJi alcançou 38,81% em duas horas, enquanto que a fração livre liberou apenas 23,4% no mesmo período. A liberação da jatrofona a partir dos CLNJi também foi mais rápida do que a resultante da FDJi livre no fluido intestinal que simula o estado alimentado (FeSSIF-old) após 8 horas, alcançando 104,2% e 61,0%, respectivamente. No fluido intestinal que simula o estado de jejum (FaSSIF-V2) a liberação da jatrofona a partir dos CLNJi e da FDJi livre foi similar, apresentando valores médios de 86,6% e 69,3%, respectivamente. Quando testados em modelo de artrite aguda em ratos, o tratamento com os CLNJi apresentou propriedades antinociceptivas após a administração oral na dose de 50 mg/kg, enquanto que para a FDJi livre este efeito não foi observado. Estes resultados sugerem um aumento na absorção oral dos constituintes da FDJi devido a sua incorporação em CLN, melhorando a sua atividade farmacológica. Além disso, neste estudo foram desenvolvidos CLNJi peguilados, para serem administrados pela via intravenosa, com a finalidade de obter um sistema de liberação de fármacos que libere os constituintes terpênicos nas articulações inflamadas. A peguilação foi obtida com a incorporação do polímero DSPE-PEG2000 em diferentes concentrações (15, 30, 60 e 90 mg). CLNbranco apresentaram tamanho médio de partícula entre 174,7 e 185,9 nm, enquanto que os CLNJi exibiram uma diminuição do tamanho de partícula com a adição do DSPE-PEG2000 de 185,2 (sem polímero) para 158,3; 144,6; 148,9 e 147,1 nm (com 15, 30, 60 3 90 mg do polímero, respectivamente). Todos os CLN apresentaram distribuição monodispersa e forma esférica. O potencial zeta dos CLNbranco e CLNJi variou de -24,7 até -53,9 mV e de -25,1 até -48,0 mV, respectivamente, aumentando (em módulo) com o aumento da quantidade do DSPE-PEG2000. A eficiência de encapsulação da jatrofona foi maior que 89,2 % para todas as formulações. O estudo de estabilidade foi realizado usando o equipamento LUMiSizer e demonstrou que o aumento da quantidade de DSPE-PEG2000 e a presença da FDJi tornaram as formulações mais estáveis. O ensaio de hemocompatibilidade dos CLN mostrou que os CLNbranco não foram hemolíticos em nenhuma das concentrações testadas enquanto que os CLNJi causaram a lise das hemácias somente nas concentrações mais altas testadas. Os CLN não apresentaram efeito citotóxico contra macrófagos J774 e as formulações contendo 60 e 90 mg de DSPE-PEG2000 exibiram uma significativa redução da captação fagocítica. O perfil de liberação da jatrofona a partir dos CLNJi contendo 90 mg de DSPE-PEG2000 foi similar ao apresentado pelos CLNJi sem o polímero. As atividades antinociceptiva e antiedematogênica dos CLNJi foram demonstradas por um modelo de artrite induzida pela carragenina em ratos e os efeitos comparados com o apresentado pela FDJi livre quando ambos foram administrados pela via intravenosa na dose de 10 mg/kg. Em especial, o efeito antiedematogênico dos CLNJi contendo 90 mg de DSPE-PEG2000 foram melhores do que os apresentados pela fração livre, provavelmente devido a uma modificação no perfil farmacocinético dos constituintes terpênicos da FDJi.<br> / Abstract : The underground parts of Jatropha isabellei Müll. Arg. (Euphorbiaceae) have been used popularly to treat different types of rheumatic diseases, especially arthritis. The hidroalcoholic extract showed anti-inflamatory and antinociceptive activities in a rat model of gouty arthritis and this activity is supposed to be due the presence of terpenes in this extract. So, a dichloromethane fraction, which concentrates the terpenic compounds, was prepared from the underground parts of J. isabellei (DFJi) to be tested in an acute arthritis model in rats. The anti-inflammatory and antinociceptive activities of the J. isabellei dichloromethane fraction (DFJi) were evaluated through assessment of paw elevation time (PET) and articular diameter (AD) of rats stimulated with an intra-articular injection of carrageenan (300 µg). Given by oral route DFJi (100 and 200 mg/kg) produced significant reduction of PET. The effect produced by 200 mg/kg dose was similar to dexamethasone (10 mg/kg) and indomethacin (5 mg/kg). DFJi (10, 25 and 50 mg/kg) administered intravenously also produced a significant reduction of PET. DFJi partially prevented the edema formation either after oral (50, 100 and 200 mg/kg) or intravenous (10 mg/kg) treatments. The higher therapeutic effectiveness observed after intravenous administration indicated that the DFJi constituents display limited oral absorption, which may be explained, in part, by the low solubility of the terpenic compounds in the biological fluids. Both antinociceptive and anti-inflammatory activities were discussed to be due to the diterpene jatrophone. This diterpene was isolated and its structure was elucidated by 1H NMR shifts and NoE as well as 2D long-range heteronuclear correlations (HSQC and HMBC) and mass spectroscopy. A fast and simple reverse phase UFLC-DAD method was developed and validated for the determination of jatrophone in the DFJi The method was considered linear, specific, precise, and accurate. The diterpene jatrophone was found at a concentration of 89.68 ± 1.56 µg per milligram of fraction being proposed as a chemical marker of this one. The analysis of gas-chromatography coupled with flame ionization detector (GC-FID) of the DFJi evidenced the presence of arachidic acid (C20:0), linoleic acid (C18:2), oleic acid (C18:1), and heneicosanoic acid (C21:0), as major fatty acids. In order to overcome the poor water solubility of the DFJi and considering increase its absorption by oral route, unloaded and loaded DFJi-lipid nanocarriers were developed (LNCJi and LNCblank).The developed lipid nanocarriers displayed spherical shape and monodisperse size distribution, with mean sizes ranging from 180 to 200 nm and zeta potential values of around ?18 mV. The entrapment efficiency was 90.4% for jatrophone. LNCJi and LNCblank stored at 4 °C did not exhibit mean size and zeta potential changes during 120 days and the jatrophone content of LNCJi was unchanged during 60 days. The stability of the LNCJi and LNCblank stored at 4°C was also confirmed by the accelerated stability studies using LUMiSizer and presented mean values of 0.083 and 0.536 of instability index, respectively. In fasted state simulate gastric fluid (FaSSGF), the release of jatrophone from LNCJi reached 38.81% in two hours, while the free fraction released only 23.4% in the same period. The release of jatrophone from LNCJi was also faster than that obtained for the free DFJi in fed state simulate intestinal fluid (FeSSIF-old) after 8 hours, reaching 104.2% and 61.0%, respectively. In the fasted state simulate intestinal fluid (FaSSIF-V2) the release of jatrophone from LNCJi and the free DFJi was similar exhibiting mean values of 86.6% and 69.3%, respectively. When tested in an acute arthritis model the LNCJi, but not the free fraction, exhibited antinociceptive properties after the oral administration at dose of 50 mg/kg. These results suggested that an increase in the oral absorption of the DFJi constituents occurred by carrying it in the LNC, improving its pharmacological activity. In this study, DFJi-loaded pegylated lipid nanocarriers intended for intravenous administration were developed aiming to obtain drug delivery systems that could release the terpenic constituents preferentially into the inflamed joints. The pegylation was obtained with the addition of the polymer DSPE-PEG2000 at different concentrations (15, 30, 60 e 90 mg). LNCblank presented a mean particle size between 174.7 e 185.9 nm, while the LNCJi exhibited a decrease in the mean particle size with the DSPE-PEG2000 addition from 185.2 (without polymer) to 158.3; 144.6; 148.9 and 147.1 nm (with 15, 30, 60 and 90 mg of polymer, respectively). All the LNC presented a monodisperse distribution and spherical shape. The zeta potential of LNCblank and LNCJi changed from -24.7 to -53.9 mV and from -25.1 to -48.0 mV respectively, increasing (in module) with the amount of DSPE-PEG2000. The entrapment efficiency was higher than 89.2 % for all the developed formulations. The stability study was performed using the LUMiSizer equipment and revealed that the increase in DSPE-PEG2000 amount and the presence of the DFJi, making the formulations more stable. The hemocompatibility assay showed that the LNCblank were not hemolytic at any tested concentrations, while the LNCJi provoked the lysis only at higher tested concentrations. The LNC did not present cytotoxic effects against J774 macrophages and the formulations containing 60 and 90 mg of DSPE-PEG2000 exhibited a significant reduction of the phagocytic uptake. The jatrophone released profile from LNCJi containing 90 mg of DSPE-PEG2000 was similar to that presented by LNCJi without the polymer. The antinociceptive and antiedematogenic effects from LNCJi were demonstrated in a carrageenan-induced acute arthritis model in rats with the effects compared to that presented by free DFJi when both were administered intravenously at dose of 10 mg/kg. In special, the antiedematogenic effect of LNCJi containing 90 mg of DSPE-PEG2000 was better than the free fraction, probably due to a modification in the pharmacokinetic profile of terpenic constituents of DFJi.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-03-13T13:53:31Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4654460 bytes, checksum: 12deb013ebd813cf4586d90b3dfa8e8d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T13:53:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4654460 bytes, checksum: 12deb013ebd813cf4586d90b3dfa8e8d (MD5) Previous issue date: 2016-09-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A produção dos nanocristais semicondutores, também chamados pontos quânticos (PQs), teve destaque na década de 1970 por meio do desenvolvimento da técnica de crescimento por feixes moleculares. Devido a sua expressiva característica óptica tamanho-dependente, este tipo de material atraiu muitas expectativas e diversas aplicações foram sendo desenvolvidas nas mais variadas áreas, de dispositivos optoeletrônicos à nanobiotecnologia. Em função deste grande interesse, diversas técnicas de produção, inclusive rotas químicas, foram surgindo de modo a simplificar a síntese e aumentar a qualidade das amostras. O nosso trabalho consistiu em estabelecer uma nova rota de síntese química para pontos quânticos coloidais de CdS, a qual demos o nome de “síntese em meio puramente aquoso”, por ela ocorrer totalmente em solvente aquoso. Apesar de existentes na literatura pontos quânticos produzidos em meio aquoso, segundo o nosso conhecimento em todos os processos de síntese são necessários procedimentos experimentais difíceis e controlados tais como: refluxo sob atmosfera inerte, controle de pH, controle de temperatura, ao contrário de nossa síntese, que se mostra muito mais simples quando comparados com rotas químicas já estabelecidas. Dentre os semicondutores do tipo II-VI, os pontos quânticos de CdS se destacam devido à sua grande variação em comprimentos de onda de emissão no espectro visível de fotoluminescência em função das variações em seu tamanho. Para a produção dos pontos quânticos de CdS utilizamos soluções salinas apropriadas como as fontes para os íons precursores de Cd 2+ e S 2- e como agente estabilizador utilizamos o dodecil sulfato de sódio, SDS, (C 12 H 25 SO 4 Na), que é um surfactante aniônico de cadeia longa. Conseguimos produzir pontos quânticos coloidais com diferentes tamanhos, que fluorescem em diferentes faixas do espectro visível, através de variações experimentais dos parâmetros que compõe a síntese, tais como as razões entre as concentrações dos precursores e razão entre precursores e o agente estabilizador. Por meio das caracterizações ópticas de fotoluminescência e absorção, juntamente com imagens de AFM, conseguimos mostrar que conseguimos sintetizar nanoestruturas de CdS com grande estabilidade e com tamanhos que variam entre 4 a 16 nm. / The production of semiconductor nanocrystals also called quantum dots, has its origins in the 1970s, with the development of molecular growth technique by electron beams. Due to its incredible size dependent optical properties, such materials has attracted many expectations and many applications have been developed in many fields, ranging from electronic devices to nanobiotechnology. Because this large interest several routes, including chemical routes, had come to simplify the synthesis and increase the quality of the samples. Our work was to establish a new route of chemical synthesis for colloidal quantum dots of CdS, which we call route in purely aqueous medium, since it fully occurs in aqueous solvent. Although quantum dots produced in aqueous medium already exist, according to our knowledge, in all the synthetic procedures, difficult and controlled experimental procedures are required, such as inert gas reflow, pH control, temperature control. Our synthesis turned out to be much simpler when compared to previous established chemical routes instead. Among the II-VI semiconductor quantum dots, CdS stands out due to its great variation in wavelengths in the luminescence and absorbance visible spectrum as a consequence of size variations. Our synthesis use appropriate salt solutions as sources of precursor ion Cd 2+ and S 2- . To stabilize the solution we use an anionic major carbon chain surfactant, sodium dodecyl sulfate, SDS, (C 12 H 25 SO 4 Na). We succeeded in producing colloidal quantum dots of different sizes and that fluoresce in different colors in the visible region, through experimental variations of the parameters that make up the synthesis, such as the ratios between chemical precursors concentrations and the ratio between precursor and stabilizing agent concentrations. Through different optical characterization techniques photoluminescence, absorption, and AFM images, we were able to show that we could synthesize CdS nanostructures with high stability and with sizes in the range of 4 to 16 nm.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329223.pdf: 22179386 bytes, checksum: 4cf32548c709b03cdea8a6bb836629af (MD5) Previous issue date: 2014 / O tema desta Tese de Doutorado em Física é o estudo das propriedades magnéticas de ilhas nanométricas de Fe e Co sobre superfícies de Cu(111) por microscopia de tunelamento com polarização em spin(sp-STM). As propriedades magnéticas destas nanoestruturas precisam ser investigadas, pois apresentam propriedades físicas muito diferentes das observadas em sólidos volumétricos. Para entender a origem das propriedades peculiares das nano- ilhas de Co em Cu foram considerados fatores como a relaxação estrutural e eletrônica. As ilhas de Co com espessura de bicamada e formato triangular são um excelente exemplo do comportamento diferenciado das nanoestruturas, já que apresentam diversas peculiaridades como distribuição inomogênea da anisotropia magnética e dependência espacial da polarização em spin. Esta Tese é portanto uma contribuição para a área do nanomagnetismo. Foram preparadas por evaporação em ultra-alto-vácuo ilhas triangulares com alturas de uma bicamada de átomos de Co. As ilhas foram decoradas perimetricamente com Fe por evaporação subsequente. Foi utilizado um STM na temperatura de 10 K e aplicados campos magnéticos intensos de até 7 T para caracterizar o papel desempenhado pela decoração de Fe sobre o processo de reversão da magnetização e na distribuição espacial da polarização em spin de ilhas individuais com diferentes tamanhos. A abordagem de decorar ilhas de Co com Fe também foi utilizada para alterar a barreira de potencial do confinamento quântico de elétrons de ilhas de Co puras. Os resultados foram comparados com medidas realizadas em ilhas de Co puras e permitiram concluir que em ilhas de Co decoradas o sinal da polarização em spin é constante em função da posição e que todos os átomos de Co contribuem para a anisotropia magnética. Para as nano ilhas de Fe foi constatado que o estado fundamental dos spins é não-colinear, com ordem helicoidal, que aparece nas imagens de sp-STM como uma fase listrada com período dei 1;28 nm. Cálculos ab-initio revelaram que a origem da hélice de spins resulta da competição entre interações de troca, ferromagnéticas e antiferromagnéticas, devido à dimensionalidade reduzida das nanoilhas de Fe. Este último resultado é uma observação fundamental muito importante mostrando pela primeira vez que o fenômeno de ordenamento magnético helicoidal pode surgir em materiais nanoestruturados sem uma contribuição da interação spin-orbita, como seria esperado para o ordenamento helicoidal em sistemas em que substratos pesados, e.g.,W e Ir, induzem alta interação spin-orbita.<br> / Abstract: The subject of this PhD Thesis in Physics is the study of the magnetic properties of nanostructures of Fe and Co on Cu(111) by scanning tunneling microscopy with spin polarization (sp-STM). The magnetic properties of nanostructures often deviate from the value of the corresponding bulk, to understand the origin of the peculiar properties of nanostructures several factors must be considered as structural and electronic relaxation. Bilayer Co islands are a good example since it presents several peculiarities, inhomogeneous distribution of the magnetic anisotropy with atoms that do not contribute and spatial dependence of the spin polarization. This thesis aims to corroborate to this nanomagnetism area, thus islands of atomic bilayer of Co are decorated perimetrically by Fe, by subsequent evaporation were prepared, and studies with sp-STM were performed at low temperature (10 K) and strong magnetic fields (up to 7 T) to characterize the role of Fe on the spin-dependent electronic properties and the magnetization reversal process of the Co core. The approach of decorating the island of Co with Fe was also used to change the potential barrier to the quantum confinement of electrons on the island of Co. After the characterization of related properties of Co core, pure Fe islands were studied in order to understand magnetic and electronic properties of the spin-dependent Fe decoration that is in contact with the island of Co. The results show that Co islands decorated by Fe were prepared successfully and that the decoration changes the properties of the Co core, as the sign of the spin polarization which became constant spatially and that all atoms contribute to the magnetic anisotropy. The results for Fe nanoislands show that the ground state of the spins is non-collinear with helical order, that appear in sp-STM images as a stripe phase with period 1:28 nm. Ab-initio calculations revealed that the origin of the spins order is the competition between exchange interactions, ferromagnetic and antiferiiiromagnetic, due to reduced dimensionality of Fe nanoislands.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:57:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332768.pdf: 3014151 bytes, checksum: b9ecad023b6fdebad688d464a5ad12f6 (MD5) Previous issue date: 2014 / Na área de ciências térmicas, a perspectiva favorável de se utilizar su-perfícies nanoestruturadas em sistemas térmicos visando a intensificação do coeficiente de transferência de calor durante o processo de ebulição tem motivado muitas pesquisas. Uma motivação prática tem sido a ten-dência da indústria em produzir equipamentos compactos e miniaturiza-dos, em particular na área de microeletrônica e de micro refrigeração permitindo operar com menor volume de fluido e menor consumo de energia.Neste estudo, foi investigado o efeito da deposição de nanopartículas de maguemita (y - Fe2O3) sobre uma superfície horizontal aquecida de cobre durante a ebulição nucleada do HFE7100, à pressão atmosférica e temperatura de saturação, utilizando-se dois diâmetros de nanopartículas (10nm e 80nm). O objetivo principal do trabalho é avaliar as alterações do coeficiente de transferência de calor para dois substratos com rugosi-dades distintas (Ra=22nm e Ra=168nm) e quatro superfícies preparadas a partir destes com a deposição de nanopartículas. As restrições de vo-lume foram avaliadas para três níveis de confinamento.Pretende-se mostrar que o coeficiente de transferência de calor não é uma função exclusiva dos diferentes níveis de rugosidade das superfí-cies testadas, mas que depende essencialmente do número de sítios de nucleação que podem ser ativados ou não sobre a superfície aquecida. Os resultados obtidos experimentalmente mostram um alto coeficiente de transferência de calor para a superfície mais rugosa revestida com nanopartículas menores, situação em que se tem a maior densidade de sítios de nucleação ativos sobre a superfície aquecida. Uma redução acentuada na transferência de calor foi observada para o substrato liso com deposição de nanopartículas menores, caso em que se tem a maior resistência térmica para a nucleação e a menor densidade de sítios ativos superficialmente.<br> / Abstract : The favorable perspective of using nanostructured surfaces in thermal systems to improve the heat transfer coefficient during the boiling pro-cess has attracted the attention of many researchers. The main motiva-tion has been the industrial trend toward producing compact and minia-turized equipment, in particular in the area of microelectronics and mi-cro cooling, allowing systems to operate with less fluid volume and lower power consumption.In this study, the effect of the deposition of maghemite nanoparticles (y - Fe2O3) on a heated copper horizontal surface during nucleate boiling of HFE7100 was investigated, at atmospheric pressure and saturation tem-perature, using nanoparticles with two different diameters (10nm and 80nm). The main objective was to evaluate the changes in the heat trans-fer coefficient for two substrates with different roughness values (Ra = 22nm and 168nm) and the nanoparticle deposition. Also, three different gap sizes were analyzed.Results show that the heat transfer coefficient is not an exclusive func-tion of the different roughness levels of the heated surfaces tested in this study, but that it is essentially dependent on the number of nucleation sites that can be activated on the heated surface. The experimental re-sults obtained in this study showed a higher heat transfer coefficient for the rough surface with the deposition of smaller nanoparticles, which had the highest density of active nucleation sites on the heated surface. A considerable decrease in the heat transfer was observed for the smooth surface with the deposition of smaller nanoparticles, which had the highest thermal resistance to the nucleation and lowest density of active sites on the heated surface.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:56:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319293.pdf: 1712570 bytes, checksum: 7c4f22e83093a09cc2ca298229475f55 (MD5) Previous issue date: 2013 / Aerogéis óxidos são sólidos que presentam propriedades únicas que os tornam candidatos adequados para aplicações optoeletrônicas. Neste trabalho, aerogéis de óxido de estanho (SnOx) foram produzidos,tratados superficialmente e caracterizados. Os aerogés de óxido de estanho foram sintetizados utilizando uma rota de sol-gel. Num procedimento típico, o tetracloreto de estanho é solubilizado numa solução de co-solvente de H2O: EtOH. A reação é catalisada com a adição de óxido de propileno lentamente à solução, promovendo a reticulação da solução coloidal de partículas de óxido de estanho para produzir um gel monolítico (alcoolgel). Para a secagem dos géis utilizou-se a extração supercrítica com dióxido de carbono. Adsorção de nitrogênio (BET / BJH) foi utilizada para medir a área superfícial específica e a porosidade dos aerogéis. Difração de raios X (DRX) foi utilizada para caracterizar a fase cristalográfica dos nanocristais interligados na rede estrutural do aerogel. Foram utilizadas técnicas analíticas baseadas em feixes iônicos como Emissão de raios X Induzidos por Partículas (PIXE) e Espectrometria de Retroespalhamento Rutherford (RBS), pelas quais a composição elementar dos aerogéis foi avaliada. Fez-se uso da técnica de UV-Vis para se obter informações do bandgap, bandtailing, profundidade energética das impurezas e condutividade elétrica no material. Os aerogéis secos apresentam uma área superficial específica de cerca de 376 m.g-1, um volume de poro próximo 1 cm³.g-1 e uma densidade de apenas 0,065 g.cm-3. O tratamento das amostras foi realizado através das rotas química e térmica. Para esse tratamento utilizou-se soluções piranha com diferentes concentrações e ácido fluorídrico (HF) 40%, bem comotemperaturas entre 200 °C e 300 °C. Medidas de DRX indicaram o domínio da fase cassiterita (SnO2) no material, sem presença da fase romarchita (SnO). Mesmo após tratados os aerogéis continuaram apresentando bandgap elevado, mantendo-se a característica de isolamento. Pode-se concluir que o SnOx apresenta uma estrutura estequiométrica <br> / Abstract : Aerogels are solid oxides which have unique properties that make them suitable candidates for optoelectronic applications. In this work, aerogels of tin oxide (SnOx) were produced, superficially treated and characterized. The tin oxide aerogels were synthesized using a sol-gelprocess. In a typical procedure, the tin tetrachloride was solubilized in asolution of cosolvent H2O: EtOH. The reaction was catalyzed adding propylene oxide slowly to the solution, promoting the crosslinking of the colloidal particles of tin oxide to produce a monolithic gel (alcohol gel).Supercritical extraction with carbon dioxide was applied to dry the gels. Nitrogen adsorption (BET / BJH) was used to measure the specific surface area and the porosity of the aerogels. X-ray diffraction (XRD) was used to characterize the crystallographic phase of the nanocrystalsin the interconnected structural network of the aerogel. Analyticaltechniques based on ion beams with Particle Induced X-ray Emission(PIXE) and Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) were performed, in which the elemental composition of the aerogels wase valuated. It was made use of UV-Vis technique to estimate the bandgap, bandtailing, energetic depth impurities and electricconductivity of the aerogels. The dried aerogels presented a specificsurface area of about 376 mg-1, a pore volume of around 1 cm³. g-1 and adensity of 0.065 g.cm-3. The treatment of the samples was performedthrough chemical and thermal processes. To this treatment Piranha solutions were used with different concentrations and hydrofluoric acid(HF) 40% and temperatures between 200 °C and 300 °C. XRD measurements reported predominance of cassiterite phase (SnO2) in theXImaterial, without the presence of romarchite phase (SnO). Even after treated the aerogels keep showing high bandgap, keeping the characteristic of almost isolation. It can be concluded that the SnOxpresent stoichiometric structures.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:19:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013Bitstream added on 2014-09-24T20:28:33Z : No. of bitstreams: 1 320227.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Neste trabalho apresentamos um modelo teórico que descreve o comportamento dos transientes de corrente observados durante a eletrodeposição de metais sobre um eletrodo que mantém sobre si um arranjo de esferas monodisperas, de tal maneira que a estrutura depositada assume a forma de um arranjo de opalas invertidas, pois preenche os espaços entre as esferas. Para descrever teoricamente essas correntes tomamos como unidade básica um vaso cilíndrico de superfície corrugada, cujo raio muda periodicamente de acordo com z, a coordenada, ou eixo, vertical do vaso corrugado. De acordo como o modelo, a rede porosa é formada pela replicação dessas unidades, dispostas lado a lado em contato íntimo e imersas em uma solução eletrolítica. Para mimetizarmos as reentrâncias que conectam os poros de distintas unidades, concebemos que a superfície lateral desses cilindros permite o fluxo seletivo de espécies. Este fluxo de ingresso ou egresso obedece uma dinâmica de comportamento aleatório acrescida de modulação na intensidade que acompanha a forma da superfície corrugada. A corrente resultante obedece a uma dinâmica complexa que é regulada pela competição entre a cinética de difusão, a cinética química, a reatividade dos íons sobre o eletrodo e intensidade e forma do fluxo lateral que relaciona as unidades estruturais. Os dados teóricos são comparados com os transientes de corrente obtidos em experimentos de litografia de nanoesferas <br> / Abstract: We present a theoretical model that describes the behavior of current transients observed during electrodeposition of metal on an electrode that maintains itself on an array of beads monodisperse, so that the deposited structure takes the form of an array of inverted opals, it ?lls the spaces between the spheres. To describe these currents we take as a basic unit a cylindrical vessel with corrugated surface, whose radius changes periodically according toz, the vertical axis of the corrugated vessel. According to the model, the porous array is formed by replicationofthese units, arrangedside by side inclose contactandimmersed in an electrolyte solution. To mimic the hollow that connect the pores of di?erent units, we conceive that the lateral surface of these cylinders allows for a selective ?ow of species. The inward or outward ?ux obeys a random prescription with its intensity is modulated according the oscillation of the corrugatedsurface. The resulting current obeysa dynamics which is regulated by the competition between di?usion kinetics and the chemical kinetics, the reactivity of ions on the electrode andalso by the intensity and shape of the lateral ?ux among the structural units. The theoretical data are compared with current transients obtained in nanosphere lithography experiments.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:07:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 324009.pdf: 2179999 bytes, checksum: bbaf6ef6c617f0228b610ed7299bcc1e (MD5) Previous issue date: 2013 / O dióxido de titânio, TiO2, é um material de grande importância tecnológica devido a suas propriedades físico-químicas. Além disso, sabe-se que as propriedades que um material apresenta dependem do processo de síntese realizado para sua obtenção, sendo estas condições também importantes para os processos nanotecnológicos. Neste trabalho foi obtida a fase pura Anatase, do dióxido de titânio, de tamanho de grão nanométrico (<25 nm), obtida pelo método Sol-Gel a baixas temperaturas. Este processo permitiu obter materiais amorfos e policristalinos de maneira rápida e simples utilizando água e etanol seco como solventes e um alcóxido de titânio como precursor. A estrutura e morfologia do material sintetizado foram modificadas a fim de melhorar as propriedades e características a partir de tratamentos térmicos com temperaturas de 400 e 500°C em intervalos de tempo de 3 a 6 horas. O material sintetizado na forma de pó foi caracterizado por difratometria de raios X (DRX), espectrometria Raman, microscopia de transmissão eletrônica (MET), analise termogravimétrica (TGA) e por calorimetria diferencial de varredura (DSC). As propriedades físico-químicas das amostras de óxido de titânio nanoestruturado obtidas neste trabalho sugerem sua potencial aplicação como materiais antimicrobianos e fotocatalíticos <br> / Titanium dioxide, TiO2, is a material of great technological importance due to their physicochemical properties. Furthermore, it is known that the material exhibits properties that depend on one synthesis process carried out for obtaining, and these conditions are also important to nanotechnology processes. In this work was obtained pure Anatase phase of titanium dioxide, nano grain size (<25 nm) obtained by the sol-gel method at low temperatures. This process afforded amorphous and polycrystalline quick and simple manner using water and ethanol as solvents and dry titanium alkoxide precursor. The structure and morphology of the synthesized material were modified to improve the properties and characteristics from heat treatments at temperatures of 400 to 500 ° C at intervals of 3 to 6 hours. The material synthesized in powder form was characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). The physicochemical properties of the samples of nanostructured titanium oxide obtained in this study suggest their potential use as antimicrobial materials and photocatalytic.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. / Made available in DSpace on 2012-10-19T01:54:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T04:20:08Z : No. of bitstreams: 1 152563.pdf: 1844255 bytes, checksum: 9210ff3a3959340e1ebe7e07cebfec9b (MD5) / Neste trabalho, mostramos a formação da liga g-Cu38,5Cd61,5 pela técnica Mechanical Alloying. Para acompanhar a formação da liga fizemos difração de raios-x de amostras com diferentes tempos de moagem. Os resultados indicaram um início da formação da liga em 15 minutos da moagem que é completada com 240 minutos de moagem. Também foi realizado tratamento térmico da liga como moída em várias temperaturas. Um estudo da evolução do tamanho médio dos cristalitos em função da temperatura, permitiu estabelecer uma curva para a estabilidade térmica desta liga e outra para razão entre as componentes interfacial e cristalina, permitindo mostrar a faixa otimizada para aplicações tecnológicas desta liga na forma nanoestruturada. Para temperaturas maiores que 423 K, os padrões de difração de raios-x mostram linhas do cádmio puro, indicando que ocorreu a segregação deste elemento. Assim, a liga g-Cu38,5Cd61,5 apresentou uma composição em torno daquela do composto Cu5Cd8.

Made available in DSpace on 2016-03-07T19:21:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-26. Added 1 bitstream(s) on 2016-03-07T19:23:56Z : No. of bitstreams: 1 000859128.pdf: 2157317 bytes, checksum: d8332508e0e93354e186db95a60a2b3e (MD5) / Estudamos a nanoestruturação de uma nanofolha de óxido de grafeno reduzido envelopada com o polímero poliesetireno sulfonado de sódio (GPSS) através de simulação computacional. Demos um primeiro passo no estudo sobre a formação das nanfolhas de GPSS, poi futuramente pretendemos estudar filmes automontados de GPSS depositados sobre uma membrana de Nafion. A motivação é melhor compreensão do mecanismo de redução da passagem de metanol e aumento da condução de íons H+ observada experimentalmente em uma célula combustível de metanol direto realizado pela Dra. Celina Miyazaki (POSMAT/UNESP). Neste trabalho, realizamos a simulação de uma nanofolha de óxido de grafeno reduzido (rGO) que se aproximasse o máximo possível daquela obtida experimentalmente, contendo defeitos (vacâncias) e os grupos químicos hidroxila, epóxido, carboxila e carbonila, resultantes da síntese química. Adicionalmente, verificamos como o rGO fica envelopado pelo polímero PSS, mesmo na presença de água, ocorrendo isso principalmente devido à atração eletrostática entre os oxigêncios presentes no PSS com os hidrogênios pertencentes aos grupos hidroxila e carboxila da nanofolhas de rGO. Observou-se que esse envelopamento é favorecido pela presença de água. Essas observações corroboram com os resultados experimentais / We studied the nanostructuration of reduced graphene oxide nanoplatelets wapped by the polymer poly (sodium4 styrenesulfonate) (GPSS), using compational simulation. A first step was taken for the study about formation of GPSS nanoplatelets, using coputational simulation, as we intend to study in a near future a self-assembled film of GPSS deposited onto Nafion® membranes. The motivation is a better comprehension of the blocking barrier mechanism to the passage of methanol and increasing the H+ ions conductivity observed experimentally in a direct methanol fuel cell setup made by Dra Celina M. Miyazaki (POSMAT, UNESP). We have made here the simulation of a reduced graphene oxide (rGO) nanoplatelet closer to that obtained experimentally, having defects (vacancies) and hydroxyl, epoxy, carboxyl and carbonyl chemical groups, resultant from the chemical synthesis. In addition, it was verified how rGO is surrounded by the PSS polymer, even in the presence of water, putting the system as close as possible to the experimental condition. The enveloping of rGO by PSS happened mainly by elestrostatic attraction between oxygen atoms present in PSS with hydrogen atoms present at hydroxyl and carbonyl groups in rGO, and it was favored by the presence of water. These observations are corroborated by the experimental results