Com o intuito de promover proteção de amplo espectro, na maioria dos protetores solares estão associados pelo menos dois filtros orgânicos (UVA e UVB). A combinação da avobenzona (BMBM), filtro UVA, e do p--metoxicinamato de octila (EHMC), filtro UVB, é conhecida e muito utilizada em formulações manipulas e industrializadas, porém apresenta alteração na absorção espectral após exposição à radiação UV. A estratégia empregada com maior frequência para reduzir a instabilidade da combinação é baseada na adição de agentes fotoestabilizadores. A adição de substâncias naturais em formulações fotoprotetoras vem sendo explorada, especialmente o grupo dos flavonoides, como a rutina, que apresenta resultados positivos em relação à eficácia fotoprotetora. O objetivo principal desta pesquisa foi avaliar o potencial da rutina como substância fotoestabilizadora dos filtros EHMC e BMBM. Foram desenvolvidas formulações contendo os dois filtros associados ou não com rutina de acordo planejamento fatorial em três níveis. As formulações foram avaliadas quanto a eficácia fotoprotetora in vitro aplicadas em placas de PMMA e analisadas por espectrofotometria de refletância com esfera de integração antes e após a exposição à radiação UV. As interações moleculares dos filtros com a rutina foram avaliadas por 1H RMN, DSC, TG e análise qualitativa da supressão do estado energético singleto. A adição de rutina nas formulações contendo 5,0% (p/p) de BMBM e 10,0% (p/p) de EHMC promoveu elevação na conservação do FPS in vitro de 53,9% para 65,8 (0,1% de rutina) e 70,8% (1,0% de rutina). As curvas DSC e TG da rutina apresentaram alterações promovidas pela presença dos filtros BMBM e EHMC, indicando interação entre o flavonoide e os filtros. Após dose de 5760 J cm-2 de radiação UV o valor da razão trans/cis para o filtro EHMC em solução adicionado do filtro BMBM foi elevado de 5,5±0,1, sem adição de rutina, para 12,6±0,4, com adição da rutina. A análise qualitativa da supressão do estado singleto indicou que um dos mecanismos envolvidos na fotoestabilização dos filtros BMBM e EHMC é a supressão do estado energético singleto. Os resultados reportados neste estudo indicaram que a adição da rutina em formulações fotoprotetoras representa um caminho simples e efetivo para elevar a fotoestabilidade da combinação dos filtros BMBM e EHMC. A adição da rutina em formulações fotoprotetoras representa uma estratégia promissora, pois aliada a ação fotoestabilizadora, verificada nesse estudo, esse flavonoide possui propriedades antioxidante e quelante de metais que podem colaborar para o desenvolvimento de formulações fotoprotetoras de amplo espectro com aumento da segurança e eficácia. / In order to promote broad-spectrum protection, most sunscreens are associated with at least two organic filters (UVA and UVB). The combination of avobenzone (BMBM), UVA filter, and octyl methoxycinnamate (EHMC), UVB filter, is well known and widely used in industrial formulations and pharmaceutical compounding, but shows alteration in spectral absorption after UV radiation exposure. The most commonly used strategy to reduce the instability of the combination is based on the addition of photostabilizer agents. The addition of natural substances in sunscreen formulations has been explored, especially the group of flavonoids such as rutin, which shows positive results regarding photoprotective efficacy. The main objective of this research was to evaluate the potential of rutin as a photostabilizer substance of EHMC and BMBM. Formulations were developed containing the two filters associated or not with rutin, according to factorial design at three levels. The formulations were evaluated for in vitro photoprotective efficacy applied on PMMA plates and analyzed by spectrophotometer with integrating sphere reflectance before and after exposure to UV radiation. Molecular interactions of filters with rutin were evaluated by 1H NMR, DSC, TG and qualitative analysis of the suppression of singlet energy state. The addition of rutin in the formulations containing 5.0 % (w/w) BMBM and 10.0 % (w/w) EHMC promoted an increase in the preservation of in vitro SPF of 53.9% to 65.8 (0.1 % rutin) and 70.8 % (1.0% rutin). The DSC and TG curves of rutin showed changes promoted by the presence of BMBM and EHMC filters, indicating interaction between the flavonoid and filters. After 5760 J cm-2 of UV radiation the value of the trans/cis ratio for the EHMC filter added from the BMBM filter was increased from 5.5 ± 0.1 without addition of rutin, to 12.6 ± 0 4,with the addition of rutin. Qualitative analysis of the suppression of the singlet state indicated that one of the mechanisms involved in the photostabilization BMBM and EHMC filters is suppression of singlet excited state.The results reported in this study indicate that the addition of rutin in sunscreen formulations is a simple and effective way to increase the photostability of the combination of BMBM and EHMC. The addition of rutin in sunscreen formulations represents a promising strategy, for allied with the photostabilization action, observed in this study, this flavonoid has antioxidant and chelating properties of metals that can contribute to the development of broad-spectrum sunscreens formulations with increased safety and efficacy.

Rare earth RE3+ doped fluorophosphates glasses and glass ceramics are among the most promising candidates for high efficiency laser generation in the near-infrared spectral region. Glass ceramics are polycrystalline materials of fine microstructure that are produced by the controlled crystallization (devitrification) of a glass. By developing fluorophosphate base glasses with appropriate compositions and by controlling crystal nucleation and growth in them, glass ceramics with special properties can be fabricated combining the advantages of fluorides (low phonon energy, low refractive indexes, extensive optical window, lower hygroscopicity) and oxides (high chemical and mechanical stability and high dopant solubility), resulting in enhancement of the RE3+ emissive properties. In this study, we present the synthesis by melting/quenting and structural/spectroscopic investigation of new glasses and glass ceramics with composition 25BaF225SrF2(30-x)Al(PO3)3xAlF3(20-z)YF3: zREF3, where x = 15, 20 or 25, RE = Er3+ an/or Yb3+ and Nd3+. A detailed structural investigation of a series of this glasses has been conducted, using Raman, solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) and electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopies. / Vidros e vitrocerâmicas fluorofosfatos dopados com íons terras raras (TR3+) estão entre os candidatos mais promissores para a geração de laser de alta eficiência na região espectral do infravermelho próximo. As vitrocerâmicas são materiais policristalinos com microestrutura bem definida obtida a partir da cristalização controlada do vidro base. Desenvolvendo vidros base de fluorofosfato com composições apropriadas e controlando a nucleação e crescimento de cristais, vitrocerâmicas com propriedades especiais podem ser fabricadas combinando as vantagens dos fluoretos (baixa energia de fônons, baixos índices de refração, janela ótica extensa, baixa higroscopicidade) e óxidos (alta estabilidade química e mecânica e alta solubilidade dopante), resultando no aumento das propriedades emissoras dos íons TR3+. Neste estudo, apresentamos a síntese por fusão/resfriamento e investigação estrutural/espectroscópica de novos vidros e vitrocerâmicas com composição 25BaF225SrF2(30-x)Al(PO3)3xAlF3(20-z)YF3: zREF3, onde x = 15, 20 ou 25, RE = Er3+ an / ou Yb3+ e Nd3+. Uma investigação estrutural detalhada de uma série destes vidros foi conduzida utilizando espectroscopias Raman, de ressonância magnética nuclear de estado sólido (RMN) e de ressonância paramagnética eletrônica (EPR).

Atualmente, vidros e vitrocerâmicas dopados com íons terras raras trivalentes TR3+ constituem a mais importante classe de materiais para aplicações laser e em outros dispositivos ópticos, na região do infravermelho próximo e visível. Neste contexto, um dos desafios está em encontrar uma matriz hospedeira adequada que assegure qualidade óptica e um ótimo desempenho dos íons dopantes (altas seções de choque de absorção e emissão, baixa probabilidade de decaimentos não radiativos, tempos de vida de estado excitado suficientemente longos), mantendo estabilidade térmica e mecânica. Entre os possíveis candidatos, estão os vidros fosfatos com alta capacidade de dispersão dos dopantes, baixo índice de refração e propriedades termo-ópticas superiores aos silicatos, calcogenetos e fluoretos. Contudo, estes vidros apresentam alta energia de fônons, menor estabilidade química e mecânica e são higroscópicos, o que pode constituir um significativo mecanismo de supressão da luminescência devido ao acoplamento de transições dos TR3+ com vibrações de grupos hidroxila. Se por um lado vidros fluoretos podem ser obtidos com baixas energias de fônon e alta estabilidade química, os mesmos são mecanicamente frágeis e apresentam más características termo-ópticas. Para superar estas limitações, vidros oxifluoretos como fluorofosfatos têm sido explorados com a promessa de combinar os méritos dos fluoretos (baixas energias de fônon, baixos índices de refração, extensa janela de transmissão óptica) e dos óxidos (alta estabilidade química e resistência mecânica, maior solubilidade dos TR3+). Do ponto de vista das aplicações, considerando a transmissão e amplificação de sinais em telecomunicação em torno de 1,5 µm, e geração de ação laser de alta potência em torno de 1,0 µm, materiais dopados com Er3+ e Yb3+ estão entre os mais importantes. Neste trabalho apresenta-se a síntese e caracterização estrutural e espectroscópica de novos vidros fluorofosfatos dopados com Er3+ ou Yb3+ e co-dopados com ambos, no sistema composicional 25BaF225SrF2(30-x)Al(PO3)3xAlF3 (20-z)YF3:zTRF3 com x = 20 ou 15, TR = Er3+ e/ou Yb3+ e z = 0,25, 0,5, 1,0, 2,0, 3,0, 4,0 e 5,0 mol%. As amostras foram obtidas pelo método convencional de fusão e resfriamento e caracterizadas por Raman, Ressonância Magnética Nuclear de estado sólido e espectroscopia UV-VIS. Dos estudos por RMN de 19F verificou-se que há uma perda máxima de fluoreto de ~20% nas amostras. Ainda assim, a quantidade remanescente foi suficiente para garantir um ambiente químico favorável às emissões e poucas diferenças foram notadas entre as amostras com 20 e 15 mol% AlF3 contendo a mesma concentração de dopantes. Para o Er3+, tempos de vida do estado emissor 4I13/2 da ordem de 10 ms implicam em altos valores de eficiência quântica (&#951= 85%) e para o Yb3+ tempos de vida do estado emissor 2F5/2 similarmente longos (&#964 = 1,7 ms) foram medidos. Em amostras co-dopadas com 4,0 mol% YbF3 e 0,25, 1,0 e 2,0 mol% ErF3 o decréscimo do tempo de vida do Yb3+ e acréscimo do tempo de vida do Er3+ indicam que a transferência Yb&#8594Er foi eficiente neste sistema. De maneira geral, os resultados indicam que os vidros estudados são potenciais candidatos a aplicações ópticas como as mencionadas acima. / Currently, glasses and glass ceramics doped with trivalent rare earth ions RE3+ represent the most important class of materials for laser and other optical applications in the visible and near-infrared spectral regions. In this context, one of the challenges is to find host matrices that assure good optical quality and optimum performance of the dopant ions (high absorption and emission cross sections, low probability of non-radiative decays, sufficiently long excited state lifetimes), while still maintaining thermal and mechanical stabilities. Among the candidates, phosphate glasses with high capacity for RE3+ dispersion, low refractive index and superior thermo-optical properties than silicate, chalcogenide and fluoride glasses are largely studied. However, phosphates present high phonon energies, lower chemical and mechanical stabilities and they are hygroscopic, which can imply in significant luminescence quenching effects. If on one hand fluoride glasses may be designed with low phonon energies and higher chemical stability, they are frail and present less than ideal thermo-optical properties. In order to overcome these drawbacks, oxyfluoride glasses such as fluorophosphates have been explored with the promise to combine the merits of fluorides (low phonon energies and refractive index, extensive optical window) and of oxides (high chemical stability and chemical resistance, higher solubility of RE3+). From the viewpoint of applications, when it comes to the transmission and amplification of signal in telecommunications around 1.5 µm, and the generation of high power lasers around 1.0 µm, materials doped with Er3+ and Yb3+ are among the favorite. Furthermore, because Yb3+ presents higher absorption cross-section than Er3+ at the preferred excitation wavelength for both these ions (980 nm), the former can act as an efficient sensitizer of excitation energy with subsequent transfer to the latter. We present the synthesis, and structural and spectroscopic characterization of new flurophosphate glasses doped with Er3+ or Yb3+ and co-doped with both, in the compositional system 25BaF225SrF2(30x)Al(PO3)3 xAlF3 (20- z)YF3:zREF3 with x = 20 or 15, RE = Er3+ and/or Yb3+ and z = 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 and 5.0 mol%. The samples were obtained by conventional melt quenching technique and characterized by Raman, solid state NMR and UV-VIS spectroscopy. From the NMR studies of 19F, it was shown that there is a maximum fluoride loss of 20% in the samples. Even so, the remaining quantity was enough to assure a favorable chemical environment to the RE3+ emissions. Little differences were detected between the samples with 20 and 15 mol% AlF3 for the same dopant concentration. For Er3+, lifetimes of the emitting level 4I13/2 of the order of 10 ms result in fluorescence quantum efficiency values (&#951 = 85%), and similarly, for Yb3+, long lifetimes of the excited state 2F5/2 (&#964 = 1,7 ms) were measured. In co-doped samples with 4.0 mol% YbF3 and 0.25, 1.0 and 2.0 mol% ErF3 the decrease in lifetime of Yb3+ and increase in lifetime of Er3+ indicate that the Yb&#8594Er energy transfer is efficient in this system. In general, the results indicate that the studied glasses are potential candidates for optical applications.

Vidros nas composições 26,66\'B IND.2\'O IND.3\'-16\'GE\'O IND.2\'-4\'BI IND.2\'O IND.3\'-(53,33-x)\'PB\'O\'-x\'PB\'F IND.2\' com x até 30% mol foram sintetizados e caracterizados com respeito as suas propriedades térmicas e espectroscópicas. A substituição de \'PB\'O\' por \'PB\'F IND.2\' desloca a janela de transmissão óptica no ultravioleta para maiores energia. Os espectros Raman e Infravermelho foram interpretados em conjunto, e a partir desta análise identificou-se a ocorrência de uma leve conversão de unidades \'BO IND.3\' a unidades \'BO IND.4\', concomitante com o aumento da concentração de \'PB\'F IND.2\'. Utilizando RMN de alta resolução em sólidos dos núcleos \'ANTPOT. 11 B\' e \'ANTPOT. 19 F\', e diferentes técnicas de dupla ressonância \'ANTPOT. 11 B\'/\'ANTPOT. 19 F\' (REDOR, CPMAS e 2D-CPMAS), foi possível realizar uma análise estrutural quantitativa desses materiais. A fração encontrada de unidades estruturais \'BO IND.4\' é moderadamente maior comparada com vidros que apresentam a mesma razão de \'Pb\'O\'/\'B IND.2\'O IND.3\', quando \'PB\'F IND.2\' é acrescido no sistema, sugerindo a participação de \'PB\'F IND.2\' no processo de transformação da rede. Essa sugestão é confirmada a partir dos espectros de RMN de \'ANTPOT. 19 F\'. A maior parte dos íons fluoretos encontra-se na sua forma iônica, mas aproximadamente 20% atua como modificador de rede, resultando na formação de unidades \'BO IND.3/2\'F POT.-\'. Essas unidades foram identificadas por experimentos REDOR \'ANTPOT.19 F\' . Esses resultados fornecem as primeiras evidências das ligações B-F em sistemas vítreos modificados por \'PB\'F IND.2\'. Além disso, verifica-se que a maioria dos íons fluoretos é encontrada em um ambiente dominado por chumbo. As medidas de segundo momento dipolar homonuclear \'ANTPOT. 19 F\'-\'ANTPOT. 19 F\' a partir de experimentos por espectroscopia de decaimento de eco de spin são quantitativamente consistentes com um modelo no qual esses íons estão aleatoriamente distribuídos no interior de um subdomínio constituído de \'PB\'O\', \'BI IND.2\'O IND.3\' and \'PB\'F IND.2\'. Este modelo, que implica na coordenação dos átomos de flúor às espécies formadoras da rede borato em adição ao surgimento de íons de flúor, com certo grau de agregação, é consistente com todas as observações experimentais. / A series of heavy metal oxide (HMOG) glasses with composition 26,66\'B IND.2\'O IND.3\'-16\'GE\'O IND.2\'-4\'BI IND.2\'O IND.3\'-(53,33-x)\'PB\'O\'-x\'PB\'F IND.2\' with x until 40% mol, has been prepared and characterized with respect to their bulk (glass transition and crystallization temperature, densities, molar volumes) and spectroscopic properties. Homogeneous glasses are formed up to x = 30, while crystallization of \'beta\'- \'PB\'F IND.2\' takes place at higher contents. Substitution of \'PB\'O\' by \'PB\'F IND.2\' shifts the optical band gap towards higher energies, thereby extending the UV transmission window significantly towards higher frequencies. Raman and infrared absorption spectra can be interpreted in conjunction with published reference data. Using \'ANTPOT. 11 B\' and \'ANTPOT. 19 F\' high-resolution solid state NMR as well as \'ANTPOT. 11 B\'/\'ANTPOT. 19 F\' double resonance methodologies, we developed a quantitative structural description of this material. The fraction of four-coordinated boron is found to be moderately higher compared to that in glasses with the same \'PB\'O\'/\'B IND.2\'O IND.3\' ratios, suggesting some participation of \'PB\'F IND.2\' in the network transformation process. This suggestion is confirmed by the \'ANTPOT. 19 F\' NMR spectra. While the majority of the fluoride ions is present as ionic fluoride, approximately 20% of the fluorine inventory acts as a network modifier, resulting in the formation of four-coordinate \'BO IND.3/2\'F POT.-\' units. These units can be identified by \'ANTPOT. 19 F\' rotational echo double resonance and \'ANTPOT. 11 B\' cross-polarization magic angle spinning (CPMAS) data. These results provide the first unambiguous evidence of B-F bonding in a \'PB\'F IND.2\'-modified glass system. The majority of the fluoride ions are found in a lead-dominated environment. \'ANTPOT. 19 F\'-\'ANTPOT. 19 F\' homonuclear dipolar second moments measured by spin echo decay spectroscopy are quantitatively consistent with a model in which these ions are randomly distributed within the network modifier subdomain consisting of \'PB\'O\', \'BI IND.2\'O IND.3\' and \'PB\'F IND.2\'. This model, which implies both the features of atomic scale mixing with the network former borate species and some degree of fluoride ion clustering is consistent with all of the experimental data obtained on these glasses.

La thèse porte sur le développement d'algorithmes d'estimation rapides pour l'analyse modale de signaux multidimensionnels (R-D) présentant des problèmes de résolution et de complexité numérique. Un signal multidimensionnel de dimension R est la superposition de produits de R sinusoïdes. L'application visée est la spectroscopie RMN.Dans un premier temps, après un état de l'art des méthodes d'estimation dites « algébriques », nous proposons une méthode paramétrique basée sur les tenseurs. Celle-ci utilise le treillis multidimensionnel du tenseur du signal R-D et exploite la structure des vecteurs propres du sous-espace signal obtenus en utilisant la décomposition en valeurs singulières d'ordre supérieur. Contrairement à la plupart des approches tensorielles, la méthode proposée permet d'éviter la phase d'appariement des coordonnées des modes dans chacune des dimensions ou d'une diagonalisation conjointe. Dans un deuxième temps, le problème d'estimation modale multidimensionnelle est présenté comme un problème d'approximation parcimonieuse dans lequel le dictionnaire est obtenu par la discrétisation de fonctions exponentielles complexes. Afin d'atteindre une bonne résolution spectrale, il est nécessaire de choisir une grille très fine, ce qui conduit à la manipulation d'un dictionnaire de grande taille avec tous les problèmes calculatoires sous-jacents. Nous proposons alors une méthode originale qui consiste à combiner une approximation parcimonieuse et une approche multigrille sur plusieurs niveaux de résolution. L'approche est validée au travers de plusieurs exemples 1-D et 2-D. En outre, une étude sur l'influence du choix du dictionnaire initial sur la convergence est également menée. Les méthodes développées sont ensuite appliquées à l'estimation des paramètres de signaux de spectroscopie RMN 1-D et 2-D. Afin de réduire le coût de calcul dans le cas de signaux bidimensionnels de grande taille, nous proposons également une approche exploitant la notion de parcimonie simultanée, pour estimer les coordonnées des modes sur chacune des dimensions. La procédure consiste à effectuer deux approximations parcimonieuses 1-D suivies d'une phase de reformation des paires de modes 2-D / This thesis aims at the developpement of modal analysis algorithms for multidimensional signals (R-D) presenting resolution and numerical complexity problems. A multidimensional signal of dimension R is the superimposition of products of R monodimensional sinusoids. The intended application is NMR spectroscopy. Firstly, after a state-of-the-art on the so-called ''algebraic'' estimation methods, we propose a parametric method based on tensors. It uses the multidimensional tensor lattice of the R-D modal signal and exploits the eigenvectors structure of the signal subspace obtained using a higher-order singular value decomposition (HOSVD). Unlike most tensor-based eigenvalue approaches, modes estimated by the proposed method are automatically paired, thus it avoids a separate pairing step and joint diagonalization. Secondly, the multidimensional modal estimation problem is formulated as a sparse approximation problem in which the dictionary is obtained by the discretization of complex exponential functions. To achieve good spectral resolution, it is necessary to choose a very fine grid, which leads to handling a large dictionary with all the underlying computational problems. Hence, we propose a novel method that consists in combining a sparse approximation and a multigrid approach on several levels of resolution. The approach is demonstrated using several 1-D and 2-D examples. In addition, the influence of the initial dictionary on the algorithm convergence is also studied. The developed methods are then applied to estimate 1-D and 2-D NMR signal parameters. To reduce the computation cost in the case of large bidimensional signals, we also propose an approach exploiting the simultaneous sparsity principle to estimate the coordinates of the modes on each dimension. The procedure involves two 1-D sparse approximations followed by a 2-D modes painring step.

Os tempos de relaxação longitudinal (T1) e transversal (T2) têm sido frequentemente utilizados na RMN no domínio tempo (RMN-DT) para a obtenção de propriedades físicas e químicas de alimentos, polímeros, petróleo e produtos farmacêuticos. A sequência de pulsos Carr-Purcell- Meiboom-Gill (CPMG) é o método tradicional e mais utilizado para medida de T2, por ser uma técnica rápida para determinação deste tempo de relaxação. Por outro lado, a determinação do T1 não é muito comum, pois as técnicas tradicionalmente utilizadas para sua mensuração, Inversão Recuperação (IR) e Saturação Progressiva (SP), requerem longo tempo de análise. Desta forma, vários autores vêm desenvolvendo métodos bidimensionais (2D) rápidos, para medida de ambos os tempos de relaxação ou da razão T1/T2. Entretanto, estes métodos requerem sequências de pulsos e tratamentos de dados mais sofisticados do que os métodos unidimensionais (1D). Recentemente têm sido desenvolvidas técnicas 1D rápidas para determinação simultânea de T1 e T2 no estado estacionário de precessão livre (Steady State Free Precession - SSFP). Estas sequências são denominadas de Continuous Wave Free Precession (CWFP) e Carr-Purcell Continuos Wave Free Precession (CP-CWFP). A desvantagem desses métodos, é que estes necessitam o ajuste da frequência de offset e do tempo entre os pulsos (Tp), a fim de se obter um ângulo de precessão múltiplo ímpar de π. Desta forma, neste estudo foi proposta a utilização de técnicas provenientes da CWFP com alternância de fase (AF) de π entre os pulsos, as quais na condição de ressonância são independentes do Tp, para Tp<T2∗. Estas sequências são a CWFPx-x e CP-CWFPx-x, que se diferem da CWFP e CP-CWFP somente pela AF de π entre os pulsos de refocalização (x\' e -x\') e a CPMG90y-y que é similar a CPMG90, porém, os pulsos de refocalização são com alternância de fase (y e -y). Nestas sequências, os tempos de relaxação são determinados através da amplitude do sinal logo após o primeiro pulso, |M0|, a amplitude do sinal no estado estacionário, |MEE|, e a constante de tempo exponencial T∗. As constantes de tempo T1 e T2 obtidas com as sequências com AF de π foram iguais ou muito similares às obtidas pelos métodos padrão de determinação destas constantes de tempo (IR e CPMG). Entretanto, dentre as sequências com e sem AF de π apresentadas neste estudo, a CP-CWFPx-x demonstrou ser a melhor sequência para determinação de T1 e T2. Já que o sinal desta apresenta elevada faixa dinâmica do estado quase-estacionário ao estado estacionário que permite a determinação dos tempos de relaxação em amostras com qualquer razão T1/T2. Ainda, esta característica da CP-CWFPx-x possibilita sua aplicação em casos onde há baixa razão sinal ruído. / Longitudinal (T1) and transverse (T2) relation times have been often used in time domain NMR (TD-NMR) to obtain physical and chemical properties of the food, polymers, petroleum and pharmaceutical materials. The Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) pulse sequence is the standard method to measure T2 because it is a fast and accurate method. On the other hand, pulse sequences for T1 determination, as Inversion Recovery (IR) e Saturation Progressive (SP), is not common, such require long time. Under these circumstances, several authors developed two-dimensional (2D) fast methods to determine relation times and/or T1/T2 ratio. However, these methods require pulse sequences that are more sophisticated and difficult data processing than one-dimensional (1D) method. This way, recently, fast 1D techniques, based on Steady State Free Precession (SSFP), has been developed to determine simultaneous T1 and T2.These methods are named the Continuous Wave Free Precession (CWFP) and Carr-Purcell Continuos Wave Free Precession (CP-CWFP). The main disadvantage of these methods is that they require the adjustment of the offset frequency and the time between pulses (Tp) in order to obtain a precession angle odd multiple of π. Therefore, in this study, it proposed to use CWFP technique with π phase alternation (PA), which in resonance are Tp independent, when Tp<T2∗. These pulse sequences were named CWFPx-x, CP-CWFPx-x. They are similar to CWFP and CP-CWFP, however with π PA between refocusing pulse (x\' and -x\'). In addition, other pulse sequence, named CPMG90y-y will be analyzed. It is similar to CPMG90, however, the refocusing pulses have PA (y\' and -y\'). In these pulse sequences, the relaxation times are determine by the signal amplitude immediately after the first pulse |M0| and in the stationary state |Mss|, as wells as the exponential time constant T∗. T1 and T2 determine by the π PA sequences were similar those one obtained by standard methods, IR and CPMG. Nevertheless, among the sequences with or without PA, show in this study, the CP-CWFPx-x proved be the best sequence for T1 and T2 determination, because of its highest dynamic range of the quasi-stationary state to stationary state. Thus, it provides the relaxation times determination independent of the T1/T2 ratio and can be use in cases of the low-reason signal to noise ratio.

De nos jours, il y a une volonté générale de se tourner vers une agriculture plus respectueuse de l’environnement et du consommateur se traduisant notamment par une démarche de réduction des intrants chimiques. Dans un contexte de développement durable, la recherche de produits naturels pour lutter contre les maladies et les ravageurs suscite un regain d’intérêt. Dans cette thèse, des extraits hydro-alcooliques issus de coproduits de la vigne (sarment, cep, racine) et d’essences forestières (écorce d'épicéa, nœud de pin) se sont révélés être une excellente source de polyphénols bioactifs, en particulier en stilbènes complexes. En effet, ces extraits ont démontré un large spectre d’activités contre différentes maladies végétales. En particulier, un potentiel oomycide contre le mildiou de la vigne et une capacité insecticide contre un parasite des Solanacées sont rapportés. En outre, la pertinence de l'utilisation de la « chimie verte » pour extraire les stilbènes comme méthode alternative aux solvants organiques a été mise en évidence. Les présents résultats renforcent une voie de recherche originale pour faire progresser une viticulture et une agriculture plus durables, en utilisant des produits de biocontrôle moins toxiques et biodégradables, constituant ainsi une solution possible et réaliste pour lutter contre les pathogènes des plantes. / Nowadays, is a priority to turn towards a more eco- and consumer friendly agriculture resulting in the reduction of the chemical inputs. In a context of a sustainable development, the investigation of natural products to fight against diseases and pests raised a renewed interest. In this thesis, hydroalcoholic extracts derived from grapevine (cane, wood, root) and forest species (spruce bark, pine knot) by-products have demonstrated to be a great source of bioactive polyphenols, and particularly in complex stilbenes. Indeed, these extracts have proved to confer a broad spectrum of activities against different major plant diseases. In particular, an oomycide potential against downy mildew of the vine and an insecticidal capacity against Solanaceae pest were reported. Furthermore, the relevant use of “green chemistry” to extract stilbenes as an alternative method of organic solvents has been highlighted. The present findings strengthen an original line of research to advance in a more sustainable viticulture and agriculture, using less toxic and biodegradable biocontrol products, being this a possible and realistic solution to combat plant pathogens.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CAROLYNE BRUSTOLIN BRAGA.pdf: 3440444 bytes, checksum: b267696c3988d456840fac4ec2aeded0 (MD5) Previous issue date: 2012-03-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study was approached the conformational study of dopamine, L-dopa and L-dopaquinone, in their neutral and protonated forms, by theoretical calculations and NMR and IR spectroscopies. The interest in evaluate the conformational equilibrium of these compounds was obtained by the fact that there are no reports in the literature about them at this level of theory, considering that are compounds with high biological importance. The theoretical calculations were performed at HF/6-311++G(d,p) level of theory, available in the programs package GAUSSIAN 03. These calculations determined the energies and geometries of most stable conformers in the isolated phase and in aqueous solution. For some compounds, the analysis of hyperconjugatives effects by NBO calculations also showed that some orbital interactions stabilize the system. For protonated dopamine, by 1H NMR, it was not possible to associate the solvent or temperature effects with possible changes in populations of conformers. In the case of two forms of L-dopa, the behavior of the couplings constants 3JHH in different solvents and temperatures could not tell us if there was variation in the populations with change of polarity of the medium. However, their values allowed affirm that the predominant form at equilibrium in solution is the trans, in agreement with theoretical data obtained. The carbonyl stretching bands, in IR spectrum, in fundamental region, could not determine the variations in the populational equilibrium, but a significant asymmetry and width of these bands showed that the equilibrium is composed of multiple conformations, such as this case. Finally, electrostatic potential maps were used to demonstrate in the most stable conformers which regions of higher and lower electron density. Keywords: Conformational analysis. Theoretical calculations. NMR Spectroscopy. / Abordamos neste trabalho um estudo conformacional da dopamina, L-dopa e L-dopaquinona, nas suas formas neutras e protonadas, por meio de cálculos teóricos e das espectroscopias de RMN e IV. O que despertou o interesse em avaliar o equilíbrio conformacional desses compostos foi o fato de não existirem relatos na literatura sobre os mesmos com este tipo de nível de teoria, visto que são compostos com grande importância biológica. Os cálculos teóricos foram efetuados com o nível de teoria HF/6-311++G(d,p), disponíveis no pacote de programas GAUSSIAN 03. Por meio deles, determinaram-se as energias e geometrias dos confôrmeros mais estáveis na fase isolada e em solução aquosa. Para alguns compostos, a análise dos efeitos hiperconjugativos por meio dos cálculos de NBO também indicou que algumas interações de orbitais presentes estabilizam o sistema. Para a dopamina protonada, através da RMN de 1H, não foi possível relacionar o efeito do solvente nem da temperatura com possíveis mudanças nas populações dos confôrmeros. No caso das duas formas da L-dopa, o comportamento dos acoplamentos 3JHH em diferentes solventes e diferentes temperaturas não pôde nos dizer que houve variação de população com a mudança de polaridade do meio. Entretanto, seus valores permitiram afirmar que em solução a forma predominante no equilíbrio é a trans, corroborando com os dados teóricos obtidos. Com espectros no Infravermelho na região do fundamental do estiramento da carbonila, para a L-dopa, novamente não pudemos verificar a variação de população no equilíbrio, mas a significativa assimetria e largura destas bandas permitiu verificar que o equilíbrio está composto por vários confôrmeros, como é o caso. Finalmente, fez-se o uso de mapas de potencial eletrostático para demonstrar nos confôrmeros mais estáveis quais as regiões de maior e menor densidade eletrônica.

Une compréhension précise de la géométrie de coordination et de la structure électronique autour d’un ion métallique à l’intérieur des catalyseurs et des matériaux de batteries est essentielle pour contrôler ces systèmes complexes, modifier leur fonctionnement, et permettre la conception logique de sites améliorés. Cependant, la structure de ces systèmes n’est pas toujours accessible par des techniques de diffraction, et même si elle l’est, la structure électronique ne peut alors être déduite qu’indirectement des coordonnées atomiques. De ce fait, il est essentiel d’avoir une sonde directe de la structure électronique. L’objectif de cette thèse est l’étude des propriétés structurales et électroniques des sites mé- talliques de catalyseurs et de matériaux de batteries par Résonance Magnétique Nucléaire en rotation à l’angle magique (MAS NMR). La MAS NMR est une technique très performante pour l’étude des effets locaux dans les matériaux à l’état solide et permet de sonder directement la structure électronique des matériaux paramagnétiques à haute résolution. Néanmoins, cette ap- proche souffre d’une pauvre résolution et d’une sensibilité limitée pour les noyaux proches d’un site paramagnétique. Pour dépasser ces limitations, nous avons levé des verrous dans l’acquisition et l’interprétation de la MAS NMR en développant et appliquant de nouvelles méthodes pour l’étude de solides paramagnétiques basées sur des hautes fréquences de rotation (60-111 kHz MAS). Pour ce faire, un répertoire de séquences d’impulsion a été développé pour la détection et l’interprétation des effets paramagnétiques dans des solides cristallins et non cristallins. Le potentiel de cette méthodologie a été examiné pour l’élucidation de la géométrie locale et de la structure électronique autour des sites paramagnétiques de catalyseurs homogènes ou hétérogènes, et des matériaux de cathodes en phase mixte pour des batteries au Lithium. Nous voyons dans les méthodes présentées ici, un ensemble d’outils indispensables pour l’élucidation de nombreuses questions de la chimie moderne relatives à la structure et la fonction des sites métalliques. / A precise understanding of the coordination geometry and electronic structure around metal cen- ters in catalysts and battery materials is crucial in order to control these complex systems, modify their behavior, and allow rational design of improved sites. However, such systems are not al- ways amenable for diffraction-based structural determination, and even if they are, obtaining atom-specific electronic structure can only be inferred indirectly from the atomic coordinates. As such, a direct probe of the electronic structure is highly desired. The aim of the present thesis is the investigation of structural and electronic properties of metal sites in catalysts and battery materials by magic-angle spinning nuclear magnetic resonance (MAS NMR) spectroscopy. MAS NMR is a powerful technique for the investigation of local effects in solid materials, and offers a direct probe of highly resolved electronic structures in paramagnetic solids. However, it suffers from limited sensitivity and resolution for nuclei lying close to a paramagnetic center in general. We address these limitations by first tackling some of the bottlenecks in the acquisition and interpretation of MAS NMR by developing and applying new methodologies to paramagnetic solids using ultra-fast (60-111) kHz MAS rates. A "toolkit" of suitably designed pulse sequences is assembled for broadband detection and interpretation of paramagnetic shifts in crystalline and non-crystalline solids. The potential of this methodology is explored for the elucidation of local geometry and electronic structure around paramagnetic metal sites in homogeneous and heterogeneous catalysts, and a set of mixed-phase Li-ion battery cathode materials. We anticipate that the approaches described herein form an essential tool to elucidate many outstanding questions about the structure and function of metal sites in modern chemistry.

Recentemente, o Laboratório de Espectroscopia de Alta Resolução por RMN (LEAR), do Instituto de Física de São Carlos - USP, decidiu iniciar pesquisa na área de materiais magnéticos sem a aplicação de campo magnético externo. Por esta razão, montou-se um espectrômetro de RMN em campo zero (RMNz), tendo como componente principal um console de banda larga (1-600 MHz) da empresa TECMAG, adquirido com o apoio da FAPESP. Para o início das atividades de pesquisa nesta nova área de atuação, optou-se por estudar uma amostra modelo já bastante estudada, o composto intermetálico policristalino GdAl2. Apesar desta amostra já ter sido muito estudada nos últimos 60 anos, surpreendentemente resultados inéditos foram obtidos para este material. Neste estudo, adquiriu-se sinais de RMN com a utilização da técnica de spin-eco, empregando-se dois pulsos de rf separados por um período de tempo denominado tempo ao eco. Esta técnica foi empregada de duas formas básicas distintas. A primeira, devido ao fato das larguras dos espectros nestes estudos serem sempre muito largas (dezenas de MHz), não é possível excitar toda banda espectral com apenas uma excitação de radiofrequência (rf), sendo necessário se fazer a varredura das frequências de excitação e respectivas observações dos sinais, e, posteriormente, para obtenção do espectro como um todo, reunir todos esses resultados em apenas um gráfico das amplitudes dos sinais adquiridos versus as frequências utilizadas. A segunda forma envolveu a aquisição do sinal de RMN fixando-se a frequência e variando-se o tempo ao eco, obtendo-se as denominadas oscilações quadrupolares. Entre os resultados mais importantes, destacam-se a aquisição de espectros de 27Al com alta resolução, onde se pode observar, diretamente a partir dos espectros, o acoplamento quadrupolar deste núcleo com o gradiente de campo elétrico produzido pela distribuição de cargas elétricas locais. Além disso, variaram-se parâmetros experimentais tais como separação e largura de pulsos em experimentos de spin-eco e se analisou como estes parâmetros influenciam os sinais adquiridos. Pôde-se constatar também que os experimentos de oscilação quadrupolar corroboram os experimentos realizados em função da frequência, fornecendo os mesmos valores de acoplamento quadrupolar. Com a variação da largura e separação dos pulsos de rf usados nos experimentos de spin-eco, se observou o aparecimento dos múltiplos ecos para o núcleo de 27Al (spin 5/2), já previstos pela teoria. Os mesmos experimentos foram realizados para os núcleos de 155Gd e 157Gd (ambos spin 3/2). Neste caso, também se mediu os valores dos acoplamentos quadrupolares diretamente a partir dos espectros, mas não foi possível medi-los a partir da observação das oscilações quadrupolares. Variando-se a temperatura, observou-se também que o comportamento da magnetização segue a lei de Curie-Weiss, através do deslocamento das linhas observadas. / Recently, the Laboratory of High Resolution Spectroscopy for NMR (LEAR), of the Institute of Physics of São Carlos - USP, decided to initiate a research on the area of magnetic materials without the application of external magnetic field. For this reason, a spectrometer of NMR in zero field was assembled (NMRz), having as main component a broad band equipment (1-600 MHz) from a company named TECMAG, acquired with the support of FAPESP. For the beginning of the activities of research in this new area, it was opted to study a sample model already sufficiently studied, the polycrystalline intermetallic compound GdAl2. Although this sample is known to have already been much studied in the last 60 years, surprisingly unpublished results were obtained for this material. In this work, one acquired signals of NMR with the use of the spin-echo technique, using two rf pulses separated by a period of time called time to echo. This technique was employed using two distinct basic forms. The first one, due to the fact that the widths of the spectres in these studies are always very wide (tens of MHz), it is not possible to excite all spectral band with only one radiofrequency (rf) pulse, being required to first do a sweeping of frequencies of excitation and respective observation signals, and, after that, in order to get the spectrum as a whole, to collect all these results in only one graph of the amplitude of the signals acquired versus the used frequencies. The second form involved the acquisition of the NMR signal fixing one frequency and varying the time to echo, getting the called quadrupole oscillations. Amongst the most important results, are the acquisition of spectra of 27Al with high resolution, which is observed, directly from the spectra, the quadrupole coupling of this nucleus with the gradient of electric field produced by the local electric charges distribution. Moreover, experimental parameters were varied, such as separation and width of pulses in spin-echo experiments and it was analyzed as how these parameters influence the acquired signals. It was seen that the experiments of quadrupole oscillation corroborate the experiments carried in function of the frequency, resulting the same values of quadrupole coupling. With the variation of the width and separation of the used pulses of rf in the spin-echo experiments, it was observed the appearance of the multiple echoes for the nucleus of 27Al (spin 5/2), already provided for theory. The same experiments had been carried out for the nuclei of 155Gd and 157Gd (both spin 3/2). In this case that, also it was measured the quadrupole couplings values directly from spectra, but could not measure them from the quadrupole oscillations. Varying the temperature, it was also observed that the behavior of the magnetization follows the law of Curie-Weiss, through the displacement of the observed lines.