Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In the present study, a new nanocomposite based on ZnCdTe semiconductor nanocrystals synthesized in situ on reduced graphene oxide was obtained. The characterization of the heterostructure was done by transmission electronic microscopic and using spectroscopic emission and UV-Vis absorption techniques, where it was possible to observe the growth of nanocrystals in the rGO reduced graphene oxide matrix, as well as to estimate the value of the optical band gap. Cyclic voltammetry was used as a complementary characterization technique which was created to investigate the surface of the nanomaterial and calculate the band gap, obtaining approximate value to the optic. The study of the multifunctionality in applications of the obtained nanocomposite was carried out using the material as base of an electrochemical sensor and also, as a catalyst in the process of degradation of the methylene blue dye by exposure to the ultrasound waves, using the sonocatalysis procedure. To evaluate the electrochemical properties of the modified carbon paste electrodes with nanocomposite were prepared, with an effective area equal to 0.30 cm2. The modified electrode showed high sensitivity in the detection of the pesticide carbendazim. The parameters for the best conditions of analysis were established and a calibration curve was constructed with a behavior proportional to the concentration of the electroactive species in a linear range of 9.98.10-8 to 1.20.10-5 mol L-1, with limit of detection and quantification equal to 9.20.10-8 and 2.80.10-7 mol L-1, respectively. The method developed was applied in real samples of orange juice, which detected a concentration of 2.91.10-5 mol L-1 of the analyte, above that allowed by the legislation, indicating a possible contamination of the matrix. The sonocatalytic procedure demonstrated that the presence of the nanocomposite as a catalyst in the dye degradation process favored the dye degradation reaction speed in which it was possible to observe its color change during the time of exposure to the ultrasonic energy. / No presente estudo, foi obtido um novo nanocompósito a base de nanocristais semicondutores de ZnCdTe sintetizados in situ em óxido de grafeno reduzido. As caracterizações da heteroestrutura foram realizadas através da microscopia eletrônica de transmissão e utilizando as técnicas espectroscópicas de emissão e absorção UV-Vis, em que foi possível observar o crescimento dos nanocristais na matriz de óxido de grafeno reduzido, como também estimar o valor do band gap óptico. A técnica de voltametria cíclica foi utilizada para investigar a superfície do nanomaterial e calcular o band gap eletroquímico, obtendo-se valor aproximado ao óptico. O estudo da multifuncionalidade em aplicações do nanocompósito obtido foi realizado utilizando o material como base de um sensor eletroquímico e também, como catalisador no processo de degradação do corante azul de metileno por exposição as ondas de ultrassom, empregando o procedimento de sonocatálise. Para avaliar as propriedades eletroquímicas, eletrodos de pasta de carbono modificados com o nanocompósito foram preparados, com uma área efetiva igual 0,30 cm2. O eletrodo modificado mostrou elevada sensibilidade na detecção do pesticida carbendazim. Os parâmetros para as melhores condições de análise foram estabelecidos e uma curva de calibração foi construída com um comportamento proporcional a concentração da espécie eletroativa em uma faixa linear de 9,98.10-8 a 1,20.10-5 mol L-1, apresentando um limite de detecção e quantificação igual a 9,20.10-8 e 2,80.10-7 mol L-1, respectivamente. O método desenvolvido foi aplicado em amostras reais de suco de laranja, o qual detectou uma concentração de 2,91.10-5 mol L-1 do analito, este valor está acima do permitido pela legislação, indicando uma possível contaminação da matriz. O procedimento sonocatalítico demonstrou que a presença do nanocompósito como catalisador no processo de degradação do corante favoreceu a velocidade da reação de degradação do corante no qual, foi possível observar a sua mudança de cor do decorrer do tempo de exposição à energia ultrassônica. / São Cristóvão, SE

O sucesso de tratamento de câncer depende do seu diagnóstico e tratamento nas etapas iniciais da doença. Isso estimula a busca de novos métodos de diagnóstico e de tratamento sensíveis e tecnicamente simples. Entre esses métodos, o diagnóstico por fluorescência (DPF) e a fotoquimioterapia (FQT) atraem uma atenção especial, sendo não invasivos, sensíveis e fácil de usar. Os fotossensibilizadores (FS) atualmente utilizados em DPF e FQT são corantes orgânicos, os quais possuem algumas desvantagens, tais como instabilidade fotoquímica e baixa seletividade. Os pontos quânticos (PQ) são candidatos promissores para substituírem os FS clássicos por serem fotoestáveis, apresentarem amplo e intenso espectro de absorção óptica e luminescência com alto rendimento quântico. Contudo a iteração entre FS clássicos e os PQ pode aumentar a eficiência de ambos devido a transferência de energia entre eles. O objetivo geral deste trabalho foi estudar os processos da interação de FS orgânicos (as porfirinas PPh, TMPyP e TPPS4) com PQs (CdTe e CdSe/ZnS), funcionalizados com diferentes grupos, em solução aquosa e na presença de modelos nano-organizados de estruturas biológicas com a finalidade de avaliar seu potencial para aplicação em Fotoquimioterapia e Diagnóstico por Fluorescência. Dedicamos especial atenção aos processos de transferência de energia e de carga entre os PQs e os FS. Os PQs interagem efetivamente com as PPh, cuja interação se manifesta pelas mudanças da intensidade e do perfil dos espectros e das curvas de decaimento da luminescência de PQ e da porfirina, do tamanho das partículas espalhadoras na solução, do potencial zeta dentre outros parâmetros espectroscópicos e físico-químicos. Dentro das soluções aquosas homogêneas, o PQ e as PPh podem formar agregados mistos (PQ&PPh&PQ) ou simples (PQ&PPh) e a interação entre eles realiza-se através de mecanismos de curto e/ou longo alcance, dependendo do grupo funcional do PQ. Entretanto, a interação eletrostática repulsiva entre o PQ e outro composto pode estimular a desagregação dos PQs induzindo o aumento na intensidade da sua luminescência e do seu tempo de vida, provocando um aumento na contribuição dos tempos longos do decaimento da luminescência associados com a superfície do PQ. Essas relações entre o tipo de interação do PQ e da PPh podem ser extrapoladas aos sistemas que contêm PQ na presença de estruturas nano-organizadas. / The success of cancer treatment depends on the diagnosis and treatment in the early stages of the disease. This stimulates the research for new methods of sensitive diagnosis and technically simple treatment. Among these methods, the Optical Bioimaging by fluorescence (OBI) and Photochemotherapy (PCT) attract special attention, being non-invasive, sensitive and friendly use. The photosensitizers (PS) currently used in the OBI-PCT are organic dyes, which have some drawbacks such as photochemical instability and low selectivity. Quantum Dots (QD) are promising candidates to replace the classic PS being photostable, present broad and intensive spectrum of optical absorption and luminescence and, high quantum yield. Therefore the interaction between QDPS and the classic PS can increase the efficiency of both due to energy transfer between them. The aim of this work was to study the processes of organic PS interaction (porphyrins PPh, TMPyP and TPPS4) with QDs (CdTe and CdSe/ZnS), functionalized with different groups in aqueous solution and in the presence of nano-organized models of biological structures with order to evaluate its potential for use in Photochemotherapy and Optical Bioimaging. We devote special attention to energy transfer processes and cargo between the QDs and PS. The QDs effectively interact with PPh, whose interaction is manifested by changes in the intensity and profile of spectra and luminescence decay curves of QD and the porphyrin, the linear size of the scattering particles in the solution, the zeta potential among other spectroscopic and physical chemistry parameters. Within the homogeneous aqueous solutions, QD and Pph can form mixed aggregates (QD&PPh&QD) or simple (QD&PPh) and the interaction between them is carried out through short mechanisms and/or long range, depending on the functional group of the QD. However, the repulsive electrostatic interaction between the QD and another compound may stimulate the breakdown of QDs inducing the increase in the intensity of their luminescence and its lifetime, causing an increase in the contribution of long time decay of the luminescence associated with the surface of QD. These relationships between the type of interaction of the QD and PPh can be extrapolated to systems containing QD in the presence of nano-organized structures.

Nós calculamos o efeito da interação elétron-fonons longitudinais óticos (LO) sobre a energia de transição ls &#8594 2p+ entre os níveis de uma impureza doadora, localizada em um poço quântico de GaAs-AlxGa1-xAs. Nossos resultados para a energia de transição em função do campo magnético aplicado mostram claramente, que a saturação da energia de transição (efeito pinning) ocorre na energia dos fônons LO, em boa concordância com recentes dados experimentais. Obtemos também a massa de cíclotron de polarons confinados em fios quânticos quase-unidimensionais, com potencial de confinamento parabólico. Observamos que o comportamento da massa é diferente daquele para sistemas bi-dimensionais e que esta diferença é maior quanto maior o potencial de confinamento. Para a heterojunção de GaAs-AlGaAs e GaAs-GaSb, investigamos a importância da interação elétron-fonons interfaciais sobre a massa de cíclotron. Verificamos que a contribuição dos fonons interfaciais é fundamental nas regiões próximas às resonâncias, onde domina o espectro. Finalmente, calculamos a energia de ligação de uma impureza hidrogenóide, localizada no centro de um ponto quântico circular de GaAs-AlGaAs. Na ausência de campo magnético aplicado, obtivemos uma expressão analítica para a função de onda do elétron ligado. Notamos, que a influência do campo magnético sobre a energia de ligação é fraca nas regiões de pequenos raios, devido ao forte potencial de confinamento. / We calculate the effects of the electron-longitudinal optical (LO) phonons interaction on the intra donor ls &#8594 2p+ transition energy in GaAs-AlGaAs quantum wells structures. Our results to the transition energy as a function of the magnetic Field strength, show that the pinning effect occur in the phonon LO energy in good agreement with recent experimental data. The cyclotron mass of polarons confined in quasi.one.dimensional quantum-well wires with parabolic confinement potential, is also obtained. The behavior of electrons effective mass with magnetic field is different, of the two-dimensional systems, and the difference increase when the confinement potential increase. To heterojunctions of GaAs-AlAs and GaAs-GaSb, we investigate the electroninterfacials optical (IO) phonons interactions on the effective cyclotron mass. We find that the electron-IO-phonons interaction is fundamental near the resonances, where they dominate the spectra. Finally, the ground state binding energy of donor impurity, placed in the center of a circular quantum dot is calculated. Without magnetic field, we obtained the analytic expression to the bound electron wave function. The influence of the magnetic field on the donor binding energy is weaker, when the radius of the quantum dot became smaller.

O sucesso de tratamento de câncer depende do seu diagnóstico e tratamento nas etapas iniciais da doença. Isso estimula a busca de novos métodos de diagnóstico e de tratamento sensíveis e tecnicamente simples. Entre esses métodos, o diagnóstico por fluorescência (DPF) e a fotoquimioterapia (FQT) atraem uma atenção especial, sendo não invasivos, sensíveis e fácil de usar. Os fotossensibilizadores (FS) atualmente utilizados em DPF e FQT são corantes orgânicos, os quais possuem algumas desvantagens, tais como instabilidade fotoquímica e baixa seletividade. Os pontos quânticos (PQ) são candidatos promissores para substituírem os FS clássicos por serem fotoestáveis, apresentarem amplo e intenso espectro de absorção óptica e luminescência com alto rendimento quântico. Contudo a iteração entre FS clássicos e os PQ pode aumentar a eficiência de ambos devido a transferência de energia entre eles. O objetivo geral deste trabalho foi estudar os processos da interação de FS orgânicos (as porfirinas PPh, TMPyP e TPPS4) com PQs (CdTe e CdSe/ZnS), funcionalizados com diferentes grupos, em solução aquosa e na presença de modelos nano-organizados de estruturas biológicas com a finalidade de avaliar seu potencial para aplicação em Fotoquimioterapia e Diagnóstico por Fluorescência. Dedicamos especial atenção aos processos de transferência de energia e de carga entre os PQs e os FS. Os PQs interagem efetivamente com as PPh, cuja interação se manifesta pelas mudanças da intensidade e do perfil dos espectros e das curvas de decaimento da luminescência de PQ e da porfirina, do tamanho das partículas espalhadoras na solução, do potencial zeta dentre outros parâmetros espectroscópicos e físico-químicos. Dentro das soluções aquosas homogêneas, o PQ e as PPh podem formar agregados mistos (PQ&PPh&PQ) ou simples (PQ&PPh) e a interação entre eles realiza-se através de mecanismos de curto e/ou longo alcance, dependendo do grupo funcional do PQ. Entretanto, a interação eletrostática repulsiva entre o PQ e outro composto pode estimular a desagregação dos PQs induzindo o aumento na intensidade da sua luminescência e do seu tempo de vida, provocando um aumento na contribuição dos tempos longos do decaimento da luminescência associados com a superfície do PQ. Essas relações entre o tipo de interação do PQ e da PPh podem ser extrapoladas aos sistemas que contêm PQ na presença de estruturas nano-organizadas. / The success of cancer treatment depends on the diagnosis and treatment in the early stages of the disease. This stimulates the research for new methods of sensitive diagnosis and technically simple treatment. Among these methods, the Optical Bioimaging by fluorescence (OBI) and Photochemotherapy (PCT) attract special attention, being non-invasive, sensitive and friendly use. The photosensitizers (PS) currently used in the OBI-PCT are organic dyes, which have some drawbacks such as photochemical instability and low selectivity. Quantum Dots (QD) are promising candidates to replace the classic PS being photostable, present broad and intensive spectrum of optical absorption and luminescence and, high quantum yield. Therefore the interaction between QDPS and the classic PS can increase the efficiency of both due to energy transfer between them. The aim of this work was to study the processes of organic PS interaction (porphyrins PPh, TMPyP and TPPS4) with QDs (CdTe and CdSe/ZnS), functionalized with different groups in aqueous solution and in the presence of nano-organized models of biological structures with order to evaluate its potential for use in Photochemotherapy and Optical Bioimaging. We devote special attention to energy transfer processes and cargo between the QDs and PS. The QDs effectively interact with PPh, whose interaction is manifested by changes in the intensity and profile of spectra and luminescence decay curves of QD and the porphyrin, the linear size of the scattering particles in the solution, the zeta potential among other spectroscopic and physical chemistry parameters. Within the homogeneous aqueous solutions, QD and Pph can form mixed aggregates (QD&PPh&QD) or simple (QD&PPh) and the interaction between them is carried out through short mechanisms and/or long range, depending on the functional group of the QD. However, the repulsive electrostatic interaction between the QD and another compound may stimulate the breakdown of QDs inducing the increase in the intensity of their luminescence and its lifetime, causing an increase in the contribution of long time decay of the luminescence associated with the surface of QD. These relationships between the type of interaction of the QD and PPh can be extrapolated to systems containing QD in the presence of nano-organized structures.

Nós calculamos o efeito da interação elétron-fonons longitudinais óticos (LO) sobre a energia de transição ls &#8594 2p+ entre os níveis de uma impureza doadora, localizada em um poço quântico de GaAs-AlxGa1-xAs. Nossos resultados para a energia de transição em função do campo magnético aplicado mostram claramente, que a saturação da energia de transição (efeito pinning) ocorre na energia dos fônons LO, em boa concordância com recentes dados experimentais. Obtemos também a massa de cíclotron de polarons confinados em fios quânticos quase-unidimensionais, com potencial de confinamento parabólico. Observamos que o comportamento da massa é diferente daquele para sistemas bi-dimensionais e que esta diferença é maior quanto maior o potencial de confinamento. Para a heterojunção de GaAs-AlGaAs e GaAs-GaSb, investigamos a importância da interação elétron-fonons interfaciais sobre a massa de cíclotron. Verificamos que a contribuição dos fonons interfaciais é fundamental nas regiões próximas às resonâncias, onde domina o espectro. Finalmente, calculamos a energia de ligação de uma impureza hidrogenóide, localizada no centro de um ponto quântico circular de GaAs-AlGaAs. Na ausência de campo magnético aplicado, obtivemos uma expressão analítica para a função de onda do elétron ligado. Notamos, que a influência do campo magnético sobre a energia de ligação é fraca nas regiões de pequenos raios, devido ao forte potencial de confinamento. / We calculate the effects of the electron-longitudinal optical (LO) phonons interaction on the intra donor ls &#8594 2p+ transition energy in GaAs-AlGaAs quantum wells structures. Our results to the transition energy as a function of the magnetic Field strength, show that the pinning effect occur in the phonon LO energy in good agreement with recent experimental data. The cyclotron mass of polarons confined in quasi.one.dimensional quantum-well wires with parabolic confinement potential, is also obtained. The behavior of electrons effective mass with magnetic field is different, of the two-dimensional systems, and the difference increase when the confinement potential increase. To heterojunctions of GaAs-AlAs and GaAs-GaSb, we investigate the electroninterfacials optical (IO) phonons interactions on the effective cyclotron mass. We find that the electron-IO-phonons interaction is fundamental near the resonances, where they dominate the spectra. Finally, the ground state binding energy of donor impurity, placed in the center of a circular quantum dot is calculated. Without magnetic field, we obtained the analytic expression to the bound electron wave function. The influence of the magnetic field on the donor binding energy is weaker, when the radius of the quantum dot became smaller.