Submitted by Biblioteca do Instituto de Física (bif@ndc.uff.br) on 2017-03-16T19:07:51Z No. of bitstreams: 1 tese.pdf: 3186822 bytes, checksum: 17977ce99830b64cd6823b010df0d542 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-16T19:07:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese.pdf: 3186822 bytes, checksum: 17977ce99830b64cd6823b010df0d542 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Apresentamos estudos feitos para sistemas com N férmions interagentes sobre uma superfície cilíndrica. Usamos modelos efetivos não relativísticos e relativísticos baseados em teoria de campos para investigar, do ponto de vista de uma aproximação de campo médio, as energias de tais sistemas. Usamos interações de contato para descrever sua dinâmica. Este fato permite que se obtenha grande parte dos resultados dos modelos de forma analítica. A parametrização é feita para reproduzir experimentalmente a função trabalho experimental do grafeno e se presta à obtenção das funções trabalho de nanotubos de carbono assim como também calcular a abertura de gaps em nanofitas de carbono. Nossos resultados para abertura de gaps em nanofitas de carbono - GNRs são comparados com dados experimentais da literatura, assim como também com resultados obtidos através de métodos teóricos baseados no funcional densidade (DFT). Nosso modelo apresenta bons resultados para nanofitas com larguras acima de 10 nm, mostrando-se como uma opção simples baseada em interação efetiva. No final é apresentado um estudo preliminar e prospectivo que pretende estender os modelos mencionados para temperatura finita. / Some properties of an interacting N-fermion system on a cylindrical surface focusing in the quantum mechanical size effects of the ground-state observables are presented. The nonrelativistic as well as the relativistic approaches we use are based on field theory in which point-coupling fermionic fields gives the dynamics of the system. This effective zero-range two-fermion interaction allows an analytical Hartree-Fock approach. The parametrization is done in order to reproduce experimentally the graphene work function. The models are extended to describe carbon nanotube work functions as well as, in the relativistic case, the dynamical gap generation in graphene nanoribbons. Our results are compared with experimental data and with theoretical results obtained from sophisticated density functional calculations as well. Finally we present a preliminar and prospective study which intends to extend the previous models to finite temperature.

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:13:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3113_1.pdf: 4832210 bytes, checksum: b68ee8eea631e7317ec09c0f8f995567 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Universidade Federal Rural de Pernambuco / Nanopartículas magnéticas de Fe3O4 foram sintetizadas através do método da precipitação a partir de uma solução aquosa de sulfato ferroso, sob ultrassom. Um planejamento fatorial 23 em duplicata foi desenvolvido para determinar as melhores condições de síntese e obter o menor tamanho de cristalito. As condições selecionadas foram: freqüência do ultrassom de 593 kHz durante 40 min em 1,0 mol L-1 de hidróxido de sódio. Foi obtido tamanho médio do cristalito da ordem de 25 nm. A fase cristalina obtida foi identificada por difratometria de raios-X (DRX) como sendo a magnetita. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou partículas polidispersas com dimensões em torno de 57 nm, enquanto a microscopia eletrônica de transmissão (MET) revelou um diâmetro médio das partículas em torno de 29 nm, na mesma ordem de grandeza do tamanho de cristalito determinado com a equação de Scherrer. Estas nanopartículas magnéticas foram utilizadas para a obtenção de nanocompósitos com polianilina (PAni). O material foi preparado sob exposição à luz ultravioleta (UV) ou sob aquecimento, a partir de dispersões das nanopartículas em solução ácida de anilina. Ao contrário de outras rotas sintéticas reportadas na literatura, esta nova rota não faz uso de um agente oxidante adicional. Análises de DRX mostraram o surgimento de uma segunda fase cristalina em todos os compósitos de PAni-Fe3O4, a qual foi indexada como goetita. Além disso, o tamanho de cristalito diminui quase 50% em função do aumento do tempo de síntese. Esta diminuição de tamanho sugere que as nanopartículas são consumidas durante a síntese. A análise termogravimétrica mostrou que a quantidade de polianilina aumenta com o aumento do tempo de síntese. A condutividade elétrica dos nanocompósitos foi de cerca de 10-5 S cm-1, aproximadamente uma ordem de grandeza mais alta que para a magnetita pura. A condutividade variou com a quantidade de PAni presente no sistema, sugerindo que as propriedades elétricas dos nanocompósitos podem ser ajustadas de acordo com a sua composição. Sob a aplicação de um campo magnético externo os nanocompósitos apresentam histerese a temperatura ambiente, característica de materiais ferromagnéticos. A magnetização de saturação (MS) observada para a magnetita pura foi cerca de 74 emu/g. Para os nanocompósitos PAni-Fe3O4, MS variou de aproximadamente 2,0 a 70 emu/g de acordo com as condições de síntese. Isto sugere que a composição do material também pode ser usada para controlar suas propriedades magnéticas. Um nanocompósito de PAni-Fe3O4-Quitosana foi obtido a partir de uma mistura das nanopartículas de Fe3O4 com uma solução de anilina e uma solução ácida de quitosana exposta à UV. O uso da quitosana permitiu a obtenção de filmes contendo PAni e nanopartículas de Fe3O4, as quais apresentaram diâmetro médio da ordem de 5 nm. A ausência de histerese nas medidas de magnetização indicou que o material possui características superparamagnéticas. A pirólise de misturas de PAni sintetizada quimicamente e nanopartículas de Fe3O4 foi utilizada para produzir materiais carbonáceos porosos. Morfologias fibrilares foram observadas por MEV e MET. Resultados mostraram que o material é mesoporoso (diâmetro de poro de 2 a 50 nm), com áreas superficiais de BET entre 200 e 400 m2/g

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work we have performed the study of the single vacancy and the induced vacancy in carbon nanotubes by first-principles calculations using the SIESTA code, which solves the Kohn-Sham equations via the local density approach. The induced vacancy formation process was simulated by force application which is enough to break the chemical bonds between a carbon atom and its neighbourhood atoms creating a tube with a vacancy and one carbon atom. This study was done for the (8,O) and (13,O) carbon nanotubes. Concerning the eletronic properties, we have studied the gap modification and the band structures. The tube with a single vacancy presents an unoccupied leve1 inside the gap, associated with the vacancy, an the tube with a induced vacancy present two unoccupied levels inside at the gap, associated with the atom and the vacancy. The formation energies for the single vacancy and the induced vacancy, are 5.96 eV and 5.99 eV, respectively, for the (8,O) tube. For the (13,O) tube the corresponding formation energies are 6.26 eV and 6.48 eV. In order to elucidate the intensity and the order o£ the bonds breaking we have studied the applied forces versus displacement of the atom and an analisys o£ the charge densities at the region where the force is applied is presented. This study allow us to conclude that the chemical bond along the tube axis is broken before the others and a 15nN force is necessary. / Neste trabalho, apresentamos o estudo de vacância simples e vacância induzida em nanotubos de carbono utilizando cálculos de primeiros princípios com o código computacional SIESTA, o qual resolve de forma auto-consistente as equações de Kohn-Sham via a aproximação da densidade local para o termo de exchangecorrelação. O processo de formaqio de vacância induzida foi simulado.via a aplicação de forças capazes de gerar o rompimento das ligações químicas entre um átomo de carbono e seus vizinhos mais próximos, gerando ao final o tubo com vacância e um átomo de carbono separado. Este estudo foi realizado usando os nanotubos de carbono (8,O) e (13,O). Do ponto de vista das propriedades eletrônicas, determinamos neste trabalho como modifica-se o gap dos semicondutores e as respectivas estruturas de bandas. O tubo com vacância simples apresenta um nível desocupado dentro do gap, associado com a vacância, e o tubo com a vacância induzida, apresenta dois níveis desocupados no gap, associados ao átomo e à vacância. As energias de formaçáo obtidas para a vacância simples e para a vacância induzida utilizando o tubo (8,O) foi de 5.96 eV e 5.99 eV, respectivamente. Para o tubo (13,O) as energias de formação obtidas foram de 6.26 eV e 6.48 eV. Para elucidar a intensidade e a ordem de rompimento das ligações fizemos o estudo da força aplicada versus deslocamento do átomo e analisamos a densidade de carga na região de aplicação da força. Este estudo permite concluirmos que a ligação ao longo do eixo do tubo rompe antes que as demais, isto para forças da ordem de 15 nN.

Doctor en Química / Los electrodos basados en nanotubos de carbono como material electródico, tienen múltiples ventajas; su bajo costo, buena conductividad eléctrica, un amplio rango de potencial, presentan actividad electro-catalítica muchas reacciones redox, y tienen relativa inercia electroquímica. Además, los electrodos preparados con nanotubos de carbono se pueden modificar agregando a los nanotubos, diferentes compuestos, con el objetivo de obtener lo que se conoce como un electrodo modificado. En general, el principal problema en la utilización de nanotubos de carbono, está en obtener una buena dispersión de nanotubos que permita preparar electrodos reproducibles. En el desarrollo de esta tesis se ha encontrado que la utilización de 1,3-dioxolano permite preparar dispersiones de nanotubos estables y reproducibles. El uso de este solvente presenta muchas ventajas; menor tiempo en la preparación de los electrodos, electrodos reproducibles y reutilizables. Se ha desarrollado una metodología que nos permite estudiar el comportamiento voltamétrico de compuestos poco solubles encapsulados en el electrodo modificado, sin la formación de enlaces covalentes. Los nitrocompuestos son retenidos en el electrodo en lugar de ser disueltos como en la voltametría tradicional. El electrodo modificado con nitrocompuesto, es suficientemente estable para ser lavado, manipulado y posteriormente ser reducido para formar derivados hidroxilamina en el electrodo, los cuales pueden ser oxidados para formar un electrodo modificado con derivados nitrosos. El uso de esta estrategia permite un considerable aumento en sensibilidad y selectividad de la respuesta voltamétrica. En esta tesis se ha descrito un procedimiento original para la modificación de electrodos de nanotubos de carbono con compuestos nitro-aromáticos, a través de un procedimiento simple y rápido basado en el encapsulamiento y modificación electroquímica, de los compuestos encapsulados en la nano-estructura formada por los nanotubos de carbono adheridos en el electrodo / The electrodes based on carbon nanotubes as electrodic material, have multiple benefits; its low cost, good electrical conductivity, wide potential range its shows electro-catalytic activity for a several redox reactions, and have electrochemical inertness. In general, the main problem in the use of carbon nanotubes, is to obtain a good dispersion of nanotubes allowing reproducible preparation of the modified electrodes. In developing this thesis it has found that the use of 1,3-dioxolane can prepare dispersions of stable and reproducible nanotubes. The use of this solvent has many advantages; less time preparing the electrodes, reproducible and reusable electrodes. It has developed a methodology that allows us to study the voltammetric behavior of poorly soluble compounds encapsulated on modified electrode, without formation of covalent bonding. The nitrocompounds are fixed in the electrode phase instead of being dissolved in the solution phase as is the case of traditional voltammetry. The modified electrode with nitrocompound is is sufficiently stable enough to be washed, manipulated and further reduced to form an hydroxylamine-derivatized electrode, which also can be oxidized to form a nitroso-derivatized electrode. The use of this strategy allows a considerable increase in sensitivity and selectivity of the voltammetric response. This thesis described an original procedure for modifying carbon nanotube electrodes with aromatic nitro compounds, through a simple and rapid method based on encapsulation and electrochemical modification of the compounds encapsulated in the nano-structure formed by the carbon nanotubes adhered to the electrode

Las espumas de nanocompuestos poliméricos tienen un gran interés tanto en áreas tecnológicas como científicas. Esto es debido a la combinación de las excelentes propiedades de las nanopartículas y la tecnología de espumado, dando lugar al desarrollo de materiales ligeros y multifuncionales. Este tipo de sistemas se utilizan en aplicaciones de alto rendimiento tan diversas como biomedicina, electrónica, paneles estructurales y embalajes, entre otras. Esta Tesis está basada en el desarrollo de espumas de nanocompuestos de poliuretano flexibles y rígidas con interesantes propiedades físicas. La parte inicial de este trabajo está enfocada en la síntesis y funcionalización de nanopartículas de carbono (nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs), MWCNTs funcionalizados y láminas de grafeno funcionalizadas (FGS)) para poder determinar cuál es la mejor carga para obtener las propiedades deseadas en las espumas de nanocompuestos. Sin embargo, este trabajo no se centra únicamente en el efecto de las nanocargas en las propiedades físicas, sino también en el proceso de polimerización y espumado, debido a que este tipo de nanopartículas tienen una fuerte influencia en las características finales de las espumas de poliuretano. Finalmente, los materiales desarrollados se caracterizaron térmica, mecánica y eléctricamente con el fin de confirmar el efecto de las nanopartículas de carbono en las espumas de poliuretano. / Bernal Ortega, MDM. (2012). Estudio de Nanocompuestos de Espumas de Poliuretano Reforzadas con Nanocargas en Base Carbono [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/15916 / Palancia

Memoria para optar al título de Químico / Los electrodos modificados con nanotubos de carbono han recibido considerable interés debido a sus amplias propiedades estructurales, mecánicas, químicas y electrónicas. Entre estas propiedades se destacan la alta estabilidad química y térmica, buena conductividad y alta actividad electrocatalítica. Las propiedades electrocatalíticas que se destacan son la disminución de los sobrepotenciales y el incremento en la intensidad de los picos voltamétricos. Además, los nanotubos de carbono tienen la capacidad de encapsular compuestos por fisiadsorción en la nano estructura formada. Estas características permiten desarrollar nuevas metodologías en la modificación de la superficie de los nanotubos de carbono, con lo que se obtiene una mayor capacidad de detección electroquímica de diversas moléculas, por ejemplo, NADH. El NADH es el cofactor de un gran número de enzimas deshidrogenasa y desempeña un papel importante en la cadena de transferencia de electrones en sistemas biológicos. Muchas reacciones enzimáticas útiles para la fabricación de compuestos en la industria son dependientes de la reacción de este cofactor, pero requieren altos sobrepotenciales. Por este motivo muchos investigadores centran su atención en solucionar este problema a través del uso de electrodos modificados con diversas moléculas. En esta memoria de título se propone un procedimiento simple y rápido de modificación de los electrodos de carbono vítreo con nanotubos de carbono, basado en el encapsulamiento y modificación electroquímica de compuestos polinitrados como especies mediadoras para estudiar la electrocatálisis sobre NADH. Se estudiaron tres mediadores polinitrados; el ácido 3,5-dinitrobenzoico, el 1,3-dinitrobenceno y el 1,3,5-trinitrobenceno. Todos presentaron actividad electrocatalítica sobre el NADH. Además, se estudió la influencia de distintos factores en la actividad electrocatalítica, tales como el tiempo de inmersión de los electrodos modificados en solución de NADH, la variación de la concentración del mediador, el efecto de la concentración del NADH y el efecto de la velocidad de barrido. La principal ventaja de estos electrodos a diferencia de otros electrodos modificados con mediadores redox, es que la técnica de modificación propuesta consiste en un procedimiento sencillo por medio de la inmersión del electrodo con nanotubos de carbono en una disolución orgánica del nitrocompuesto, obteniendo electrodos modificados con compuestos poco solubles. Estos electrodos pueden ser utilizados en solución acuosa / Electrodes modified with carbon nanotubes had received considerable attention due to their many structural, mechanical, chemical and electrical properties. Among this many properties, high chemical and thermal stability, high conductivity and high electrocatalytic activity outstand. The most important electrocatalytic properties are lowering of overpotential and the increased voltammetric peaks. Additionally, nanotubes have the ability to encapsulate other compound by physisorption onto the nanostructure. These characteristics allow to develop novel methodologies on the modification the surface of the nanotubes, leading to a higher ability to detect electrochemically diverse molecules, for example, NADH. NADH is cofactor to a large number of dehydrogenase enzymes and plays an important role on the electron transfer chain on biological systems. Many enzymatic reactions with applications on the manufacturing industry rely on this cofactor, though they require high overpotential. Because of that researchers focus their attention on solving this problem though the use of electrodes modified with other molecules. This degree work proposes a simple and fast procedure for modifying glassy carbon electrode with carbon nanotubes multiwalled, based on the encapsulation and electrochemical modification of poli-nitrated compounds as mediator to study the electrocatalysis on NADH. Three poli-nitrated mediators were studied; 3,5-dinitrobenzoic acid, 1-3 dinitrobenzene and 1,3,5-trinitrobenzene. All of them shown electrocatalytic activity on NADH. Moreover, the influence of other factors on the level of activity were studied. These include immersion time of the modified electrodes on the NADH solution, concentration of the mediator, concentration of NADH and scan rate. The main advantage of these electrodes compared against other electrodes modified using redox mediators, is that the modification technique consists in a simple procedure based on the immersion of the electrode on a nitro compound solution, obtaining modified electrodes with compounds slightly soluble. These electrodes can be used in aqueous solution

Orientador: Wendel Andrade Alves / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2011

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior

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.

Orientadores: Marcus Alexandre Finzi Corat, Anderson de Oliveira Lobo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-26T10:38:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paula_MirianMichelleMachadode_M.pdf: 2407271 bytes, checksum: 8f5ae942d781fb23b3d817baa3c8a868 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: As promessas da utilização de nanotubos de carbono (CNTs) para fins biomédicos se esbarram em algumas dificuldades. Muitos estudos de nanotoxicologia foram realizados analisando propriedades destes materiais em causar injúrias no tecido vivo. Apesar das evidências da citotoxicidade dos CNTs, existe também um grande número de publicações de estudos de biomateriais baseados em CNTs que suportam sua biocompatibilidade. Segundo Lobo et al, 2009 (1), os nanotubos de carbono de parede múltipla (MWCNT) foram suficientes para obter biocompatibilidade. As estruturas de VAMWCNT alinhados revelaram que um ínfimo contato entre as estruturas das células e a nanotopografia é decisivo para garantir a bioatividade e eficiência no crescimento e espalhamento celular sem produzir efeitos citotóxicos. Resultados do nosso grupo mostrou características da adesão celular em substrato contendo VAMWCNT alinhado através da análise de proteínas envolvidas no mecanismo de adesão, assim como, estudo comparativo de preferência de substrato para proliferação e viabilidade celular onde verificou-se um melhoramento de adesão e espalhamento celular de acordo com o substrato de VAMWCNT utilizado, com ou sem tratamento de funcionalização a plasma de oxigênio. No entanto os substratos de VAMWCNT, apesar de atóxico, parecem provocar mudanças no comportamento celular principalmente no primeiro contato e durante o processo de adesão das células ao substrato. Neste estudo verificou-se que os substratos com VAMWCNT-O promoveram respostas pró-inflamatórias comparado ao controle. Os substratos com tratamento a plasma de oxigênio mostraram promover um maior estimulo celular dos macrófagos quanto a expressão de interleucina 6 além disso, verificou uma correlação entre os substratos hidrofílicos em maior produção de citocinas com o aumento de migração celular de células mononucleares da medula óssea in vivo. Mostrando, assim, que estes substratos podem acarretar uma melhora na estimulação do recrutamento celular e que podem favorecer o processo regenerativo de um tecido lesionado. Estes resultados demonstram um potencial do uso deste biomaterial na medicina regenerativa no futuro / Abstract: The promise of the use of carbon nanotubes (CNTs) for biomedical purposes faces some difficulties. Many studies of nanotechnology has been realized by analyzing the properties of these materials causing tissue injury in vivo. Despite evidence of cytotoxicity of CNTs, there are also a large number of published studies of biomaterials based on CNTs that support the idea of their biocompatibility. According to Lobo et al, 2009 (1), carbon nanotube multi-wall (MWCNT) showed biocompatibility. Vertically aligned VAMWCNT revealed that the contact between the structures of the cells and nanotopography is crucial to ensure bioactivity, cell growing and cell spreading, avoiding cytotoxic effects. Results from our group have showed cell adhesion on substrate containing VAMWCNT, as well as, variability of cell adhesion and spreading according to wet-ability features after oxygen plasma treatment (VAMWCNT-O) and density of the VAMWCNT substrate. However, VAMWCNT-O substrates, although nontoxic, seem to cause changes in cell behavior in the first contact and during the process of cell adhesion to the substrate. To better understand the behavior of cells on the substrates of VAMWCNT-O, in the present study, we analyzed the properties of macrophages to trigger inflammatory response in contact with substrates containing CNTs correlating it with mononuclear bone marrow cells migration. It was found that substrates with carbon nanotubes promoted pro-inflammatory responses compared to the control. The substrates after oxygen plasma treatment showed higher stimulation of macrophages as expression of interleukin 6 and SDF-1. They showed direct correlation with increasing bone marrow cell migration in vitro and in vivo. These substrates leaded to an improvement to cell recruitment and stimulation, which might support the process of regenerating an injured tissue by using them in regenerative medicine / Mestrado / Clinica Medica / Mestra em Clínica Médica