Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-02T17:15:29Z No. of bitstreams: 1 patriciacordeiropereirapampanelli.pdf: 10123132 bytes, checksum: 7b722bf4cc93a2714a196242334a5f40 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-06T19:57:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 patriciacordeiropereirapampanelli.pdf: 10123132 bytes, checksum: 7b722bf4cc93a2714a196242334a5f40 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T19:57:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 patriciacordeiropereirapampanelli.pdf: 10123132 bytes, checksum: 7b722bf4cc93a2714a196242334a5f40 (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Inúmeras áreas utilizam elementos finitos para modelagem e simulação de fenômenos físicos, químicos, biológicos, etc. Neste contexto, a geração de malhas consiste na subdivisão do espaço de acordo com o domínio de interesse. Contudo, a diversidade de geometrias e topologias dificulta esta tarefa. Este trabalho apresenta um método de geração de malhas trivalentes a partir de modelos triangulares. A etapa de pré-processamento consiste em extrair características diferenciais do modelo, como as regiões de curvatura máxima e mínima. O mapeamento no espaço rombóide é obtido através de duas otimizações, ambas de programação inteira mista. Na primeira etapa, um campo de direções é gerado com objetivo de interpolar as direções principais sobre toda a superfície. A segunda otimização consiste em mapear o modelo triangular no espaço bidimensional e homeomorfo ao disco. Este mapeamento permite extrair a malha trivalente no espaço rombóide com distribuição mais uniforme dos vértices. A cobertura trivalente obtida neste trabalho pode ser aplicada na representação de nano-estruturas de carbono dada sua geometria predominantemente hexagonal. Estas estruturas são especialmente interessantes devido á sua extensa aplicabilidade. / Several areas use finite element method for modeling and simulating physical, chemical or biological phenomena. In this context, the mesh generation consists of subdividing the space under the domain of interest. However, the diversity of geometries and topologies difficult this task. This work presents a method for trivalent mesh generation from triangular models. A pre-processing step consists in extracting differential characteristics of the model, as the regions of maximum and minimum curvatures. The rhomboid mapping space is obtained through two optimizations, both of mixed integer programming. In the first stage, a direction field is generated to interpolate the principal directions on the entire surface. The second optimization consists in mapping the triangular model in a two-dimensional homeomorphic space to the disk. This mapping allows to extract the trivalent mesh on the rhomboid space with a more uniform distribution of vertices. The trivalent coverage obtained in this study can be applied on the representation of carbon nano-structures due to its predominantly hexagonal geometry. These structures are specially interesting because of its extensive applicability.

D. Tech (Department of Chemistry, Faculty of Applied and Computer Sciences) Vaal University of Technology. / Trivalent arsenic (As(III)) and hexavalent chromium (Cr(VI)) toxicity have necessitated a great deal of research into the remediation of contaminated water. The techniques applied including oxidation, coagulation-flocculation and ion exchange have suffered drawbacks due to the high cost of materials and equipment, complex operations and secondary pollution among others. Adsorption, however, remains a cost-effective solution in the remediation of contaminated water. The use of biosorbent materials further lowers the cost of the adsorption process and improves its eco-friendliness. These biomaterials, however, suffer some drawbacks as poor porosity, low adsorption capacities and mechanical strength thus require modifications to improve their applicability as biosorbents. In this work pine cone powder, a waste from pine trees, was used as a biosorbent for the removal of As(III) and Cr(VI) from water. The powder was pre-treated with Fenton’s reagent to oxidize some of the functional groups and provide more binding sites. Iron oxide magnetic nanoparticles (magnetite) were incorporated into the pine cone matrix to form a magnetic composite with higher heavy metal affinity. The magnetite nanoparticles were also doped with manganese to improve their redox capacities and aid in the oxidation of the toxic As(III) to the less toxic As(V) and allow for improved binding. The adsorbents used in the study were therefore named as Fenton’s treated pine cone powder (FTP), pine cone -magnetite composite (FTP-MNP), magnetite nanoparticles (MNP), manganese doped magnetite nanoparticles (Mn MNP) and manganese doped pine cone-magnetite composite (Mn FTP-MNP). The prepared materials were fully characterized, and the adsorption process was optimized for both As(III) and Cr(VI) removal from aqueous solution. After modification the surface area of the particles increased in the order Mn MNP>MNP>Mn FTP-MNP>FTP-MNP>FTP. Surface and Xray analysis confirmed the formation of magnetite by the presence of both ferric and ferrous ion states on the surface and characteristic diffraction peaks for magnetite. The adsorption data was fitted into isotherm and kinetic models and the nature of adsorption was determined from the thermodynamic and kinetic parameters. Equilibrium studies indicated that the adsorption followed Langmuir isotherm for all adsorbents and was thus monolayer in nature, further analysis indicated that chemisorption was the predominant type of adsorption with ion exchange being the predominant mechanism of adsorption. Spent adsorbents were tested for reusability and displayed excellent adsorption capacities when used for up to three times. Adsorption mechanism was evaluated using characterization techniques and the ion-exchange mechanism inferred from thermodynamic data was confirmed spectroscopically with redox reactions aiding in the removal of the pollutants from water. The introduction of competing anions in solution, lowered the adsorption efficiency of both arsenic and chromium on the adsorbent indicating that there was competition for adsorption sites.

Research efforts in aquatic toxicology have historically centered on the chemical analyses and toxic effects of waters to aquatic organisms. More recently, sediment-source toxicity has been explored, with efforts concentrated on establishing sensitive and accurate methodologies. This study focused on the toxicity of trivalent chromium, hexavalent chromium, and fluoranthene to Pimephales promelas, Ictalurus punctatus, and Lepomis macrochirus. Test fish were exposed to both water-borne and sediment-source toxicants for 96 hours (h) and 30 days (d). A 96-h and 30-d LC50 (mg/L Cr, ug/L Fluoranthene) was determined for each fish species exposed to aqueous toxicants. In addition, 96-h and 30-d LC50s were determined for each fish species from sediment chromium concentrations (mg/kg) and sediment fluoranthene concentrations (ug/kg). Although lethality endpoints were used throughout this research, acute effects other than mortality were determined for Lepomis macrochirus exposed to hexavalent chromium. Lethal toxicity values (96-h and 30-d LC50 and their 95% confidence limits) for trivalent chromium could not be determined since trivalent chromium concentations above 6.0 mg/L could not be obtained at water pHs compatible with these fish species. Trivalent chromium addition to test waters at pHs compatible with fish survival resulted in a chromium precipitate that was not lethal to test fish. In contrast, fathead minnows, channel catfish, and bluegill sunfish exposed to hexavalent chromium in water and sediments experienced mortality. Fathead minnows exposed to fluoranthene in water for 96h demonstrated a maximum mortality of 69%, while 100% mortality was achieved with channel catfish in similar tests. Sediment tests with fluoranthene resulted in 100% mortality with both fathead minnows and channel catfish.

Pesquisas e publicações sobre polímeros luminescentes vêm sendo desenvolvidas nos últimos anos devido à inovação acadêmica, porém ainda no âmbito nacional possuem aplicação industrial limitada. Marcadores ópticos processados são pouco explorados devido à dificuldade de processamento dos materiais poliméricos luminescentes com estabilidade de luminescência. Os materiais utilizados para o processamento de polipropileno luminescente foram Poliamida 6 (PA6) dopada com complexo sintetizado de [Eu(tta)3(H2O)2] obtida através do processo de diluição do polímero e técnica de derramamento. As poliolefinas, por serem inertes, não se adequam ao procedimento comum de dopagem, assim no presente trabalho, o polipropileno luminescente foi preparado indiretamente por dopagem com poliamida dopada com complexo de európio em processamento por extrusão. As técnicas de caracterização utilizadas foram a Análise Térmica (TG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Difração de Raios-X (XRD), Espectroscopia de infravermelho (FT-IR) e estudo das propriedades fotoluminescentes. A blenda PP/PA6:Eu(tta)3 processada apresentou propriedades luminescentes observadas nas transições intraconfiguracionais de bandas finas 4f6 - 4f6 relativas aos níveis de excitação de energia 7F0 → 5L6 (394nm), 7F0 → 5D3 (415nm), 7F0 → 5D2 (464nm), 7F0 → 5D1 (525nm) e 7F0 → 5D0 (578nm). Tanto a blenda de PP/PA6:Eu(tta)3 e os filmes de PA6:Eu(tta)3 quando expostos a luz UV (365nm) apresentaram luminescência vermelha. Os resultados de TG mostraram que sob atmosfera de O2 o PP dopado PA6:Eu(tta)3 apresentou maior estabilidade do que o PP puro. Neste trabalho foi possível processar PP/PA6:Eu(tta)3 com propriedades térmicas e fotoestabilidade, que permitem sua utilização com marcador óptico em processamentos. / Research and publications about luminescent polymers have been developed in the last years for the academic innovation; however the industrial application has been very limited in this area. Processed Optical markers are few explored due to the difficult to process luminescent polymeric materials with stable luminescence. The materials used of processing luminescent polypropylene (PP) were polyamide 6 (PA6) doped with europium complex [Eu(tta)3(H2O)2] obtained through the dilution and casting process. Due to their inercy, polyolefins do not fit into the common procedure of doping, in consequence, in this work luminescent polypropylene was indirectly prepared by polyamide 6 doped with europium complex through extrusion process. Product characterization was done using Thermalgravimetry analysis (TG), Differential Scanning Calorimetric (DSC), X-Ray Diffraction (XRD), Infrared spectroscopy (FTIR) and fotoluminescence of emission and excitation. The blend PP/PA6:Eu(tta)3 presented luminescent properties, after semi-industrial process, as observed in the narrow bands of intraconfiguration transitions - 4f6 relatives to energy levels 7F0 → 5L6 (394nm), 7F0 → 5D3 (415nm), 7F0 → 5D2 (464nm), 7F0 → 5D1 (525nm) e 7F0 → 5D0 (578nm) of emission spectrum. Red light of the pellets or film is emitted when excited in UV lamp (365nm). TG results showed under O2 atmosphere that PP doped with PA6:Eu(tta)3 was more stable than pure PP. In this work luminescent PP/PA6:Eu(tta)3 was processed with properties of thermal and photo stability which can be used as optical marker in polymer processing.

Pesquisas e publicações sobre polímeros luminescentes vêm sendo desenvolvidas nos últimos anos devido à inovação acadêmica, porém ainda no âmbito nacional possuem aplicação industrial limitada. Marcadores ópticos processados são pouco explorados devido à dificuldade de processamento dos materiais poliméricos luminescentes com estabilidade de luminescência. Os materiais utilizados para o processamento de polipropileno luminescente foram Poliamida 6 (PA6) dopada com complexo sintetizado de [Eu(tta)3(H2O)2] obtida através do processo de diluição do polímero e técnica de derramamento. As poliolefinas, por serem inertes, não se adequam ao procedimento comum de dopagem, assim no presente trabalho, o polipropileno luminescente foi preparado indiretamente por dopagem com poliamida dopada com complexo de európio em processamento por extrusão. As técnicas de caracterização utilizadas foram a Análise Térmica (TG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Difração de Raios-X (XRD), Espectroscopia de infravermelho (FT-IR) e estudo das propriedades fotoluminescentes. A blenda PP/PA6:Eu(tta)3 processada apresentou propriedades luminescentes observadas nas transições intraconfiguracionais de bandas finas 4f6 - 4f6 relativas aos níveis de excitação de energia 7F0 → 5L6 (394nm), 7F0 → 5D3 (415nm), 7F0 → 5D2 (464nm), 7F0 → 5D1 (525nm) e 7F0 → 5D0 (578nm). Tanto a blenda de PP/PA6:Eu(tta)3 e os filmes de PA6:Eu(tta)3 quando expostos a luz UV (365nm) apresentaram luminescência vermelha. Os resultados de TG mostraram que sob atmosfera de O2 o PP dopado PA6:Eu(tta)3 apresentou maior estabilidade do que o PP puro. Neste trabalho foi possível processar PP/PA6:Eu(tta)3 com propriedades térmicas e fotoestabilidade, que permitem sua utilização com marcador óptico em processamentos. / Research and publications about luminescent polymers have been developed in the last years for the academic innovation; however the industrial application has been very limited in this area. Processed Optical markers are few explored due to the difficult to process luminescent polymeric materials with stable luminescence. The materials used of processing luminescent polypropylene (PP) were polyamide 6 (PA6) doped with europium complex [Eu(tta)3(H2O)2] obtained through the dilution and casting process. Due to their inercy, polyolefins do not fit into the common procedure of doping, in consequence, in this work luminescent polypropylene was indirectly prepared by polyamide 6 doped with europium complex through extrusion process. Product characterization was done using Thermalgravimetry analysis (TG), Differential Scanning Calorimetric (DSC), X-Ray Diffraction (XRD), Infrared spectroscopy (FTIR) and fotoluminescence of emission and excitation. The blend PP/PA6:Eu(tta)3 presented luminescent properties, after semi-industrial process, as observed in the narrow bands of intraconfiguration transitions - 4f6 relatives to energy levels 7F0 → 5L6 (394nm), 7F0 → 5D3 (415nm), 7F0 → 5D2 (464nm), 7F0 → 5D1 (525nm) e 7F0 → 5D0 (578nm) of emission spectrum. Red light of the pellets or film is emitted when excited in UV lamp (365nm). TG results showed under O2 atmosphere that PP doped with PA6:Eu(tta)3 was more stable than pure PP. In this work luminescent PP/PA6:Eu(tta)3 was processed with properties of thermal and photo stability which can be used as optical marker in polymer processing.

Este trabalho apresenta a preparação, caracterização e estudos sobre as propriedades de fotoluminescência dos complexos de coordenação a partir de β-dicetonatos e salicilatos de terras raras trivalentes (βdicetonatos = acac- e tta-; salicilatos = Hsal- e TR3+ = Sm3+, Eu3+, Gd 3+e Tb3+) dopados nos polímeros PHB (poli3hidroxibutirato) e PMMA (polimetilmetacrilato). Os sistemas poliméricos foram caracterizados por meio das técnicas de microanálises de CHN, titulação complexométrica com EDTA, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, análises termogravimétricas TGA/DTG e difratometria de raios X (método do pó). Os dados de espectroscopia no IV evidenciaram a ocorrência da interação entre as matrizes poliméricas PHB e PMMA com os complexos de β-dicetonatos e salicilatos de TR.3+ As análises termogravimétricas TGA/DTG sugeriram o caráter anidro na maioria dos sistemas poliméricos dopados e apresentaram uma diminuição de termoestabilidade com o aumento da dopagem. Os difratogramas de raios X evidenciaram que os filmes poliméricos são semicristalinos e que cada uma das séries apresenta perfis espectrais semelhantes. A cristalinidade dos sistemas aumentou em função da porcentagem de dopagem e, ao mesmo tempo, mantémse independente da variação do íon TR3+ ou ligante de coordenação. Foram observados nos espectros de excitação dos complexos de TR3+ dopados nos polímeros PHB e PMMA supressão de luminescência das bandas finas oriundas das transições 4f4f proveniente dos íons TR3+. Os espectros de emissão dos sistemas PHB e PMMA dopados com os complexos de Gd3+, utilizadas técnicas do estado estacionário e resolvido no tempo, evidenciaram que os estados tripletos T do ligante tta mostraramse mais ressonantes com os níveis excitados 5D0 do íon Eu3+ e 4G5/2 do Sm3+. Por outro lado, os estados T dos ligantes acac e Hsal estão mais ressonantes com o nível emissor 5D4 do íon Tb.3+ Com base nos espectros de emissão dos sistemas PHB e PMMA dopados com complexos de Sm3+, Eu3+ e Tb3+ apresentaramse bandas características das transições intraconfiguracionais oriundas dos íons Sm3+ (4G5/2→6H5/2→11/2), Eu3+ (5D0→7FJ, J = 0—6) e Tb3+ (5D0→7FJ, J = 0—6) exibindo cores de emissões vermelhaalaranjada, vermelha e verde, respectivamente. Para a maioria dos filmes dopados houve supressão de luminescência em função do aumento da concentração da dopagem. As propriedades fotoluminescentes foram investigadas a partir dos dados espectrais dos sistemas PHB e PMMA dopados com complexos hidratados que mostraram, principalmente, bandas finas oriundas das transições 5D0&#85947F0—4 (Eu3+), dominados pela transição hipersensível 5D0—7F2 (~612 nm) indicando que íon Eu3+ encontrase em um ambiente químico não centrossimétrico. Os filmes PHB:Eu(tta)3 e PMMA:Eu(tta)3 apresentaram maiores valores de Ω2, sugerindo que o íon Eu3+ localizase em um ambiente químico mais polarizável. Os maiores valores de eficiência quântica de emissão do nível emissor 5D0 (η) foram para os filmes poliméricos dopados com o complexo [Eu(tta)3(H2O)2]. As cores das emissões dos sistemas poliméricos sintetizados neste trabalho possibilitam aplicações em sistemas tricolor, visto que suas emissões correspondem às cores primárias vermelho (Eu3+), azul (Gd3+) e verde (Tb3+). Os filmes PMMA:Gd(Hsal)3, apresentaram altas intensidades de emissão oriundas das transições T1→S0 do ligante salicilato, emitindo cor azul a temperatura ambiente (298 K). As matrizes poliméricas desempenham papéis essenciais nos processos de sensibilização luminescente dos sistemas contendo Eu3+ e Tb3+ e, portanto, atuam como Dispositivos Moleculares Conversores de Luz (DMCLs) / This work presents the preparation, characterization and studies of photoluminescence properties based on trivalent rare earth coordination complexes of βdiketonates and salicylates (β-diketonates = acac- and tta-; salicylates = Hsal- and RE3+ = Sm3+, Eu3+, Gd3+ and Tb3+) doped into polymers PHB (poly3hydroxybutyrate) and PMMA (polymethylmethacrylate). The polymer systems were characterized using techniques of CHN microanalysis, complexometric titration with EDTA, infrared absorption spectroscopy, thermogravimetric analysis TGA/DTG and Xray powder diffraction. Data from the IR spectroscopy revealed the occurrence of interaction between the PHB and PMMA polymer matrix with the RE3+ complex of βdiketonates and salicylates. The thermogravimetric analysis TGA/DTG suggested anhydrous character in most doped polymer systems and showed a decrease of thermal stability with increasing doping content. The Xray diffraction study showed that the polymer films are semicrystalline and each series presents spectral profiles similar to each other. The crystallinity of the polymeric systems increased according to the doping percentage and, at the same time, maintained independent to the alteration of RE3+ ion or the coordinated ligand. It was observed in the excitation spectra of PHB and PMMA polymer systems doped with RE3+-complexes luminescence quenching of narrow bands arising from the 4f4f transitions of RE3+ ions. In the emission spectra of PHB and PMMA systems doped with Sm3+, Eu3+ and Tb3+ complexes, characteristic emission bands arising from intraconfigurational transitions were observed from the ions Sm3+ (4G5/2→6H5/2,-11/2), Eu3+ (5D0→7FJ, J = 0-6) and Tb3+ (5D4→7FJ, J = 6-0), exhibiting orangered, red and green colour emission, respectively. Most of the doped films displayed concentration quenching of luminescence. Photoluminescence properties were investigated based on the spectroscopic data obtained for systems of PHB and PMMA doped with hydrated complexes. Particularly, emission bands arising from the 5D0→7F0-4 transitions (Eu3+) were dominated by the hypersensitive 5D07F2 transition (~612 nm), indicating that the Eu3+ ion is found in a noncentrosymmetric chemical environment. PHB:Eu(tta)3 and PMMA:Eu(tta)3 films showed high Ω2 values, suggesting that the Eu3+ ion is located in a more polarizable chemical environment. The highest values of emission quantum efficiency (η) of the 5D0 emitting level were found with those polymer films doped with [Eu(tta)3(H2O)2] complex. The emission colours of polymer systems synthesized in this work enabled their potential applications in fullcolour displays, since their emissions are the primary colours: red (Eu3+), blue (Gd3+) and green (Tb3+). The PMMA:Gd(Hsal)3 films exhibits intense blue colour emission arising from the T1→S0 transition of the salicylate ligand at room temperature (298 K). The polymer matrix performs an essential role in the luminescent sensitization processes for systems containing Sm3+, Eu3+, Gd3+ and Tb3+, hence the overall systems act as Light Conversion Molecular Devices (LCMDs)

Este trabalho apresenta a preparação, caracterização e estudos sobre as propriedades de fotoluminescência dos complexos de coordenação a partir de β-dicetonatos e salicilatos de terras raras trivalentes (βdicetonatos = acac- e tta-; salicilatos = Hsal- e TR3+ = Sm3+, Eu3+, Gd 3+e Tb3+) dopados nos polímeros PHB (poli3hidroxibutirato) e PMMA (polimetilmetacrilato). Os sistemas poliméricos foram caracterizados por meio das técnicas de microanálises de CHN, titulação complexométrica com EDTA, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, análises termogravimétricas TGA/DTG e difratometria de raios X (método do pó). Os dados de espectroscopia no IV evidenciaram a ocorrência da interação entre as matrizes poliméricas PHB e PMMA com os complexos de β-dicetonatos e salicilatos de TR.3+ As análises termogravimétricas TGA/DTG sugeriram o caráter anidro na maioria dos sistemas poliméricos dopados e apresentaram uma diminuição de termoestabilidade com o aumento da dopagem. Os difratogramas de raios X evidenciaram que os filmes poliméricos são semicristalinos e que cada uma das séries apresenta perfis espectrais semelhantes. A cristalinidade dos sistemas aumentou em função da porcentagem de dopagem e, ao mesmo tempo, mantémse independente da variação do íon TR3+ ou ligante de coordenação. Foram observados nos espectros de excitação dos complexos de TR3+ dopados nos polímeros PHB e PMMA supressão de luminescência das bandas finas oriundas das transições 4f4f proveniente dos íons TR3+. Os espectros de emissão dos sistemas PHB e PMMA dopados com os complexos de Gd3+, utilizadas técnicas do estado estacionário e resolvido no tempo, evidenciaram que os estados tripletos T do ligante tta mostraramse mais ressonantes com os níveis excitados 5D0 do íon Eu3+ e 4G5/2 do Sm3+. Por outro lado, os estados T dos ligantes acac e Hsal estão mais ressonantes com o nível emissor 5D4 do íon Tb.3+ Com base nos espectros de emissão dos sistemas PHB e PMMA dopados com complexos de Sm3+, Eu3+ e Tb3+ apresentaramse bandas características das transições intraconfiguracionais oriundas dos íons Sm3+ (4G5/2→6H5/2→11/2), Eu3+ (5D0→7FJ, J = 0—6) e Tb3+ (5D0→7FJ, J = 0—6) exibindo cores de emissões vermelhaalaranjada, vermelha e verde, respectivamente. Para a maioria dos filmes dopados houve supressão de luminescência em função do aumento da concentração da dopagem. As propriedades fotoluminescentes foram investigadas a partir dos dados espectrais dos sistemas PHB e PMMA dopados com complexos hidratados que mostraram, principalmente, bandas finas oriundas das transições 5D0&#85947F0—4 (Eu3+), dominados pela transição hipersensível 5D0—7F2 (~612 nm) indicando que íon Eu3+ encontrase em um ambiente químico não centrossimétrico. Os filmes PHB:Eu(tta)3 e PMMA:Eu(tta)3 apresentaram maiores valores de Ω2, sugerindo que o íon Eu3+ localizase em um ambiente químico mais polarizável. Os maiores valores de eficiência quântica de emissão do nível emissor 5D0 (η) foram para os filmes poliméricos dopados com o complexo [Eu(tta)3(H2O)2]. As cores das emissões dos sistemas poliméricos sintetizados neste trabalho possibilitam aplicações em sistemas tricolor, visto que suas emissões correspondem às cores primárias vermelho (Eu3+), azul (Gd3+) e verde (Tb3+). Os filmes PMMA:Gd(Hsal)3, apresentaram altas intensidades de emissão oriundas das transições T1→S0 do ligante salicilato, emitindo cor azul a temperatura ambiente (298 K). As matrizes poliméricas desempenham papéis essenciais nos processos de sensibilização luminescente dos sistemas contendo Eu3+ e Tb3+ e, portanto, atuam como Dispositivos Moleculares Conversores de Luz (DMCLs) / This work presents the preparation, characterization and studies of photoluminescence properties based on trivalent rare earth coordination complexes of βdiketonates and salicylates (β-diketonates = acac- and tta-; salicylates = Hsal- and RE3+ = Sm3+, Eu3+, Gd3+ and Tb3+) doped into polymers PHB (poly3hydroxybutyrate) and PMMA (polymethylmethacrylate). The polymer systems were characterized using techniques of CHN microanalysis, complexometric titration with EDTA, infrared absorption spectroscopy, thermogravimetric analysis TGA/DTG and Xray powder diffraction. Data from the IR spectroscopy revealed the occurrence of interaction between the PHB and PMMA polymer matrix with the RE3+ complex of βdiketonates and salicylates. The thermogravimetric analysis TGA/DTG suggested anhydrous character in most doped polymer systems and showed a decrease of thermal stability with increasing doping content. The Xray diffraction study showed that the polymer films are semicrystalline and each series presents spectral profiles similar to each other. The crystallinity of the polymeric systems increased according to the doping percentage and, at the same time, maintained independent to the alteration of RE3+ ion or the coordinated ligand. It was observed in the excitation spectra of PHB and PMMA polymer systems doped with RE3+-complexes luminescence quenching of narrow bands arising from the 4f4f transitions of RE3+ ions. In the emission spectra of PHB and PMMA systems doped with Sm3+, Eu3+ and Tb3+ complexes, characteristic emission bands arising from intraconfigurational transitions were observed from the ions Sm3+ (4G5/2→6H5/2,-11/2), Eu3+ (5D0→7FJ, J = 0-6) and Tb3+ (5D4→7FJ, J = 6-0), exhibiting orangered, red and green colour emission, respectively. Most of the doped films displayed concentration quenching of luminescence. Photoluminescence properties were investigated based on the spectroscopic data obtained for systems of PHB and PMMA doped with hydrated complexes. Particularly, emission bands arising from the 5D0→7F0-4 transitions (Eu3+) were dominated by the hypersensitive 5D07F2 transition (~612 nm), indicating that the Eu3+ ion is found in a noncentrosymmetric chemical environment. PHB:Eu(tta)3 and PMMA:Eu(tta)3 films showed high Ω2 values, suggesting that the Eu3+ ion is located in a more polarizable chemical environment. The highest values of emission quantum efficiency (η) of the 5D0 emitting level were found with those polymer films doped with [Eu(tta)3(H2O)2] complex. The emission colours of polymer systems synthesized in this work enabled their potential applications in fullcolour displays, since their emissions are the primary colours: red (Eu3+), blue (Gd3+) and green (Tb3+). The PMMA:Gd(Hsal)3 films exhibits intense blue colour emission arising from the T1→S0 transition of the salicylate ligand at room temperature (298 K). The polymer matrix performs an essential role in the luminescent sensitization processes for systems containing Sm3+, Eu3+, Gd3+ and Tb3+, hence the overall systems act as Light Conversion Molecular Devices (LCMDs)

Apresentamos uma série de novos resultados acerca dos vidros aluminosilicato de cálcio com diferentes concentrações de sílica (7,0 e 34,0% em massa) dopados com o íon Tb3+ (Tb4O7 = 0,05 - 15,0% em massa). A partir de medidas de absorção, excitação, emissão e tempos de decaimento; discutimos detalhadamente os mecanismos de emissão verde e azul do Tb3+ neste sistema vítreo. As emissões na região do azul (nível 5D3) foram analisadas tanto pela excitação direta no UV (emissão de Stokes) quanto por conversão ascendente de energia (emissão anti-Stokes), após a excitação em 488 nm (excitação ressonante com o nível 5D4). Para excitação em 325 nm, verificou-se que a intensidade da luminescência verde aumenta linearmente com a concentração, enquanto a emissão azul é fortemente reduzida com o aumento da concentração de Tb3+. No caso da excitação em 488 nm, observou-se uma forte saturação das emissões no verde, para intensidades duas ordens de grandeza menores que o esperado (Isat = 2,3×106 W/cm2). Por meio de um sistema de equações de taxa, mostramos que esse comportamento pode ser explicado pelo mecanismo de absorção do estado excitado e por uma seção de choque de absorção (5D4 → 5D3) aproximadamente duas ordens de magnitude maior do que a observada na transição 7F6 → 5D4. Espectros de excitação e emissão realizados a baixa temperatura (6 K) evidenciaram a presença de emissões atribuídas à matriz hospedeira. Medidas de Z-scan resolvidas no tempo, com excitação em 488 nm também foram realizadas e nos permitiram calcular a variação da polarizabilidade (Δαp) das amostras. A concentração de sílica apresentou forte influência nas propriedades não lineares aferidas. Para a amostra com menor concentração de sílica (7,0% em massa), o valor de Δαp é aproximadamente 10 vezes maior do que para a amostra com maior concentração de sílica (34% em massa). / We present a series of new results concerning Tb+3 (Tb4O7 = 0,05 - 15,0 wt.%) doped calcium aluminosilicate glasses with different silica concentrations (7.0 and 34.0 wt.%). Through optical absorption, excitation spectra, photoluminescence, and fluorescence decay measurements, the blue and green Tb+3 emission are discussed in detail. Emissions in the UV-blue region (5D3 level) were analyzed by direct UV excitation (Stokes emission) and by upconversion (anti-Stokes emission), resonant excitation with level 5D4 level. For the excitation at 325 nm, the intensity of the green luminescence increases linearly with the Tb+3 concentration. In opposite, the blue emission is strongly reduced with increasing the Tb+3 concentration from 0.5 to 15.0% (wt%). In the case of the 488 nm excitation, strong saturation of the green emissions was observed for pump intensity two orders of magnitude lower than expected (Isat = 2,3×106 W/cm2). By means a rate equations system, we explain this behavior by the excited state absorption and by an absorption cross section (5D4 → 5D3) approximately two orders of magnitude larger than 7F6 → 5D4 transition. Excitation and emission spectra were performed at low temperature (6 K) in the Tb doped LSCAS glass. These spectra showed matrix emission bands. Time-resolved Z-scan measurements were performed (at 488 nm). From these measurements, we determine the polarizability change (Δαp) in Tb doped glasses. The silica concentration presents a great influence on the nonlinear properties measured. The Δαp value in low silica calcium aluminosilicate glass (7.0 wt.%) is approximately 10 times higher than the value determined the sample with a higher silica content (34.0 wt.%).

Submitted by Vasti Diniz (vastijpa@hotmail.com) on 2017-09-08T12:54:48Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1516121 bytes, checksum: 772d5ba3351de06ed346dc46430f7188 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-08T12:54:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1516121 bytes, checksum: 772d5ba3351de06ed346dc46430f7188 (MD5) Previous issue date: 2016-03-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The first-line drugs in Brazil for leishimaniasis treatment is the pentavalent antimonial, considered a prodrug because it is converted in trivalent (SbIII) during the treatment which presents many limitations, including the rising of the resistant parasite. Seeking to understand of these resistance effects in Leishmania (L.) amazonensis, promastigotes forms were cultured in glowing concentrations of SbIII then 2 mutants were selected, SbIII 1 and SbIII2 that gain resistance, respectively, 15,8 and 22,5 times bigger than wild cultures'. The morphological analysis show significant diferences in mutant's form and size when compared with the wild ones, once it has a long and slender cell body and with a long flagellum, while the majority mutants, with a resistance level 6,42 (SbIII 1) and 5,62 (SbIII 2) times bigger, presented a rounded cell body, with long flagellum. Curiously, when the mutants obtain a resistance level 15,8 (SbIII 1) e 22,5 (SbIII 2) times bigger, the morphological diference diminishes. The resistance phenotype to the SbIII manifested itself also in the amastigote like derived of both mutants. The SbIII 2 mutant presented a more stable profile of resistance than SbIII 1 one's when cultured in the absence of the drug, which denote diferences in the resistance mechanism. There was not observed cross-resistance to Amphotericin B. The promastigote forms of both mutants showed theirselves significantly more resistant to lysis throught the complement system, compared to the wild one's, sugesting that the parameter to the resistance to the antimonials and virulance might be correlated in Leishmania (L.) amazonensis. / A droga de primeira escolha para o tratamento das leishmanioses no Brasil é um antimonial pentavalente, considerado uma pró-droga por ser convertido na forma trivalente (SbIII) durante o tratamento, o qual apresenta várias limitações, incluindo o crescente surgimento de parasitos resistentes. Buscando compreender os efeitos desta resistência em Leishmania (L.) amazonensis, formas promastigotas foram cultivadas em concentrações crescentes de SbIII e selecionados dois mutantes, SbIII 1 e SbIII 2, que adquiriram, respectivamente, um nível de resistência 15,8 e 22,5 vezes maior que o apresentado pelas culturas selvagens. A análise morfológica mostrou diferenças significantivas no tamanho e formato dos mutantes em relação ao tipo selvagem, visto que estas apresentaram corpo celular alongado, delgado e com flagelo longo, enquanto que a maioria dos mutantes, com um nível de resistência 6,42 (SbIII 1) e 5,62 (SbIII 2) vezes maior, apresentaram um corpo celular arredondado, com flagelo alongado. Curiosamente, quando os mutantes adquiriram um nível de resistência 15,8 (SbIII 1) e 22,5 (SbIII 2) vezes maior, esta diferença morfológica diminuiu. O fenótipo de resistência ao SbIII se manifestou também nas formas amastigotas axênicas derivadas dos dois mutantes. O mutante SbIII 2 apresentou um perfil de resistência mais estável que o SbIII 1 quando cultivado na ausência da droga, o que pode indicar diferenças nos mecanismos de resistência. Não foi observada resistência cruzada com o fármaco Anfotericina B. As formas promastigotas dos dois mutantes mostraram-se significativamente mais resistentes à lise pelo sistema complemento, comparado aos selvagens, sugerindo que os parâmetros resistência a antimoniais e virulência podem estar correlacionados em Leishmania (L.) amazonensis.

Given a hyperbolic surface, the set of all closed geodesics whose length is minimal form a graph on the surface, in fact a so called fat graph, which we call the systolic graph. The central question that we study in this thesis is: which fat graphs are systolic graphs for some surface -we call such graphs admissible. This is motivated in part by the observation that we can naturally decompose the moduli space of hyperbolic surfaces based on the associated systolic graphs. A systolic graph has a metric on it, so that all cycles on the graph that correspond to geodesics are of the same length and all other cycles have length greater than these. This can be formulated as a simple condition in terms of equations and inequations for sums of lengths of edges. We call this combinatorial admissibility. Our first main result is that admissibility is equivalent to combinatorial admissibility. This is proved using properties of negative curvature, specifically that polygonal curves with long enough sides, in terms of a lower bound on the angles, are close to geodesics. Using the above result, it is easy to see that a subgraph of an admissible graph is admissible. Hence it suffices to characterize minimal non-admissible fat graphs. Another major result of this thesis is that there are infinitely many minimal non-admissible fat graphs (in contrast, for instance, to the classical result that there are only two minimal non-planar graphs).