A plasmônica é a área que faz a junção entre fotônica e nanoestruturas. As implicações tecnológicas resultantes do acoplamento entre campos eletromagnéticos e oscilações eletrônicas em um material condutor fazem desta área uma das mais excitantes da óptica atualmente. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é o projeto, fabricação e caracterização de nanoestruturas metálicas visando aplicações em óptica difrativa, incluindo filtros e lentes. Inicialmente, uma extensa revisão bibliográfica permitiu definir quais tipos de estruturas seriam abordadas, levando em conta tanto a capacidade computacional para fazer a modelagem numérica quanto a infraestrutura necessária na fabricação dos elementos. A primeira estrutura analisada foi um filtro óptico baseado em ressonância de modo guiado e ressonância plasmônica. Foram projetados e fabricados três filtros operando no azul, verde e vermelho. Resultados experimentais mostraram eficiência acima de 80% e largura de banda em torno de 20 nm, consideravelmente menor que os ~60 nm obtidos previamente na literatura considerando estrutura semelhante. Foi possível verificar as cores puras associadas à ressonância de modo guiado. Além disso, foi demonstrado como gerar as três cores primárias - azul, verde e vermelho - usando apenas o filtro vermelho. A segunda estrutura proposta consiste em uma lente tipo zonas de Fresnel integrada com um filme metálico. Resultados numéricos identificaram uma estrutura ressonante do tipo Fabry-Perot que possibilita uma redução dos lóbulos laterais gerada pela lente por um fator 3.0 na polarização TM e 4.8 na polarização TE. A estrutura foi fabricada usando litografia por nanoimpressão. Por fim, a terceira estrutura analisada foi um holograma binário baseado em metassuperfície, cuja célula básica é composta de um ressoador tipo nanorod. Foi proposta uma geometria na qual a diferença de fase entre os elementos é igual a π independente do comprimento de onda. Assim, o holograma pode operar em uma faixa espectral definida pela largura de banda transmitida. É descrito o inicio da fabricação do elemento usando litografia por feixe de elétrons. / Plasmonics is a field of study that merge photonics and nanostructures. The advanced technological implications makes it one of the most exciting field in Optics in current days. Therefore the objective of this study is the design and fabrication of metallic nanostructures aiming at applications in diffractive optics. Firstly, an extensive literature review allowed to define what types of structures would be addressed, taking into account both software simulations and the require infrastructure for the elements\' fabrication. The first analyzed structure was an optical color filter based on guided mode resonance and surface plasmon resonance. Three filters, operating in blue, green and red, were designed and fabricated using interferometric lithography. Experimental results show above 80% efficiency and ~20 nm bandwidth, which is significantly smaller than ~60 nm previously obtained in the literature with similar structures. It was possible to show the pure colors associated with the modal resonance. Furthermore, it was shown how to obtain the primary red, blue, and green colors using only the red filter. The second structure proposed consists of Fresnel zones plates integrated with a metallic film. Numerical results show a resonant structure which enables side lobe reduction by a factor 3.0 in the TM polarization and 4.8 in the TE polarization. This structure was fabricated using nanoimprint lithography. The third analyzed structure was a binary hologram based on metasurface whose basic cell is composed of a nanorod metallic resonator. The phase difference between two elements is equal to π, regardless of the wavelength; thus, the hologram operates in a spectral band defined by transmitted bandwidth. The first steps of its fabrication process using electron beam lithography are presented and described.

O interesse por aplicações que utilizam efeitos de plásmons poláritons de superfície (SPP) vem crescendo, pois as ondas SPPs apresentam enorme potencial no desenvolvimento de filtros e biossensores ópticos. A sensibilidade da ressonância de plásmons em nanoestruturas permite o estudo em tempo real de variações mínimas em índice de refração, solutos e antígenos. Neste trabalho foram aplicadas técnicas de nanofabricação (litografia por feixe de elétrons e íons) para o desenvolvimento de estruturas plasmônicas e sua posterior caracterização. As estruturas foram utilizadas para verificar propriedades de absorção e fluorescência em moléculas opticamente ativas - Porfirina e Rodamina 6G. As estruturas - conjuntos de fendas e matrizes de buracos circulares com diversos períodos - foram fabricadas em um filme fino de ouro (Au) sobre substrato de vidro (Borofloat 33 - Schott), usando um feixe de íons de Gálio (FEI Quanta Quanta 3D 200i). A transmissão óptica foi estudada na região de 400nm a 900nm (VIS-NIR). Os resultados experimentais foram comparados com simulações computacionais. O estudo da absorção molecular da porfirina foi conduzido observando-se a variação na intensidade da transmissão. Ao alterar a concentração da porfirina sobre as estruturas, foi possível caracterizar a curva de absortividade ε(λ) da porfirina para concentrações entre 100 μg/ml e 500 μg/ml em quantidades mínimas de analito (20 μl). A técnica de microscopia confocal foi empregada no estudo da fluorescência da Rodamina 6G diluída num filme fino de PMMA sobre as estruturas. Ao avaliar a fluorescência da Rodamina 6G na reflexão das estruturas, observou-se o efeito de quenching devido a emissão de plásmons. Os resultados obtidos poderão ser utilizados de apoio a trabalhos futuros, desenvolvidos em plasmônica aplicada a biossensores. / The interest in applications that use the effects of surface plasmon polaritons (SPP) has been increasing. SPPs waves have an enormous potential for the construction of optical filters and biosensors. The sensitivity of plasmon resonance in nano-structures allows studying in real-time minimal variations in the refractive index, solutes and antigens. In this work, we have studied nanofabrication techniques (electron and ion beam lithography) and the characterization of plasmonic structures. Plasmonic effects were used as biosensors of absorption and fluorescence in optically active molecules - Porphyrin and Rhodamine 6G. The structures - sets of slits and arrays of circular holes with different periods - were manufactured in gold (Au) thin film on a glass substrate (Borofloat 33 - Schott) using a galium ion beam equipment (FIB FEI Quanta Quanta 3D 200i). Optical transmission was studied in the region of 400 nm to 900 nm (VIS-NIR). The characterization of structures was realized used the Ocean Optics USB-2000 spectrometer. The experimental results were compared to computer simulations. The study of molecular absorption of porphyrin was conducted by observing the variation in intensity of transmission. By changing the porphyrin concentration in the structures, it was possible to characterize the porphyrin absorptivity curve ε(λ) in concentrations between 100 μg/ml and 500 μg/ml in minimum amounts of analyte (20 μl). Confocal microscopy was used to study the fluorescence of Rhodamine 6G on plasmonic structures. The plasmon quenching effect was observed in the evaluation of the fluorescence of Rhodamine 6G in the reflection of the structures. The results will support future works linking plasmonics and biosensors.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:05:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7982_1.pdf: 2807972 bytes, checksum: 20ebb226caaa9e13d21afe2db8723c1c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Nesta tese, estudamos teoricamente os aspectos dinâmicos e de equilíbrio da matéria de vórtices em duas classes de supercondutores nano estruturados: (i) amostras mesoscópicas, cujas dimensões são comparáveis aos comprimentos caráter ísticos do vórtice; e (ii) amostras com uma rede regular de armadilhas artificiais. Em ambos os casos, a simetria da rede de vórtices ´e extremamente dependente dos parâmetros espaciais da amostra, de modo que as propriedades da rede de vórtices podem ser controladas artificialmente. A nucleação de vórtices em filmes mesoscópicos e subseqüentes formações estruturais, à medida que um campo externo é variado foram simuladas por um algoritmo de dinâmica de Langevin. A estrutura dos vórtices e suas interações foram calculadas resolvendo a equação de London com as condições de contorno apropriadas. Mesmo na ausência de nao-homogeneidades, que, em geral, previnem ou retardam o movimento dos vórtices, o ciclo de magnetização calculado para estas amostras apresenta histerese. Isso resulta da forte barreira de superfície que retarda a entrada e a saída dos vórtices gerando estados metaestáveis profundos. Além disso, as curvas de magnetização de filmes de diferentes espessuras apresentam oscilações que indicam transições estruturais envolvendo a criação ou destruição de uma cadeia de vórtices. Usando um processo de minimização de Monte Carlo, calculamos o estado fundamental da rede de vórtices em filmes supercondutores com uma rede quadrada de poços de potencial. As propriedades elásticas da rede de vórtices foram estudadas no regime linear. Desenvolvemos um modelo simples que nos permitiu obter expressões analíticas para a resposta da rede de vórtices a uma pequena 8 excitação ac. Deste modelo, resulta que o espectro de freqüências ´e determinado por duas freqüências características: a freqüência de acoplamento entre os vórtices e as armadilhas e a freqüência de acoplamento entre os vórtices aprisionados e os vórtices intersticiais. O regime de validade do modelo foi estudado através de simulações de dinâmica molecular. Estudamos também as propriedades de transporte de vórtices através deste potencial periódico. Desenvolvemos um modelo perturbativo para calcular curvas características de voltagem versus corrente. Estudamos algumas fases dinâmicas em função da corrente (intensidade e direção) e da temperatura através deste modelo. Mostramos que a quebra de simetria rotacional provocada pelo potencial periódico gera uma resposta altamente anisotrópica do movimento dos vórtices. Calculamos ainda a temperatura em que o estado desordenado do movimento dos vórtices em correntes baixas cristaliza em uma rede elástica. A temperatura de cristalização que encontramos escala com o inverso do quadrado da velocidade do centro de massa, em contraste com a conhecida lei do inverso da velocidade encontrada para o movimento de vórtices em um potencial aleatório

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Farmácia, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:29:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340690.pdf: 1379918 bytes, checksum: 4273f805b825c9c80cc43f69c9c01ada (MD5) Previous issue date: 2016 / Ilex paraguariensis A. St.-Hil. (mate) é uma planta nativa da região subtropical da América do Sul, sendo amplamente consumida, através da infusão das folhas. É uma planta rica em diferentes compostos biologicamente ativos, como os fenólicos, com destaque para o ácido clorogênico (ACG), que possui atividade antioxidante, mas pode sofrer degradação. Com a intenção de aumentar a estabilidade desse composto, nanopartículas poliméricas contendo extrato de suas folhas foram desenvolvidas pela técnica de dupla emulsão seguida de evaporação do solvente, para administração tópica, visando atividade antioxidante. Nanopartículas podem aumentar a retenção de compostos ativos na camada superficial da pele, atuando como um reservatório e prolongando a liberação. Um estudo de extração foi realizado, por turbo-extração, sendo estabelecidas as condições ótimas como 10% de material vegetal (m/v), etanol 20% (v/v), 5 min e 13500 rpm. O potencial antioxidante desse extrato foi avaliado, utilizando o radical livre DPPH, mostrando um valor de IC50 satisfatório (51,70 µg/ml) quando comparado com o padrão de ácido gálico (11,83 µg/ml). Um estudo de formulação indicou como promissora formulações preparadas com polímero policaprolactona (PCL) (50 e 100 mg), poloxamer 188 (PLU) 1% como tensoativo, 200 µl de fase interna da primeira emulsão, que apresentaram tamanho de partícula de 134 a 194 nm, índice de polidispersão (PDI) de 0,076 a 0,113 e potencial zeta de -18,0 a -15,6 mV. Um segundo estudo de formulação demonstrou que formulações contendo 30 mg de extrato e 196 ml de volume na fase dispersante apresentaram, em relação ao ACG, uma eficiência de encapsulação (EE) de 38,4 e 41,0% e teor de 18,7 e 10,9%, para 50 ou 100 mg de PCL, respectivamente. A formulação contendo 100 mg de PCL apresentou melhor estabilidade ao final de 60 dias, sendo esta a escolhida para dar continuidade aos experimentos. Esta formulação apresentou uma liberação inicial in vitro de 75 % em tampão fosfato pH 5,5 mantendo-se constante até o final do experimento. O extrato livre permeou até a derme, enquanto que as nanopartículas ficaram retidas na epiderme, em estudo realizado em câmara de difusão de Franz utilizando pele de orelha de porco. As nanopartículas protegeram o extrato de degradação frente a homogeneizado de pele suína, que induziu a degradação do extrato livre, provavelmente por degradação enzimática.<br> / Abstract : Ilex paraguariensis A. St.-Hil. (mate) is a native plant of southern Latin American countries, being widely consumed as an herbal tea beverage made from leaf infusion. This herb is rich in many bioactive components, such as phenolic, especially chlorogenic acid (CGA), which has antioxidant activity, but this compound may suffer degradation. With the intent to increase the stability of this compound, polymeric nanoparticle delivery system was developed, by double emulsion solvent evaporation technique, for topical administration, targeting the antioxidant action of mate extract. Besides, nanoparticles could enhance the retention of compounds in superficial layers of the skin, acting as a reservoir for sustained release. Therefore, a study of the optimum conditions for extraction was performed, using shear extraction, where 10% of plant material (w/v), ethanol 20% (v/v), 5 min and 13500 rpm were selected. The antioxidant potential of this extract was evaluated using the DPPH free radical, pointing satisfactory IC50 value (51.70 µg/ml) when compared to the standards of gallic acid (11.83 µg/ml). A pre-formulation study was performed and showed satisfactory composition as polycaprolactone (PCL) polymer (50 to 100 mg), poloxamer 188 (PLU) 1% as surfactant, 200 µl of internal phase of the first emulsion, with a particle size of 134 to 194 nm, polydispersity index (PDI) of 0.076 to 0.113 and zeta potential of -18.0 to -15.6 mV. Different parameters were evaluated, in relation to CGA, for entrapment efficiency (EE) and loading. The standardized formulations contains 30 mg of extract, 196 ml volume in the dispersing phase and 50 or 100 mg of PCL, with EE of 38.4 and 41.0% and loading of 18.7 and 10.9%, respectively. Subsequently, stability study showed that formulation with 100 mg of PCL has good stability in 60 days of the experiment. This formulation provided an initial in vitro release of 75%, in phosphate buffer pH 5.5, throughout the assay. The free extract permeated into the dermis, while the nanoparticles were retained in the epidermis, in a study performed in Franz diffusion chamber using pig ear skin. Nanoparticles protected the extract front degradation in pigskin homogenized, which induced degradation of free extract, probably by enzymatic degradation.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this Thesis we investigate several possibilities for the cap closure mechanism of the 240o disclination boron-nitride nanocones through the energetics and structural analisys. Several cones' terminations were studied, which are different amongst each other due to the type of closing structure as well as the arrangement of them. In this way, some structures were classified in terms of their stabilities. In order to study some possible aplications of the boron-nitride nanocones, we analyze the electronic charge distribution at the cones' tips, the densities of states near the Fermi energy and the geometric localizations for some particular states like the highest occupied orbital and the lowest unoccupied orbital. In addition, the responses of these properties from the aplication of an external electric feld, were analyzed. To perform such analysis we have used a theoretical approach based on first-principles calculations within the Density Functional Theory and local density approximation. The calculations were done with the use of GAUSSIAN 98, TURBOMOLE and SIESTA codes. There are still many questions about how the conical structures constituted by boron and nitrogen atoms are closed, in contrast with the well deffined situation for the carbon conical structures. In this work we tried to fill this lack of information, answering some questions and suggesting new types of caps closure. Such structures presents good possibilities to be used as electronic devices, as feld emitters or as probes for electronic microscopy. / Nesta Tese investigamos algumas possíveis formas de fechamento de nanocones de boro e nitrogênio com 240o de disclinação através de análises estruturais e energéticas. Diversos tipos de terminações foram estudadas, as quais se diferenciam tanto pelas estruturas responsáveis pelo fechamento, quanto pela forma com que estas se organizam nas pontas dos cones. Dessa forma, algumas estruturas inovadoras ou já conhecidas, foram classificadas em função de sua estabilidade. Estudamos algumas possíveis aplicações para os nanocones de boro e nitrogênio através da análise de algumas de suas propriedades, tais como a distribuição de carga eletrônica nas pontas das estruturas, as densidades de estados prróximas ao nível de Fermi e a localização geométrica de estados particulares como o último orbital ocupado e o primeiro orbital desocupado. Além disso, foram observadas as respostas dessas propriedades à aplicação de um campo elétrico externo. Com a finalidade de realizarmos tais análises, utilizamos uma abordagem teórica baseada em cálculos de primeiros princípios com o uso da Teoria do Funcional da Densidade dentro da aproximação da densidade local. Os cálculos foram realizados através dos programas GAUSSIAN 98, TURBOMOLE e SIESTA. Atualmente, existem muitas questões envolvendo as formas de fechamento de estruturas cônicas constituídas por átomos de boro e nitrogênio, situação contrária àquela para os nanocones constituídos de carbono, muito bem definidos. Neste trabalho tentamos ajudar a preencher essa lacuna, respondendo algumas questões e sugerindo novas formas de fechamento e, consequentemente, novas estruturas cônicas. Tais estruturas apresentam boas possibilidades de aproveitamento em dispositivos eletrônicos, tanto como emissores de campo quanto como sondas em microscopia eletrônica.

Nenhuma / Os nanotubos de carbono são estruturas cilíndricas formadas apenas por átomos de carbono arranjados em uma rede hexagonal, com diâmetros que podem chegar ao limite mínimo de 0,4 nm e cujo comprimento é ilimitado. Além da dimensão nanométrica e alta razão de aspecto, os nanotubos de carbono apresentam uma dualidade inédita em comportamento eletrônico (podem ser metálicos ou semicondutores), são ótimos condutores térmicos (um nanotubo de carbono isolado apresenta a maior condutividade térmica já observada para um material (1750-5800 W/mK)) e elétricos (densidade de corrente 1000 vezes maior que em metais como prata e cobre) e apresentam propriedades mecânicas excepcionais (resistência à tração ~ 30 vezes maior que a da fibra de carbono e módulo elástico de ~ 1 TPa). Sendo assim, desde a sua descoberta em 1991, estudos envolvendo nanotubos de carbono têm atraído cada vez mais a atenção da comunidade científica e do setor produtivo, com vistas em aplicações importantes principalmente nas áreas de eletrônica molecular, compósitos, geração e estocagem de energia e biomédicas. Os nanotubos de carbono como sintetizados apresentam-se sempre em meio a impurezas, agregados em feixes, os quais contêm tubos de diferentes diâmetros, comprimentos, simetrias e comportamento eletrônico, além de serem insolúveis. Um conhecimento íntimo da química da superfície dos nanotubos, sua reatividade e seletividade, tem sido portanto fortemente requerido e explorado, no sentido de favorecer a seleção dos nanotubos por tipos, o estudo fundamental de um tubo individual e a sua integração com diferentes meios (orgânico, inorgânico e biológico). Neste trabalho, uma das primeiras dissertações do Laboratório de Química de Nanoestruturas do CDTN/CNEN, tem-se como objetivo a obtenção de derivados quimicamente modificados que possam demonstrar ganhos em seletividade, cessibilidade e desempenho dos nanotubos de carbono, possibilitando assim sua manipulação e utilização em diversas aplicações. São relatadas aqui as experiências de obtenção de derivados funcionalizados com grupos oxigenados (-COOH), que foram, por sua vez, transformados em derivados hidrogenados (-H), amida (-CONHR), amina (- CH2NHR), tioésteres (-COSR) e tioéteres (-CH2SR), onde R = C18H37. De nosso conhecimento, os procedimentos aqui desenvolvidos para a obtenção do primeiro e dos três últimos derivados são inéditos na literatura. A escolha de tais derivados foi motivada pela possibilidade de sua utilização posterior em estudos de separação dos nanotubos por quiralidade e de ancoramento de, por exemplo, nanopartículas, sítios catalíticos e entidades biológicas. As técnicas de microscopia eletrônica de arredura, microanálise por espectrometria de energia dispersiva e termogravimetria foram utilizadas para a caracterização da morfologia e determinação quali- e quantitativa da composição e pureza de cada amostra. A análise termogravimétrica permitiu ainda a determinação do grau de funcionalização dos derivados contendo cadeias alquílicas longas e a caracterização das possíveis interações desses grupos com os nanotubos. Por espectroscopia Raman, foi caracterizada a qualidade estrutural dos nanotubos de carbono antes e após a etapa de purificação. Já as espectroscopias na região do infravermelho e de fotoelétrons excitados por raios X e análise titulométrica foram ferramentas poderosas na caracterização também quali- e quantitativa dos grupos funcionais adicionados aos nanotubos em cada etapa dos procedimentos de modificação química dos mesmos. Amostras de nanotubos com teor de pureza acima de 80% em massa foram obtidas. As funcionalizações ocorreram com sucesso e interações fortes entre os grupos funcionais e os nanotubos foram caracterizadas. No caso dos derivados contendo nitrogênio e enxofre, no entanto, a natureza da ligação, se covalente ou iônica, não foi evidenciada. Além disso, a presença de grupos adsorvidos sobre a superfície dos tubos também foi verificada. Os grupos -CONHR, - CH2NHR, -COSR e -CH2SR (R = C18H37) parecem se organizar de forma micelar ao redor dos nanotubos. A mudança da natureza química da superfície dos novos derivados foi caracterizada por testes de dispersabilidade em diversos solventes em uma faixa ampla de polaridade.

Nenhuma / Neste trabalho os nanotubos de carbono de parede única (SWNTs, do inglês single-walled carbon nanotubes) sintetizados pelo método HiPco foram dispersados em solução aquosa de três surfactantes aniônicos: colato de sódio (NaC), dodecilbenzenosulfonato de sódio (NaDDBS) e dodecilsulfato de sódio (SDS). Foi empregado um procedimento de dispersão que consiste de uma uma etapa inicial de desagregação ultrassônica, seguida de uma etapa de centrifugação, para remoção do material não desagregado. A concentração inicial de SWNTs foi fixada em 0,25 mg&#8901;mL&#8722;1. Todas as amostras foram preparadas em duplicatas. Quatro variáveis foram investigadas simultaneamente: a concentração de surfactante, o tempo de sonificação, a aceleração centrípeta e o tempo de centrifugação. Foram aplicadas técnicas de planejamento estatístico de experimentos para compreender a influência simultânea destes fatores e como eles interagem entre si. Como variável de resposta foi utilizada a área das absorções ressonantes na região de 500 a 1000 nm. As medidas de espectroscopia de absorção óptica foram realizadas em quatro datas diferentes para avaliar a degradação das amostras ao longo do tempo. A microscopia eletrônica de transmissão foi utilizada para avaliar a qualidade e o estado de agregação de algumas dispersões em função das condições experimentais. Foi desenvolvido um algoritmo computacional para automatizar o tratamento dos dados. No primeiro passo os dados são processados por um filtro de ruído espectral que calcula as médias sobre valores de absorção óptica consecutivos. No passo seguinte as absorções ressonantes dos SWNTs são obtidas após a correção da linha de base típica de materiais grafíticos. No passo final, são calculadas as áreas espectrais e identificadas as posições de máximo das linhas espectrais. Os resultados mostraram que nas condições experimentais estudadas, os fatores tempo de sonificação, aceleração centrípeta e tempo de centrifugação foram significativos. Como esperado, verificou-se que o tempo de sonificação contribui para aumentar a concentração final dos nanotubos dispersos e que o aumento da aceleração centrípeta e do tempo de centrifugação contribui para reduzir a concentração final. Verificou-se que todas as interações entre as variáveis consideradas no planejamento experimental (AB+CD, AC+BD e AD+BC) influenciam na absorção óptica das dispersões, apesar de terem menor influência que os efeitos principais B, C e D. Através de um modelo de ajuste para as áreas totais, foi estimada a absorção óptica média na faixa de 500 a 1000 nm, em excelente concordância com os valores médios obtidos experimentalmente. Em relação à microscopia eletrônica de transmissão (MET), esta revelou a presença de feixes de nanotubos em todas as dispersões analisadas. Todavia, devido às limitações da técnica, não foi possível afirmar se esta estrutura agregada existe em solução ou foi formada durante a preparação da grade de microscopia. A análise por MET também revelou uma característica importante da amostra utilizada. Observou-se que estes nanotubos encontram-se altamente decorados com nanopartículas esféricas de ferro, cujos diâmetros são da ordem de 5 nm e que foram encontradas mesmo após condições rigorosas de centrifugação (120.000 g por 120 min). Isso evidencia a existência de uma forte interação entre as nanopartículas de Fe e os SWNTs nesta amostra. / In this work, HiPco single-walled carbon nanotubes (SWNTs) were dispersed in aqueous solutions of three anionic surfactants: Sodium cholate (NaC), sodium dodecylbenzenesulfonate (NaDDBS) and sodium dodecyl sulfate (SDS). The dispersion procedure employed consisted of an initial ultrasonic disaggregation step, followed by a centrifugation step for the removal of the non disaggregated material. The initial concentration of SWNTs was set at 0.25 mg&#8901;mL&#8722;1. All samples were prepared in duplicate. Four variables were investigated simultaneously: the surfactant concentration, the sonication time, the centripetal acceleration, and the centrifugation time. Experimental design techniques were employed to evaluate the simultaneous influence and interaction of the factors. The response variable used was the area of the resonant absorptions ranging from 500 nm to 1,000 nm. Optical absorption measurements were performed at four different dates to evaluate the degradation of the samples over time. Transmission electron microscopy was used to evaluate the quality and the state of aggregation of some dispersions as a function of the experimental conditions. A computer algorithm was developed for the automatic data processing. In the first step the data were processed with a spectral noise filter that calculated the average of consecutive absorption values. In the next step, with the help of a hyperbolic baseline, the resonant absorptions of the SWNTs were obtained after correction of the typical baseline of graphitic materials. In the last step, the area above the baseline, or the specific area - AE, the total area - AT , and the ratio of the two (the percent area) Apct were calculated. The algorithm also allowed the identification of maximum absorption peak positions. The results shows that in the experimental conditions investigated, the factors sonication time, centripetal acceleration, and centrifugation time were significant. As expected, it was observed that the sonication time contributes to increase the final concentration of the dispersed nanotubes and that the increase in the centripetal acceleration and in the centrifugation time contributes to reduce the final concentration. However, its contribution was insignificant for NaC and little important for NaDDBS. All the interactions considered in the experimental design (AB+CD, AC+BD, and AD+BC) influenced the optical absorption of the nanotube dispersions, despite their smaller influence in relation to the main effects B, C, and D. The average optical absorption in the range from 500 nm to 1,000 nm was estimated using a fitting model for the total areas, giving excellent agreement with the average values obtained from the experimental data. Transmission electron microscopy (TEM) analysis revealed the presence of nanotube bundles in the dispersions analyzed. However, due to technical limitations, it is not possible to state whether this aggregate structure existed in solution or whether it was formed during the preparation of microscopy grids. The TEM analysis also revealed an important characteristic of the samples studied. These HiPco SWNTs are highly decorated with spherical iron nanoparticles with diameter in the order of 5 nm, which were also observed even after rigorous ultracentrifugation (120,000g for 120 min), making it clear that there is a strong interaction between Fe nanoparticles and SWNTs in this sample.

Este trabalho relata um estudo sobre a síntese e a caracterização de mulita nanoestruturada a partir do processo sol-gel associado a um sistema de cristal líquido, avaliando-se a influência de um processo sobre o outro. Os sistemas de síntese foram preparados usando-se como reagentes precursores da mulita, o tetraetilortosilicato (TEOS) e o nitrato de alumínio nonahidratado (ANN) e, como formadores do cristal líquido, o surfatante Renex com diferentes tamanhos de cadeia hidrofílica (R100, R60 e R40) e uma solução aquosa de ácido nítrico, nas seguintes razões molares: 1,0 TEOS : 3,0 ANN : x Renex : 1,0 HNO3(aq), onde x é igual a 1,3 para R100, 1,6 para R60 e 2,2 para R40. As técnicas utilizadas para caracterização tanto do cristal líquido quanto da mulita foram: DRX, GIXRD, SAXS, MOLP, TGA/DTG, DTA e AFM. Os resultados de SAXS e DRX indicaram que os sistemas binários compostos por R100/HNO3(aq) formaram mesofases hexagonais, enquanto os sistemas contendo R40 e R60 formaram mesofases lamelares. A adição de TEOS e ANN interferiu negativamente na microestrutura destes cristais líquidos, devido a dois fatores: i) uma possível deficiência na retirada do etanol formado durante a hidrólise do TEOS e ii) a temperatura de secagem, mantida por estufa a 30 C. Estes dois fatores conjuntamente podem ter desestabilizado o sistema cristal líquido. Com relação à influência do cristal líquido no processo sol-gel, verificou-se por DRX a formação de mulita apenas para o sistema que continha R100, o que pode indicar que a estrutura lamelar dificultou a difusão dos íons Al3+ através do sistema, enquanto a estrutura hexagonal permitiu a formação de um gel mais homogêneo, com a formação de ligações Si-O-Al.

A nanotecnologia é um dos campos da tecnologia mais em voga atualmente, tendo uma gama imensa de aplicações em campos tão amplos quanto a eletrônica, a medicina e a biologia, por exemplo. A nanotecnologia se baseia no uso de propriedades físicas e químicas únicas obtidas em sistemas de dimensões muito reduzidas chamados de nanoestruturas. Entre as nanoestruturas com maior potencial para novas aplicações na atualidade temos os nanofios. Nanofios são estruturas filamentares de diâmetros da ordem de nanômetros (tipicamente 5-100nm) e comprimentos geralmente da ordem de micrômetros que apresentam uma enorme variedade de aplicações como: transistores, portas lógicas e circuitos combinacionais (possibilitando o escalamento); lasers (com baixa corrente de limiar e menores larguras de linha); e sensores e catalisadores (aproveitando sua alta razão área/volume). Dentre os nanofios, particularmente destacamos os de nitreto de gálio (GaN). Nitretos são materiais com muitas aplicações nos dias atuais, destacando-se especialmente toda opto-eletrônica na faixa azul e ultra-violeta do espectro eletromagnético. Além disso, nanofios de nitretos têm ainda vantagens extras devido ao seu alto gap, alta estabilidade estrutural, baixas correntes de fuga, estabilidade à radiação e robustez mecânica. Neste trabalho simulamos computacionalmente nanofios de GaN, com o diferencial de usarmos um método teórico desenvolvido pelo próprio GMSN (Grupo de Materiais Semicondutores e Nanotecnologia - ITA): o método LDA-1/2. Este método corrige a deficiência da teoria padrão usada em simulações, a Teoria do Funcional da Densidade (DFT em inglês), especialmente na predição do gap de energia ( parâmetro fundamental do material para aplicações em optoeletrônica). Obtivemos como principal resultado a variação da energia de gap com o diâmetro de fios puros e passivados com H. No entanto, embora os resultados sejam corrigidos com relação ao DFT padrão, notamos que a metodologia ainda não é completa, especialmente para o caso de fios pouco espessos em que o confinamento é intenso. Apesar disto, consideramos este trabalho com um passo inicial na solução do complexo problema da obtenção de propriedades eletrônicas mais realísticas em nanoestruturas. Isto ocorre pela grande vantagem do baixo custo computacional da metodologia empregada, que pode permitir a obtenção de uma estrutura eletrônica mais confiável no estudo de sistemas complexos envolvendo nanofios como impurezas, ligas e interfaces.

Aerogéis e xerogéis de carbono são materiais nanoporosos que apresentam propriedades únicas que permitem que esses artefatos possam ser utilizados em uma variedade de aplicações. São obtidos por meio de reações de policondensação do tipo sol-gel de seus precursores, principalmente o resorcinol e o formaldeído, sendo catalisados geralmente por via básica com Na2CO3 e utilizando água ou algum solvente orgânico. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é a obtenção de um material carbonoso nanoporoso e analisar os efeitos dos parâmetros de síntese e do tipo de solvente sobre sua estrutura, utilizando-se como precursores resorcinol e formaldeído, Na2CO3 como catalisador básico, e acetona e água bidestilada como solventes. A razão molar entre resorcinol e formaldeído foi mantida em 0,5. A quantidade de catalisador foi ajustada para obter razões molares entre resorcinol e catalisador iguais a 50, 100 e 300, resultando em três experimentos para cada solvente. Foi utilizada a secagem à vácuo para remoção do solvente dos poros dos géis úmidos. As soluções foram caracterizadas por DSC, UATR e viscosidade, bem como medidas de pH (no caso do solvente ser água) e temperatura iniciais de síntese. Os xerogéis de carbono foram caracterizados por MEV. Foi observada uma diminuição na viscosidade inicial das soluções e um aumento do tempo de gel em função da diminuição da quantidade de catalisador, além de um tempo de cura maior para as amostras sintetizadas com acetona em relação às sintetizadas com água. As imagens por MEV mostraram que a diminuição da quantidade de catalisador no sistema gerou xerogéis de carbono com rugosidade superficial maior.