Esta Tesis Doctoral aporta una visión del diseño, construcción y operación de electrodos de contacto sólido selectivos de iones (SC-ISEs) basados en nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs). Se logra incorporar con éxito MWCNTs como elemento transductor ion-electrón en SC-ISEs. Adicionalmente, se desarrollan nuevos materiales híbridos para la determinación de iones, donde el receptor se encuentra anclado tanto de forma covalente como no covalentes a los MWCNTs. Y finalmente, se introduce una nueva matriz polimérica basada en poli vinil butiral como alternativa a las matrices convencionales basadas en cloruro de polivinilo. / This Doctoral Thesis intends to provide an insight into the design, construction and operation of solid contact ion-selective electrodes (SC-ISEs) based on multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). MWCNTs are used as effective ion-to-electron transducers for SC-ISEs. Additionally, new hybrid materials with the receptor covalent and non-covalent linked to the MWCNTs have been developed for determination of ions. And finally, new polymeric matrix based on poly vinyl butyral is introduced as an alternative to conventional matrixes based on poly(vinyl chloride).

Submitted by Gustavo Caixeta (gucaixeta@gmail.com) on 2017-03-02T17:12:54Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 689563 bytes, checksum: e2931a1fe5aef47ce6a628ab6fad2ba6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-02T17:12:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 689563 bytes, checksum: e2931a1fe5aef47ce6a628ab6fad2ba6 (MD5) Previous issue date: 2013-07-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES, Brasil / In this paper we propose the synthesis of an optical nanosensor for the detection of benzene, chlorinated solvents and melamine, novel nanostructures based on polydiacetylene (PDA) that are formed by monomers 10,12-pentacosadiinóico acid (PCDA) self-organized means amphiphilictriblock composed.The effect of the chemical structure and the balance of hydrophobic and hydrophilic triblock copolymers in colorimetric response (CR) of comparing with PCDA/L64 nanoblends PCDA vesicles in the presence of benzene. The UV-vis electronic spectrum shows that the largest intensity of the light absorbed nanoblend is due to a higher yield of the polymerization reaction of the diacetylene monomers nanoblenda that in the vesicle. Possibly due to the intermolecular interaction between benzene and propylene oxides alter the interaction between propylene oxide and PCDA reducing the rotational barrier of the carbon - carbon PCDA molecules allowing color change from blue to red.The effect of the chemical chlorinated structure of the transition colorimetric nanoblends of PCDA/L64. Showing PCDA/L64 nanosensor sensitivity has the same detection limit for chloroform and carbon tetrachloride, and this value close to 10 mM, therefore to dichloromethane is about 15 times greater than or equal to 150 mM. So this is verified nanosensor not specific for any of these chlorinated compounds may then distinguish a range of concentrations between dichloromethane and two chlorinated solvents.Determined the relative contribution of different intermolecular interactions to transition nanoblendas colorimetric PCDA / triblock caused by interaction with molecules of melamine. Showing that keeping the size of the hydrophobic region and the hydrophilic region growing by comparing nanoblends different copolymers, it is verified that the minimum concentration needed for melamine maximum occurs colorimetric transition remains the same, thus the colorimetric transition starts at concentrations melamine under nanostructures higher hydrophilic regions.This new nanosensor was efficient in detecting melamine which is known as a major adulterant of food and organic molecules of high environmental interest. / En este trabajo se propone la síntesis de un nanosensor óptico para la detección de benceno, solventes clorados y melamina, partiendo de nuevas nanoestructuras de polidiacetileno (PDA) que son constituidas por monómeros de ácido 10,12- pentacosadiinóico (PCDA) auto-organizados en medios anfifílicoscompuestos por copolímeros tribloque. Se Investigó el efecto de la estructura química y del balance hidrofóbico e hidrofílico de los copolímeros tribloques en la respuesta colorimétrica (RC) de las nanoblendas PCDA/copolímero tribloque comparándolas con vesículas de PCDA en presencia de benceno. El espectro electrónico ultravioleta- visible muestra que la mayor intensidad de luz absorbida es de la nanoblenda, debido a un mayor rendimiento de la reacción de polimerización de los monómeros de diacetileno en la nanoblenda que en la vesícula. Posiblemente por la interacción intermolecular entre benceno y óxido de propileno alteran la interacción entre óxido de propileno y PCDA reduciendo así la barrera rotacional de los enlaces carbono – carbono de las moléculas de PCDA permitiendo así el cambio de coloración de azul para rojo. Se determinó el efecto de la estructura química de compuestos clorados sobre la transición colorimétrica de las nanoblendas de PCDA/L64. Mostrando que la sensibilidad del nanosensor PCDA/L64 posee el mismo límite de detección para el cloroformo y tetracloruro de carbono, siendo este valor próximo a 10 mmol L -1 , por lo tanto para diclorometano es aproximadamente 15 veces mayor igual a 150 mmolL -1 . Se verifica así que este nanosensor no es específico para ninguno de estos compuestos clorados, pudiendo distinguir un intervalo de concentraciones entre diclorometano y los otros dos solventes clorados. Se determinóla contribución relativa de las diferentes interacciones intermoleculares para la transición colorimétrica de las nanoblendas PCDA/copolímero tribloque causada por interacción con moléculas de melamina. Confirmando que manteniendo el tamaño de la región hidrofóbica y aumentando la región hidrofílica, comparando nanoblendas de copolímeros diferentes, se verifica que la concentración mínima de melamina necesaria para que ocurra la máxima transición colorimétrica permanece igual, por lo tanto la transición colorimétrica se inicia en concentraciones menores de melamina para nanoestructuras con regiones hidrofílicas mayores.Este nuevo nanosensor se mostró eficiente en la detección de melamina que es conocida como un importante adulterante de productos alimenticios y en moléculas orgánicas de alto interés ambiental.

Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-05-21T18:37:24Z No. of bitstreams: 1 2017_NatáliaCarolinaSilvaGomes.pdf: 9561189 bytes, checksum: d87ab7da650ee2d05e692043b292d4fd (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-05-21T18:37:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_NatáliaCarolinaSilvaGomes.pdf: 9561189 bytes, checksum: d87ab7da650ee2d05e692043b292d4fd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-21T18:37:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_NatáliaCarolinaSilvaGomes.pdf: 9561189 bytes, checksum: d87ab7da650ee2d05e692043b292d4fd (MD5) Previous issue date: 2018-05-21 / O gás natural é um hidrocarboneto proveniente da decomposição da matéria orgânica pela ação de bactérias anaeróbicas a grandes profundidades e altas temperaturas. É responsável por 20% da geração de energia mundial atualmente, o que prova a sua importância para o setor energético. O gás metano é o principal constituinte do gás natural, podendo chegar a representar até 97% da sua composição. Por ser um grande poluente e um dos gases que mais contribuem para o efeito estufa no planeta, o gás metano tem sido o assunto de muitos debates que envolvem riscos ao meio ambiente. Muitos desses riscos são relacionados às emissões fugitivas em gasodutos, os quais são tubulações que realizam o transporte de gás natural que parte da indústria petrolífera e chega aos clientes residenciais e industriais finais. Tais emissões caracterizam o principal tipo de emissão de gás natural gerada pela indústria petrolífera. Como o metano é um gás altamente inflamável, as emissões fugitivas de gás natural colocam em risco a vida das pessoas que trabalham na indústria do petróleo e que moram em regiões atravessadas pelos gasodutos. Por isso, nos últimos anos, a demanda por sensores de gás que consigam operar de forma mais eficiente, confiável e com menos custos para detectar emissões fugitivas de gás natural em gasodutos aumentou significativamente. Óxidos semicondutores de estanho atuam como uma importante e atraente base para classes de sensores de gás. Com isso, muitas pesquisas recentes têm abordado temas relacionados à melhoria de desempenho de sensores desse tipo, tais como: propriedades dos óxidos semicondutores, redução ao tamanho nanométrico dos óxidos semicondutores, dopagem de óxidos semicondutores com elementos químicos específicos, entres outros. A partir disso, neste trabalho, foram confeccionados cinco filmes finos de dióxido de estanho dopados com o elemento ferro em cinco diferentes concentrações estequiométricas e um filme fino de dióxido de estanho sem dopagem. O objetivo da confecção dos filmes finos foi aplicá-los como nanosensores do gás metano. Todos esses filmes finos foram depositados durante duas horas sobre substratos de vidro através do uso da técnica de pulverização catódica. Para a produção de cada um desses filmes, primeiramente, foram feitas seis ligas metálicas de Sn e Sn/Fe, usando um forno de arco. A liga composta somente por estanho foi utilizada para a fabricação do filme de SnO2 não dopado, enquanto que as outras cinco ligas compostas por estanho e ferro foram usadas para a produção dos filmes de SnO2 dopados com ferro. Além disso, foram realizadas caracterizações estruturais, óticas, morfológicas e magnéticas dos filmes através dos métodos de Difratometria de Raios-X, Espetrofotometria no Ultravioleta e Visível, Microscopia Eletrônica de Varredura, Microscopia de Força Atômica e Medições Magnéticas. Tais métodos possibilitaram o estudo das propriedades dos filmes finos. Em seguida, foram feitos testes de sensores para o gás metano no interior de uma câmara fechada a uma temperatura de 200°C. Tais testes permitiram a medição da resistência elétrica de cada filme aplicado como nanosensor em função do tempo, na presença de uma mistura gasosa contendo gás metano e na presença do ar atmosférico. As caracterizações morfológicas evidenciaram a presença dos filmes finos depositados sobre os substratos de vidro. As caracterizações estruturais mostraram a formação de uma única fase correspondente à estrutura cristalina do dióxido de estanho. As caracterizações óticas permitiram encontrar o valor do gap de energia de cada filme fino, sendo que cada valor encontrado se aproximou do respectivo valor encontrado na literatura para o sólido cristalino de dióxido de estanho. As medições magnéticas mostraram a coexistência dos comportamentos paramagnéticos e ferromagnéticos nos filmes finos com dopagem de ferro. Os testes de sensores de gás permitiram verificar a influência da dopagem do ferro no desempenho dos nanosensores de dióxido de estanho. Os resultados dos testes indicaram que o filme fino de SnO2 dopado com 5% de ferro teve uma melhora significativa na resposta como nanosensor do gás metano, em comparação aos outros filmes finos de SnO2 produzidos, não dopados e dopados com ferro. Logo, é possível concluir que a dopagem com ferro a partir dessa concentração tem importante influência na melhoria do desempenho dos filmes finos de SnO2 como nanosensores do gás metano. / Natural gas is a hydrocarbon derived from the decomposition of organic matter by the action of anaerobic bacteria at great depths and high temperatures. It accounts for 20% of the global energy generation nowadays, a fact which proves its importance to the world's energy sector. Methane gas is the main constituent of natural gas and accounts for up to 97% of its composition. It has been the subject of many debates that involve risks to the environment because it is a major pollutant and one of the gases that most contribute to the greenhouse effect on the planet. Many of those risks are related to fugitive emissions from gas pipelines. These pipelines transport natural gas from the oil industry to residential and industrial final customers. Fugitive emissions of natural gas endanger the people’s life who work in the oil industry and people who live in the regions crossed by pipelines. That is why the demand for gas sensors that can operate efficiently, reliably and with less cost to detect fugitive emissions from gas pipelines has significantly increased in the last years. Tin oxide semiconductors act as an important and attractive base for gas sensors. Then, many recent researches has been devoted to topics related to the performance improvement of this type of sensors such as: the semiconducting oxides properties, size reduction of semiconducting oxide to a nanometric scale, doping of semiconducting oxides with specific chemical elements, etc. In this work, six thin films of tin dioxide were deposited to test the methane gas sensing response. Five of these films were doped with iron at five different stoichiometric concentrations. The sixth film was an undoped sample. All these thin films were deposited on glass substrates during two hours using the sputtering technique. The purpose of making thin films was to apply them as methane gas nanosensors. The targets used for the films deposition were alloys of Sn/Fe with specific stoichiometry previously fabricated in an arc furnace. Pure tin was used for the fabrication of the undoped SnO2 (intrinsic) film while the other five Sn/Fe alloys were used for the production of iron doped SnO2 film. In addition, the structural, optical, morphological and magnetic characterization of the films were carried out using the following methods: X-ray Diffraction, Ultraviolet and Visible Spectrophotometry, Scanning Electron Microscopy, Atomic Force Microscopy and Magnetic Measurements. The study of thin films properties was based on the results of these methods. Subsequently, tests were performed using methane gas and thin films inside a closed chamber at a temperature of 200°C. These tests consist in measuring the electrical resistance of each film as a function of time in the presence of atmospheric air and the methane gas. The morphological characterization evidenced the presence of the films deposited on the glass substrates. The structural characterization showed the formation of a single phase corresponding to the tin dioxide crystalline structure. The optical characterization indicated the energy gap value of each thin film. These values found experimentally are close to the theoretical values for the tin dioxide crystalline solid. Magnetic measurements showed the coexistence of paramagnetic and ferromagnetic behavior in iron doped films. The gas sensor tests verified the influence of iron doping on tin dioxide nanosensors performance. The general results indicated the SnO2 film doped with 5% iron had a significant improvement in the response to the methane gas in comparison to films with other Fe concentration (0% to 4%). Therefore, it is possible to conclude the 5% iron doping has an important influence on the performance of SnO2 thin films as methane gas nanosensors.

Os filmes moleculares constituídos por complexos polipiridínicos de rutênio, clusters trigonais de acetato de rutênio e porfirinas polimetaladas, tem sido investigados de forma sistemática, proporcionando uma ampla variedade de interfaces funcionais, para uso em dispositivos eletrônicos, sensores, células electrocatalíticas e de fotoconversão de energia. Tais filmes tem sido gerados por meio de métodos conhecidos como dip coating, drop casting, e deposição química/eletroquímica, apresentando aspectos morfológicos extremamente ricos, os quais foram investigados nesta tese, por meio de microscopia de varredura de sonda. Estudos de microscopia de força atômica foram dirigidos para os filmes moleculares gerados por dip coating. As imagens foram analisadas com bons resultados através do Programa da Gwyddion, permitindo a avaliação dos parâmetros de rugosidade envolvidos nas formas e distribuição dos grãos superficiais. Os filmes obtidos por drop casting foram investigados por meio da microscopia de força atômica, MACMode, apresentando uma grande variedade morfológica, associada principalmente com o processo de dewetting, sob a influência de interações moleculares específicas. A eletropolimerização dos complexos foi monitorada por meio de AFM condutivo, permitindo sondar as características condutoras dos filmes poliméricos. Filmes de DNA e nanopartículas magnéticas ancoradas sobre superfície de ouro foram investigados através de AFM MACMode, e AFM magnético, respectivamente. Finalmente, uma nova abordagem de sondas ultrassensitivas, foi explorada através da imobilização de nanopartículas magnéticas sobre MACLevers, ampliando os limites de detecção gravimétrica até sub-picograma. / Molecular films constituted by ruthenium polypyridine complexes, triangular ruthenium acetate clusters, and polymetallated porphyrins have been systematically investigated, providing a wide range of functional interfaces for electronic devices, sensors, photoconversion and electrocatalytical cells. Such films have been generated by dip coating, drop casting and electrochemical deposition, displaying very rich morphological aspects, which have been investigated by means of scanning probe microscopy. AFM studies have been carried out for the molecular films generated by dip coating. The images were successfully analysed using the Gwyddion software, allowing the evaluation of the rugosity parameters determining the grain shapes and distribution over the films. The films obtained by drop casting have been investigated by means of MACMode SFM, exhiting a wide variety of morphologies, mainly associated with the dewetting of the samples, under the influence of specific molecular interactions. Electropolymerization of molecular complexes have been monitored by SFM techniques, including the electroconducting mode to probe the conductivity of the polymeric films. Gold anchored films of DNA and magnetic nanoparticles have also been successfully investigated by MACMode SFM and magnetic SFM techniques, respectively. Finally, a new approach for ultra-sensitive probes, based on the immobilization of magnetic nanoparticles onto the MACLevers has been devised, allowing the detection of sub-picogram amounts of analytes

Os filmes moleculares constituídos por complexos polipiridínicos de rutênio, clusters trigonais de acetato de rutênio e porfirinas polimetaladas, tem sido investigados de forma sistemática, proporcionando uma ampla variedade de interfaces funcionais, para uso em dispositivos eletrônicos, sensores, células electrocatalíticas e de fotoconversão de energia. Tais filmes tem sido gerados por meio de métodos conhecidos como dip coating, drop casting, e deposição química/eletroquímica, apresentando aspectos morfológicos extremamente ricos, os quais foram investigados nesta tese, por meio de microscopia de varredura de sonda. Estudos de microscopia de força atômica foram dirigidos para os filmes moleculares gerados por dip coating. As imagens foram analisadas com bons resultados através do Programa da Gwyddion, permitindo a avaliação dos parâmetros de rugosidade envolvidos nas formas e distribuição dos grãos superficiais. Os filmes obtidos por drop casting foram investigados por meio da microscopia de força atômica, MACMode, apresentando uma grande variedade morfológica, associada principalmente com o processo de dewetting, sob a influência de interações moleculares específicas. A eletropolimerização dos complexos foi monitorada por meio de AFM condutivo, permitindo sondar as características condutoras dos filmes poliméricos. Filmes de DNA e nanopartículas magnéticas ancoradas sobre superfície de ouro foram investigados através de AFM MACMode, e AFM magnético, respectivamente. Finalmente, uma nova abordagem de sondas ultrassensitivas, foi explorada através da imobilização de nanopartículas magnéticas sobre MACLevers, ampliando os limites de detecção gravimétrica até sub-picograma. / Molecular films constituted by ruthenium polypyridine complexes, triangular ruthenium acetate clusters, and polymetallated porphyrins have been systematically investigated, providing a wide range of functional interfaces for electronic devices, sensors, photoconversion and electrocatalytical cells. Such films have been generated by dip coating, drop casting and electrochemical deposition, displaying very rich morphological aspects, which have been investigated by means of scanning probe microscopy. AFM studies have been carried out for the molecular films generated by dip coating. The images were successfully analysed using the Gwyddion software, allowing the evaluation of the rugosity parameters determining the grain shapes and distribution over the films. The films obtained by drop casting have been investigated by means of MACMode SFM, exhiting a wide variety of morphologies, mainly associated with the dewetting of the samples, under the influence of specific molecular interactions. Electropolymerization of molecular complexes have been monitored by SFM techniques, including the electroconducting mode to probe the conductivity of the polymeric films. Gold anchored films of DNA and magnetic nanoparticles have also been successfully investigated by MACMode SFM and magnetic SFM techniques, respectively. Finally, a new approach for ultra-sensitive probes, based on the immobilization of magnetic nanoparticles onto the MACLevers has been devised, allowing the detection of sub-picogram amounts of analytes

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2015. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2015-05-26T15:38:46Z No. of bitstreams: 1 2015_ChristianeRibeiroJanner.pdf: 3587734 bytes, checksum: 6494e7c26c43ea25cd5467838b18e9b9 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2015-05-27T12:18:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_ChristianeRibeiroJanner.pdf: 3587734 bytes, checksum: 6494e7c26c43ea25cd5467838b18e9b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-27T12:18:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_ChristianeRibeiroJanner.pdf: 3587734 bytes, checksum: 6494e7c26c43ea25cd5467838b18e9b9 (MD5) / Para o melhor aproveitamento da biomassa na produção de etanol lignocelulósico, a xilose, principal açúcar que compõe a hemicelulose, poderia ser fermentada juntamente com a glicose. No processo fermentativo, o micro-organismo mais utilizado é a levedura Saccharomyces cerevisiae, uma excelente produtora de etanol. Contudo, esta levedura não é capaz de fermentar pentoses, como a xilose. Embora já tenham sido desenvolvidas linhagens recombinantes que são capazes de metabolizar xilose, o processo ainda não é eficiente, sendo uma das limitações o transporte deste açúcar, que é realizado por meio de transportadores de hexose. Para analisar o influxo de xilose e assim verificar a afinidade de transportadores capazes de realizar a internalização deste açúcar, foi construído um nanosensor baseado na proteína periplasmática XBP (Xylose Binding Protein) e em proteínas fluorescentes. Assim, a XBP foi fusionada e flanqueada por duas variantes da GFP (Green Fluorescent Protein), a eCFP (Cyan Fluorescent Protein) e a Vênus (Yellow Fluorescent Protein), cujos espectros de emissão e excitação, respectivamente, são sobrepostos, permitindo assim a ocorrência do FRET. Alterações neste fenômeno podem ser mensuradas, permitindo o monitoramento de moléculas com resolução espacial e temporal in vivo e de mudanças conformacionais de proteínas associadas à interação de um ligante. Além disso, foi construída uma versão truncada do nanosensor, portando uma deleção na XBP para monitorar o processo de ligação do açúcar à proteína, mediante uma alteração mais expressiva do FRET. Primeiramente foram realizados estudos de modelagem a fim de verificar se o nanosensor apresentaria uma estrutura que favoreceria o FRET. Com a sequência definida, o gene foi sintetizado e posteriormente, foi realizada uma deleção de 69 pb no domínio de ligação à xilose por meio de PCR. Os dois genes codantes para o nanosensor intacto e truncado foram expressos em Escherichia coli. Após a purificação de ambas as proteínas por meio de cromatografia de afinidade, verificou-se ocorrência do FRET por ensaios de fluorimetria para os dois nanosensores. O nanosensor intacto exibiu uma Kd por xilose de aproximadante 3,41 μM a 25 ºC enquanto que o nanosensor truncado apresentou uma Kd de aproximadamente 0,97 μM na mesma temperatura, possuindo este maior afinidade pelo açúcar que o nanosensor intacto. Para este também foram calculados os parâmetros termodinâmicos da interação, a qual exibiu um H de aproximadamente 13 kcal/mol, S de 68 cal/mol.K e G de -7 kcal/mol. Estes valores indicam que a interação é espontânea, entropicamente guiada e favorecida por interações hidrofóbicas. Ensaios de especificidade do nanosensor intacto demonstraram que este também possui afinidade pelos açúcares xilulose (Kd de 0,24 μM) e xilitol (Kd de 0,31 μM). A expressão do nanosensor intacto em Saccharomyces cerevisiae revelou que os fluoróforos encontram-se funcionais no citoplasma da célula, porém não foi verificada a ocorrência do FRET, sendo necessária a otimização do ensaio in vivo. _______________________________________________________________________ ABSTRACT / Xylose, a highly abundant pentose present in hemicellulose, can be fermented along with glucose to improve harnessing of biomass to produce lignocellulosic ethanol. The yeast Saccharomyces cerevisiae is widely used in fermentative processes but is unable to use pentoses. Although strains that metabolize xylose had already been developed, the process remains inefficient. One bottleneck is the uptake of this sugar, since this is carried out by hexose transporters. Hence, studies on xylose transport are of utmost interest. In order to analyze the xylose uptake and therefore evaluate the affinity of sugar transporters, a nanosensor was built based on XBP (Xylose Binding Protein) fused to two variants of GFP (Green Fluorescent Protein), the eCFP and the eYFP, whose emission and excitation spectra, respectively, are overlapped, allowing the occurrence of FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer). Modifications in this phenomenon can be measured, which enables molecules monitoring of conformational changes in proteins, which is associated with a binding event. Besides, a new version of the nanosensor was constructed by PCR, which contains a deletion in XBP in order to evaluate if there is an increase in FRET efficiency. First of all, modelling studies were performed to verify if the nanosensor would present a tridimensional structure that enables the FRET occurrence. Then, the encoding genes for both nanosensors were expressed in Escherichia coli. Following the protein purification of both nanosensors by affinity chromatography, the occurrence of FRET was checked by fluorimetric assays. The intact nanosensor exhibited a Kd of 3,41 μM at 25 ºC, while the truncated nanosensor exhibited 0,97 μM for Kd at the same temperature, demonstrating that the last one has more affinity for xylose than the intact nanosensor. For this, the thermodynamics parameters of the interaction were calculated, which exhibited a H of 13 kcal/mol, S of 68 cal/mol and a G of -7 kcal/mol. These values indicated that the interaction is spontaneous, driving by entropy and favored by hydrophobic interactions. Also, specificity assays for intact nanosensor showed that it has affinity for xylulose (Kd of 0,24 μM) and xylitol (Kd of 0,31 μM). The expression of the intact nanosensor in Saccharomyces cerevisiae showed that the fluorophores are functional, but occurrence of FRET was not observed, being necessary the optimization of the in vivo assay.

Made available in DSpace on 2018-06-27T18:56:13Z (GMT). No. of bitstreams: 3 Rochele Cristine Aymay Bevilaqua.pdf: 4584354 bytes, checksum: 395258de907af3f78f22cdd57483ea53 (MD5) Rochele Cristine Aymay Bevilaqua.pdf.txt: 183116 bytes, checksum: 85dded0e1a86682707a6ccf16e494abd (MD5) Rochele Cristine Aymay Bevilaqua.pdf.jpg: 3219 bytes, checksum: b175371ca0df47f8e821438052396b10 (MD5) Previous issue date: 2010-08-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, we study nanostructures through first principles calculations based on the Density Functional Theory to use as gas sensors. At first, the proposal is based on the study of carbon nanotubes filled with iron oxides, particularly hematite and magnetite, for interaction with O2, N2 and CO2. Based on the analysis of electronic properties of semiconductors tubes with different diameters SWNT (8,0), (10,0) e (13,0) is verified that gases cause changes in al cases, making them as potential candidates to detect gases on the environment. In addition to these carbon-based nanostructures to serve as nanosensores, a second proposal was raised: the use of biomolecules as gas sensor. We chose the chlorophyll a and pheophytin a (a derivative without a magnesium atom in its structure) as an economically favorable alternative due to its low cost and easy to obtain. In fact, these pigments proved to be good sensor devices because the modest binding energy (-0.20 eV to -0.13 eV chlorophyll a to pheophytin a) that indicate a physical interaction with the gases O2, N2 and CO2. So it s possible to say that we can use both of systems carbon nanotubos filled iron oxides and chlorophyll a and its derivative as filters or gas sensors since the removal of gases from these nanostructures can occur easily making them reusable. / Nesta dissertação, estudaram-se nanoestruturas para sensoriamento de gases por meio de cálculos de primeiros princípios baseados na Teoria do Funcional da Densidade. Primeiramente, a proposta se baseia no estudo de nanotubos de carbono preenchidos com óxidos de ferro, em particular a hematita e a magnetita, para interação com O2, N2 e CO2. Em todos os sistemas estudados utilizaram-se tubos semicondutores de diferentes diâmetros. Através da análise de propriedades eletrônicas, verificou-se que os gases ocasionam alterações nos nanotubos de carbono, tornado-os potenciais candidatos para detecção de gases no meio ambiente. Além dessas nanoestruturas baseadas em carbono para servir como nanosensores, uma segunda proposta foi levantada: a utilização de biomoléculas. Optou-se, então, pelo uso de porfirinas, em especial pela clorofila a e a feofitina a, como uma alternativa economicamente favorável devido ao seu baixo custo e fácil obtenção. De fato, esses pigmentos apresentaram-se como bons dispositivos sensores em razão das energias de ligação (-0,20 eV para a clorofila a e -0,13 eV para a feofitina a) que indicam uma interação física com os gases O2, N2 e CO2. Portanto, os resultados obtidos sugerem que essas nanoestruturas nanotubos de carbono preenchidos com óxidos de ferro e a clorofila a e seu derivado podem ser utilizadas como nanosensores efetivos de gases uma vez que a detecção dessas moléculas pode ser facilmente efetuada sem prejudicar a reutilização desses sistemas.

Orientador: Mônica Alonso Cotta / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-17T22:17:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NietoGonzalez_Luis_D.pdf: 3428571 bytes, checksum: 13775c720d8ebcf8c855b532ae715b49 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho estudamos os mecanismos de crescimento durante a epitaxia por feixe químico de nanoestruturas III-V baseadas no sistema InAs/InP. Particularmente, foram estudados nanofios e ilhas de InAs sobre uma camada buffer InP(001) e nanofios de InAs sobre uma matriz de InGaAs/InP (com mesmo parâmetro de rede). Apresentaremos, nesta tese, as diferenças e similaridades destes sistemas quanto a condições de crescimento, distribuição de tamanho, forma e os efeitos de volume da camada de InGaAs sobre as nanoestruturas de InAs quando comparadas ao sistema InAs/InP. Nossa escolha do InGaAs/InP como camada buffer para a nucleação dos fios de InAs, foi feita porque facilitaria a utilização deste sistema em diversas aplicações, proporcionando maior flexibilidade no desenho dos dispositivos. Por outro lado, este material abre a possibilidade de controlar as características das nanoestruturas através das propriedades de bulk e superficiais da liga ternária InGaAs. Além disso, ligas ternárias podem exibir efeitos de volume que afetam suas propriedades superficiais. Estes fenômenos podem afetar a nucleação dos fios quânticos e por isso foram objeto de nosso estudo. Para isso utilizamos e correlacionamos medidas in situ de difração de elétrons de alta energia (RHEED), microscopia de força atômica (AFM) e eletrônica de transmissão (TEM), com os resultados obtidos por difração de raios X com incidência rasante (GIXD). Verificamos, deste modo, tanto a influência das condições de crescimento, como o comportamento da relaxação da energia elástica nas nanoestruturas. Com todos estes resultados mostramos como acontece a evolução da deformação nos nanofios e pontos quânticos de InAs/InP e como acontecem as transições de forma entre estes dois tipos de nanoestruturas, em função das condições de crescimento e tipo de superfície do substrato utilizado. Mostramos, também que a introdução de um composto ternário (InGaAs) entre o InAs e o InP não afeta significativamente a forma e tamanho das nanoestruturas quando comparadas ao caso InAs/InP. Em particular, a interdifusão gerada por variações locais da composição na camada buffer em nanofios de InAs pode ser minimizada através de mudanças nas condições de crescimento do InGaAs / Abstract: In this work we study the growth mechanisms of III-V nanostructures by chemical beam epitaxy (CBE) based on the InAs/InP materials system. Particularly, nanowires and nanodots of InAs on InP (001) and InAs nanowires on InGaAs/InP (lattice matched) buffer layers were studied. The differences and similarities of these systems are presented in this text, as a function of growth conditions, size distribution, as well as the bulk effects of the InGaAs layer on InAs nanostructures when compared to the InAs/InP system. Our choice of InGaAs/InP buffer layer for InAs nanowire nucleation was due to the possible use of this system in many applications, providing greater flexibility in device design. Furthermore, this material opens up the possibility of controlling nanostructures characteristics through bulk and surface properties of the InGaAs ternary alloy. In other hand, ternary alloys may present volume effects that affect their surface properties. These phenomena can affect quantum wires nucleation and thus became one of the subjects of our study. With these goals in mind, we have correlated in situ high-energy electrons diffraction (RHEED) measurements, atomic force microscopy (AFM) and transmission electron microscopy (TEM) images with the results obtained by grazing incidence X-ray diffraction (GIXD). We report here the influence of the growth conditions on nanostructure shape as well as the behavior of elastic energy relaxation within the nanostructures. Our results show how the evolution of deformation within InAs/InP nanowires and quantum dots occur and how the shape transition between these two types of nanostructures depend on the growth conditions and the substrate surface type used. We also show that the introduction of a ternary compound (InGaAs) between InAs and InP does not significantly affect the shape and size of nanostructures as compared to the InAs / InP case. In particular, the interdifusion generated in InAs nanowires by local variations in the buffer layer composition can be minimized through changes in InGaAs growth conditions / Doutorado / Estrutura de Líquidos e Sólidos; Cristalografia / Doutor em Ciências