Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-27T14:25:47Z No. of bitstreams: 1 dhienifferferreiradecarvalho.pdf: 5689053 bytes, checksum: fec45b3ef7e9df5f96e4b20d31f2177e (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-13T13:02:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dhienifferferreiradecarvalho.pdf: 5689053 bytes, checksum: fec45b3ef7e9df5f96e4b20d31f2177e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-13T13:02:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dhienifferferreiradecarvalho.pdf: 5689053 bytes, checksum: fec45b3ef7e9df5f96e4b20d31f2177e (MD5) Previous issue date: 2011-12-14 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação foi utilizada a espectroscopia Raman intensificado por superfície (Surface Enhanced Raman Scattering – SERS) para monitorar a adsorção de moléculas de interesse biológico em superfície metálica de ouro ou cobre. Foram sintetizadas diferentes nanopartículas metálicas de ouro, variando-se a concentração, a ordem de adição dos reagentes e a temperatura em que as sínteses foram feitas. Através dos espectros de extinção dos coloides metálicos foi possível estimar a distribuição de tamanhos obtida em cada uma das sínteses, e as amostras foram também analisadas por medidas de microscopia eletrônica de varredura e espalhamento dinâmico de luz. As nanopartículas de cobre foram obtidas em meio aquoso, sofrendo oxidação da superfície com formação de óxido de cobre (II), cuja cinética foi acompanhada por espectros de extinção. Quando um adsorbato com caráter redutor foi adicionado à superfície metálica, houve redução do óxido de cobre, presente na superfície da nanopartícula, permitindo a obtenção do espectro SERS da forma oxidada da espécie adsorvida. A molécula que possibilitou o estudo deste mecanismo redox foi a p fenilenodiamina, sendo obtido o espectro SERS da espécie oxidada radical cátion. Serotonina, adrenalina, L-carnosina, melatonina, rifampicina e albumina sérica bovina foram os adsorbatos utilizados para a obtenção dos espectros SERS em coloide de ouro. Estas moléculas apresentam anéis aromáticos, que contribuem para uma elevada polarizabilidade molecular e por isso se espera elevado sinal SERS. Estas espécies também possuem átomos de nitrogênio e oxigênio, os quais estão disponíveis como sítios de coordenação para a interação com a superfície metálica. Para obtenção dos espectros SERS foram utilizadas diferentes radiações excitantes, na busca da ressonância com as transições do plasmon de superfície localizado das nanopartículas de ouro. Foi ainda realizado o cálculo teórico vibracional para cada um dos adsorbatos estudados, isolados ou coordenados a um ou mais átomos de ouro ou cobre, através dos quais foi realizada a atribuição dos espectros Raman e SERS dos sólidos e dos complexos de superfície formados, respectivamente. Através desta atribuição e das regras de seleção de superfície foi possível determinar a geometria de adsorção da biomolécula à superfície da nanopartícula metálica. / In this dissertation the Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) spectroscopy was used to monitor molecules with biological interest adsorbed on gold or copper metallic surfaces. Different gold metallic nanoparticles were synthesized varing the concentration, the addition order of the reagents and the temperature in which the syntheses were made. The size distributions were estimated for each colloid synthesis by the extinction spectra of the suspensions, and the samples were also analyzed by scanning electronic microscopy and dynamic light scattering techniques. Copper nanoparticles were obtained in aqueous media, undergoing surface oxidation with the formation of Cu(II) oxide, whose kinetic was followed by extinction spectra. When a reducer adsorbate was added to the nanoparticle suspension, the copper oxide, present in the metallic surfaces, undergoing reduction, allowing the achievement of SERS spectrum of the adsorbate in the oxidized form. The molecule which allowed the study of this redox mechanism was p-phenylenediamine, and the SERS spectrum was obtained from the radical cation species. Serotonin, adrenaline, L-carnosine, melatonin, rifampicin and bovine serum albumin were the adsorbates selected to obtain the SERS spectra in gold colloids. These molecules exhibit aromatic rings, whose is expected high contribution for the molecular polarizability, and in consequence of this a great SERS signal. Such species also have nitrogen and oxygen atoms, which are available coordination sites for interaction with the metallic surface. Different exciting radiations were used for searching of the resonance with the localized surface plasmon transitions of the gold nanoparticles. It was made the vibrational theoretical calculations for each studied adsorbate, isolated and coordinated to one or more gold or copper atoms, that were used for the assignment of Raman and SERS spectra of the solid and the surface complex, respectively. Through such assignment and the surface selection rules it was possible to determinate the adsorption geometry of biomolecule on the metallic surface.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-04-24T22:21:51Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoAlgoritmoComputacional.pdf: 1177006 bytes, checksum: 819ac77a9d88b4c93e2ba222d3cee8d6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-04-29T15:25:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoAlgoritmoComputacional.pdf: 1177006 bytes, checksum: 819ac77a9d88b4c93e2ba222d3cee8d6 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-29T15:25:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoAlgoritmoComputacional.pdf: 1177006 bytes, checksum: 819ac77a9d88b4c93e2ba222d3cee8d6 (MD5) Previous issue date: 2012 / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um algoritmo computacional para análise do espalhamento eletromagnético de nanoestruturas plasmônicas isoladas. O Método dos Momentos tridimensional (MoM-3D) foi utilizado para resolver numericamente a equação integral do campo elétrico, e o modelo de Lorentz-Drude foi usado para representar a permissividade complexa das nanoestruturas metálicas. Baseado nesta modelagem matemática, um algoritmo computacional escrito em linguagem C foi desenvolvido. Como exemplo de aplicação e validação do código, dois problemas clássicos de espalhamento eletromagnético de nanopartículas metálicas foram analisados: nanoesfera e nanobarra, onde foram calculadas a resposta espectral e a distribuição do campo próximo. Os resultados obtidos foram comparados com resultados calculados por outros modelos e observou-se uma boa concordância e convergência entre eles. / This work presents the development of a computational algorithm for electromagnetic scattering analysis of isolated plasmonic nanostructures. The tridimensional Method of Moments (MoM-3D) was used to solve the electric field integral equation, and the Lorentz-Drude model was used to represent the complex permittivity of the metallic nanostructures. Based in this model, a computational algorithm written in C language was developed. As example of application and validation of the code, two classical electromagnetic scattering problems of metallic nanoparticles are analyzed: nanosphere and rectangular nanorod, where the spectral response and near-field distributions were calculated. The obtained results were compared with other models and a good agreement and convergence was observed.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-25T16:15:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_PropriedadesMagneticasNonoestruturas.pdf: 13267320 bytes, checksum: 0ed51d1beb416550b4aae1cebc2b4338 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-17T12:38:27Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_PropriedadesMagneticasNonoestruturas.pdf: 13267320 bytes, checksum: 0ed51d1beb416550b4aae1cebc2b4338 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-17T12:38:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_PropriedadesMagneticasNonoestruturas.pdf: 13267320 bytes, checksum: 0ed51d1beb416550b4aae1cebc2b4338 (MD5) Previous issue date: 2008 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho, utilizamos o método de primeiros princípios, RS-LMTO-ASA (“Real Space - Linear Muffin-Tin Orbital - Atomic Sphere Approximation”), baseado na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e implementado para o cálculo de estruturas magnéticas não-colineares, para investigar as propriedades magnéticas de nanoestruturas de metais de transição 3d (Cr, Mn, Fe, Co e Ni) adsorvidas na superfície de Pt(111). Diferentes geometrias como adátomos, dímeros, trímeros, fios lineares e zig-zag foram consideradas e, o tamanho dos aglomerados foi variado de 2 a 7 átomos. Mostramos que os aglomerados de Fe, Co e Ni sobre a superfície de Pt(111), para todas as geometrias simuladas, apresentam um ordenamento ferromagnético. Devido à redução do número de coordenação presente na superfície, os momentos de spin e orbital nos sítios de Fe, Co e Ni, para as diferentes geometrias, mostram-se elevados comparados com os respectivos valores dos momentos destes metais como bulk. Para os glomerados de Cr e Mn mostramos que a interação de troca antiferromagnética entre primeiros vizinhos leva a um ordenamento antiferromagnético colinear no caso de geometrias lineares. No entanto, se o antiferromagnetismo é frustrado por restrição geométrica imposta aos aglomerados pela superfície triangular do substrato, obtém-se um comportamento magnético não-colinear para aglomerados de Cr e Mn sobre a Pt(111). Nossos resultados estão em boa concordância com os resultados experimentais da literatura e com os resultados teóricos obtidos por outros métodos, quando existentes. / In this work we use the first principles RS-LMTO-ASA (“Linear Muffin-Tin Orbital - Atomic Sphere Approximation”) method, based on the Density Functional Theory and implemented to calculate non-collinear magnetic structures, to investigate the magnetic properties of 3d (Cr, Mn, Fe, Co and Ni) nanostructures adsorbed on Pt(111). Different geometries such as adatoms, dimmers, trimmers, linear and zig-zag wires have been considered, with cluster sizes varying between 2 and 7 atoms. The Fe, Co and Ni clusters are found to order ferromagnetically regardless of the cluster geometry. We find enhanced spin and orbital moments at Fe, Co and Ni sites compared to what is found in bulk, which is attributed to the reduced coordination number present at the surface. For Mn and Cr clusters on Pt(111), antiferromagnetic exchange interactions between nearest neighbors are found to cause collinear antiferromagnetic ordering when the geometry allows it. If the antiferromagnetism is frustrated by the cluster geometry, noncollinear ordering is found. The values are in general in good agreement with experiment and other calculations, when available in the literature.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-25T16:01:47Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_PropriedadesMagneticasNanoestruturasAdsorvidas.pdf: 4801609 bytes, checksum: 6603a1be0844e60b119974d5b3017c11 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-17T12:47:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_PropriedadesMagneticasNanoestruturasAdsorvidas.pdf: 4801609 bytes, checksum: 6603a1be0844e60b119974d5b3017c11 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-17T12:47:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_PropriedadesMagneticasNanoestruturasAdsorvidas.pdf: 4801609 bytes, checksum: 6603a1be0844e60b119974d5b3017c11 (MD5) Previous issue date: 2011 / CVRD - Companhia Vale do Rio Doce / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / Neste trabalho, utilizamos o método de primeiros princípios RS-LMTO-ASA (Real Space – Linear Muffin-Tin Orbital - Atomic Sphere Approximation) baseado na Teoria do Funcional da Densidade (DFT - Density Functional Theory) e implementado para o cálculo de estruturas magnéticas não-colineares, para investigar as propriedades magnéticas de nanoestruturas adsorvidas em superfícies metálicas. Consideramos aglomerados com diferentes geometrias e tamanhos como adátomos, dímeros, trímeros, nanofios e nanoestruturas de geometria triangular de Fe, Fe-Co e Fe-Pt adsorvidos sobre a superfície de Pt(111) e tratamos também nanoestruturas de Mn sobre a superfície de Ag(111). Mostramos que os nanofios de Fe-Co sobre a superfície de Pt(111) apresentam um ordenamento ferromagnético. Devido à redução do número de coordenação presente na superfície, os momentos de spin e orbital nos sítios de Fe e Co mostram-se elevados comparados com os respectivos valores dos momentos destes metais como bulk. Analisamos também como estes momentos variam em função da concentração destes elementos nos nanofios. Para os sistemas compostos por nanofios Fe-Pt adsorvidos em Pt(111), mostramos que é possível sintonizar as interações de troca entre os adátomos magnéticos Fe através da introdução de um diferente número de átomos Pt para ligá-los. Por exemplo, a interação de troca entre os adátomos de Fe pode ser consideravelmente aumentada pela introdução de cadeias de Pt que os conectem e tanto configurações ferromagnéticas, antiferromagnéticas ou não-colineares entre os adátomos de Fe podem ser estabilizadas, dependendo da espessura do espaçador Pt. Para os aglomerados Mn sobre a Ag(111) mostramos que a interação de troca entre os sítios de Mn depende não somente da distância entre os átomos, mas também do número de coordenação de cada sítio. Desta forma, verificamos um magnetismo não-colinear nestas nanoestruturas causado tanto por frustração geométrica, quanto pela competição de interações de curto e longo alcance. Nossos resultados estão em boa concordância com os resultados experimentais da literatura e com os resultados teóricos obtidos por outros métodos, quando existentes. / We use the first principles RS-LMTO-ASA (Real Space - Linear Muffin-Tin Orbital - Atomic Sphere Approximation) method, based on the Density Functional Theory and implemented to calculate noncollinear magnetic structures, to investigate the magnetic properties of nanostructures adsorbed on metallic surfaces. We have considered different geometries and sizes such as adatoms, dimers, trimers, nanowires, and nanostructures with triangular geometry of Fe, Fe-Co and Fe-Pt on Pt(111), as well as Mn nanostructures on Ag(111) surface. The Fe-Co nanowires adsorbed on Pt(111) are found to order ferromagnetically regardless of the nanowire size. We find enhanced spin and orbital moments at Fe and Co sites compared to what is found in bulk, which is attributed to the reduced coordination number presented at the surface. We also analyzed how these moments vary as a function of the concentration of these elements at the nanowires. For systems composed by Fe-Pt nanowires adsorbed on Pt(111), our results show that it is possible to tune the exchange interaction between magnetic adatoms (Fe) by introducing a different number of Pt atoms to link them. For instance, the exchange interaction between Fe adatoms can be considerably increased by introducing Pt chains to link them. Moreover, either a ferromagnetic or an antiferromagnetic configuration between magnetic adatoms (Fe) can be stabilized depending on the Pt spacer thickness. Furthermore, even a non-collinear magnetic ordering can be obtained tuned by Pt-mediated atoms. For Mn clusters on Ag(111), the exchange interactions between Mn sites depend not only on the distance between the atoms, but also on the coordination number of each site. Therefore, the non-collinear ordering in these nanostructures is caused not only if antiferromagnetism is frustrated by the cluster geometry, but also by the competition between short and long range exchange interactions. The results obtained are in general in good agreement with experiment and other calculations, when available in the literature.