A caracterização, por meio de espectroscopia fotoacústica, de células solares de Si com diferentes resistências internas, em baixas e altas frequências, levou a resultados significantemente diferentes. Para células grandes (pequena resistência interna) os resultados foram similares aos obtidos por radiometria fototérmica ou deteção piroelétrica. Para células pequenas, os resultados obtidos estão de acordo com as medidas elétricas efetuadas. É apresentada também uma teoria para um novo método de deteção óptica do sinal fotoacústico.

Orientador: Jose Wilson Magalhães Bassani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T05:29:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_PauloAlbertoPaes_D.pdf: 8372969 bytes, checksum: 3b3ed01cb6c16c960f7392127e548f17 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Vários eventos fisiológicos importantes são governados por variações na concentração intracelular de cálcio, ['CA POT. 2+¿]i. Na célula cardíaca, variações na ['CA POT. 2+¿]i são responsáveis pelo disparo e controle da força e curso temporal da contração. Neste trabalho estudamos a teoria que fundamenta o uso do Método da Razão, na quantificação de ['CA POT. 2+¿], a partir da medição de fluorescência emitida por indicadores como indo-1 e fura-2. Um sistema de microscopia de fluorescência completo, para ser utilizado com o indo-1, foi projetado e construído. O sistema foi utilizado no estudo dos transientes de cálcio em miócitos cardíacos isolados de ratos durante o desenvolvimento pós-natal (idades: 3 - 6; 13 - 16; 28 - 35 e 180 dias). Apesar dos parâmetros de calibração não se manterem constantes nos diversos grupos, as características dos transientes não mostraram diferenças estatisticamente significativas (['CA POT. 2+¿] diastólico 180nM; ['CA POT. 2+¿] pico 1¿mu¿M e fwhm 0.35ms). Estudando o limiar de estimulação elétrica pudemos comprovar experimentalmente que ele diminui com o desenvolvimento do animal, devido à modificação da geometria das células, como previsto pela teoria / Abstract: Important physiological events are governed by changes in intracellular 'CA POT. 2+¿ concentration (['CA POT. 2+¿]i). In cardiac cells, ['CA POT. 2+¿]I changes are resposible for triggering and controlling the strength and timecourse of contractions. In this work, we studied the fundamental theory for the ratio method, a method to quantitate ['CA POT. 2+¿] from the ratio of fluorescence emitted by a ratiometric 'CA POT. 2+¿ indicator, such as indo-1 and fura-2. Additionally, a complete microscopic system for measuring indo-1 fluorescence was designed and constructed. This system was applied for measuring 'CA POT. 2+¿ transients in cardiac myocytes isolated from rats during post-natal development (ages: 3-6; 13- 16; 28-35 and 180 days). Although the calibration parameters were not the same for all ages, diastolic and peak ['CA POT. 2+¿]i and duration of the 'CA POT. 2+¿ transients were not significantly different ( 180 nM , 1¿mu¿M and 0.35 s, respectively). To explain the field stimulation process of the cells at different ages we developed a simple model based on the eletromagnetic theory. Measured threshold for field eletrical stimulation was age-dependent and was found to be related to the cell geometry, as predicted by the model / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Luciano Tavares Angelo Cintra / BancaEloi Dezan Junior / Renata Oliveira Samuel / Christine Men Martins / Resumo: O obje tivo deste trabalho foi invest igar a influ ê ncia da extensão da doença periodontal no perfil sanguíneo de ratos Wistar. Foram utilizados 30 ratos divididos em 3 grupos de 10 animais: C - ratos controle ; DP1 - ratos com doença periodontal em 3 molares superiores ; DP2 - ratos com doença per iodontal em 3 molares superiores e 3 inferiores . A doença periodontal foi induzida por meio da confecção de ligadura em torno do colo dentário dos molares selecionados de acordo com cada grupo . Após 30 dias, os animais foram anestesiados e, por meio de uma punção cardíaca, foi coletado 5 ml de sangue para as análises dos parâmetros do hemograma, creatinina, triglicérides e colesterol. Em seguida, os animais foram sacrificados e as maxilas removidas e processadas para análise histopatológica em coloraçã o de H .E . para caracterizar o perfil da doença periodontal em cada animal . Os resultados obtidos a partir do tecido hematológico foram analisados estaticamente por meio dos testes de ANOVA e Tukey, com nível de significância de 5%. Pode - se observar nos grupos DP 1 e DP2 presença de infiltrado inflamatório crônico, perda de inserção conjuntiva, perda de estrutura óssea cortical e alveolar, presença de reabsorções dentárias, presença de b iofilme e sequestro ósseo. Quant o ao perfil sanguíneo, pode - se observar diferen ça estatisticamente significante entre o grupo controle e os grupos DP1 e DP2 em relação à quantidade de leucócitos e linfócitos (p<0,05). Ainda, o grupo DP2 apresentou maior quantidade de leucócito s e neutrófilos em relação ao grupo DP1 e controle (p<0,05 ). Pode - se concluir que a presença da doença periodontal eleva a quantidade de l eucócitos, neutrófilo e linfócitos no sangue de ratos Wistar, e que, a extensão da doença periodontal influencia na quanti dade de leucócitos e neutrófilos. / Abstract: The aim of this study was to evaluate the influence of the periodontal disease extension o n the blood profile of Wistar rats. Thirty rats were divided into 3 groups of 10 animals each : C control rats; DP1 - rats with periodontal disease in 3 upper molars; DP2 - rats with periodontal disease in 3 upper and 3 lower molars. Periodontal disea se was induced by ligature around the tooth according to each group. After 30 days, the animals were killed and 5ml of blood was collected for analyzes of blood cou nt parameters, creatinine, triglycerides and cholesterol. Then the animals were sacrificed and the jaws removed and processed for histopathological analysis to characterize, in H.E. staining, the profile of periodontal disease in each animal. The results f rom the hematologic tissue were analyzed statistically by ANOVA and Tukey test, with 5% significance level. It can be observed in groups DP1 and DP2 presence of chronic inflammatory infiltrates, connective tissue attachment loss and alveolar bone cortical structure loss, presence of resorptions, presence of biofilm and bone sequestration. As for the blood profile, it is can observe a statistically significant difference between the control group and the groups DP1 and DP2 to the amount of leukocytes and lym phocytes (p <0.05). Further, DP2 group had a higher amount of leukocytes and neutrophils compared to DP1 and control group (p <0.05). It can be concluded that the presence of periodontal disease increases the amount of leukocytes, neutrophils, and lymphocy tes in the blood of Wistar rats, and the extent of periodontal disease affects the quantification of leukocytes and neutrophils. / Doutor

As células-tronco mesenquimais (MSC) são caracterizadas pelo seu potencial de diferenciação em células de origem mesenquimal como adipócitos, condrócitos e osteócitos; ação parácrina; capacidade imunorregulatória e tropismo por regiões lesionadas e câncer. Estas células já foram isoladas de diferentes órgãos e tecidos e apresentam características bastante similares, mas não idênticas: fato que ressalta a importância da realização de estudos comparativos para determinar a real equivalência das MSC de diferentes origens. Os principais objetivos deste trabalho foram analisar o potencial de transferência gênica mediado por lipofectamine 2000, detectar e quantificar a expressão dos fatores de pluripotência Oct4, Klf4, Sox2, c-Myc, Lin28, Tcl-1α, Nanog e comparar a eficiência de reprogramação celular em MSC murinas provenientes de medula óssea (moMSC), tecido adiposo (ADSC), rim (rMSC), pulmão (pMSC), veia cava (cMSC) e medula espinhal (meMSC). Estas células também foram classificadas com relação ao tempo de cultivo, sendo subdivididas em: Cultivo Inicial (até passagem 7), Cultivo Intermediário (da passagem 8 a 12) e Cultivo Tardio (a partir da passagem 13). No que se refere à transfecção usando lipofectamine 2000, foi observada maior eficiência em pMSC e rMSC quando comparadas a cMSC, todas em passagem tardia. Neste trabalho é mostrada a expressão de Klf4, Sox2, Lin28 e c- Myc em MSC murinas isoladas de pulmão, rim, tecido adiposo e medula espinhal. Lin28 foi detectado apenas no estágio inicial do cultivo de pMSC e ADSC e intermediário de rMSC. Enquanto que nas meMSC, Lin28 e Sox2 parecem diminuir com o tempo de cultivo chegando a zero no cultivo tardio. Não foi detectada a expressão de Oct4, Nanog ou Tcl-1α. Um dado muito expressivo é a reprogramação de moMSC apenas com OCT4 e SOX2 quando é utilizado o co-cultivo com fibroblastos embrionários 15 murinos (MEF). Aqui também pode ser visto que existe uma relação direta entre eficiência de geração de iPSC e o tempo de substituição das condições de cultivo nos dois tempos testados. Quando o co-cultivo em MEF é substituído por placas recobertas por gelatina e meio mESC induzido, não é observada a reprogramação apenas com dois fatores, sendo obrigatória a adição de c-MYC ou KLF4. pMSC apresentou maior número de iPSC quando comparado aos demais, seguida de moMSC e rMSC. Não detectamos reprogramação em ADSC. Outra variação observada foi que as moMSC reprogramam mais rapidamente (dia 8), sendo seguidas pelas pMSC (dia 10) e pelas rMSC (dia 16). O potencial de utilização das MSC na terapia gênica ex vivo e na reprogramação celular é variável e possivelmente está associado ao local de onde estas células são isoladas, além do estágio de cultivo. Ainda assim, muitos estudos ainda precisam ser realizados para estipular de forma exata a colaboração que cada MSC pode oferecer para o uso clínico. / The Mesenchymal Stem Cells (MSC) are characterized by their potential to differentiate into cells of mesenchymal origin such as adipocytes, chondrocytes and osteocytes; paracrine action; immunoregulatory capacity and tropism for injured regions and cancer. These cells have been isolated from different tissues and organs and exhibit similar characteristics, but are not identical: a fact that highlights the importance of comparative studies to determine the real equivalence of MSC from different sources. The objectives of this study were to analyze the potential of gene transfer mediated by Lipofectamine 2000; detect and quantify the expression of pluripotency factors Oct4, Klf4, Sox2, c-Myc, Lin28, Tcl-1α, Nanog and compare the efficiency of reprogramming in murine MSC isolated from bone marrow (moMSC), adipose tissue (ADSC), kidney (rMSC), lung (PMSC), vena cava (cMSC) and spinal cord (meMSC). These cells were classified according to time of cultivation, subdivided in: Recent Cultivation (up to passage 7), Cultivation Intermediate (passage 8 to 12) and Late Cultivation (from passage 13). Regarding transfection using Lipofectamine 2000, higher efficiency was achieved in PMSC and rMSC compared to cMSC, all in late passage. In this work we show the expression of Klf4, Sox2, c-Myc and Lin28 in MSC isolated from murine lung, kidney, adipose tissue and spinal cord. Lin28 was detected only in the early stage of cultivation in pMSC and ADSC and intermediate cultivation in rMSC. In meMSC, the expression of Lin28 and Sox2 appears to decrease with time not being detected in late cultivation. We did not detect the expression of Oct4, Nanog or Tcl-1α in any sample studied. A very important finding was the reprogramming of moMSC with only OCT4 and SOX2 when it was co-culture on murine embryonic fibroblasts (MEF). In this study was detected a direct relationship between efficiency of iPSC generation and the time of replacement of culture conditions, considering the times tested; 3 or 5 days post transduction. When the co-cultivation on MEF was replaced by plates coated with gelatin and induced medium is not observed with only two reprogramming factors, being required the addition of KLF4 or c-MYC. Comparing the efficiency of reprogramation between MSC, pMSC showed higher number of iPSC when compared to the others, followed by moMSC and rMSC. There was not detected cell reprogramming in ADSC. Another variation observed was in the reprogramming time. The moMSC reprogram faster (8 days), being followed by the pMSC (day 10) and the rMSC (day 16). The potential use of MSC in ex vivo gene therapy and cellular reprogramming is variable and may be associated with the location from which these cells are isolated, beyond the stage of cultivation. However, further studies are necessary to accurately stipulate the clinical use for each MSC.

O objetivo do estudo foi avaliar, in vitro, a influência da fotobiomodulação (PBM) na, viabilidade e migração, relacionados à acetilação das histonas, e na diferenciação de células-tronco da polpa de dentes permanentes humanos (hDPSCs); e, in vivo, sua influência no reparo radicular de molares de ratos com necrose pulpar e rizogênese incompleta. hDPSCs foram caracterizadas e utilizadas nos experimentos de três artigos científicos. A PBM foi empregada utilizando-se laser diodo InGaAlP (100mW, 660nm, 3J/cm2, energia total por aplicação 1J em 10s). Em todos os experimentos in vitro os grupos foram divididos de acordo com o uso da PBM e os intervalos de irradiação foram de 6 horas. A viabilidade destas células foi avaliada pelo ensaio de MTT e a migração pelo scratch. A acetilação das histonas das hDPSCs foi avaliada por imunofluorescência. Para avaliar o potencial de diferenciação e a deposição de tecido mineralizado, foram utilizados os meios adipogênico, condrogênico e osteogênico, complementado pelo ensaio de atividade ALP, em modelo 3D, em gel de agarose 0,3%. Nos ensaios de diferenciação também foi avaliada a condição nutricional (regular: 10% SFB; ou déficit: 5%SFB). Os resultados do MTT, scratch e da acetilação das histonas foram obtidos em até 24 horas e nos ensaios de diferenciação foram analisados em 7 e 14 dias. Para o experimento in vivo, molares inferiores de ratos Wistar foram expostos ao meio bucal por 3 semanas e, após, tratados com pasta antibiótica por uma semana. A seguir, os canais foram irrigados e divididos em 6 grupos (n=6): MTA; coágulo sanguíneo (CS); hDPSC; MTA+PBM; CS+PBM; hDPSC+PBM. Dois grupos não foram expostos ao meio bucal: Dente hígido+PBM (n=6), Dente hígido (controle positivo, n=3); e um grupo foi mantido exposto durante todo o período experimental: Dente necrótico (controle negativo, n=3). Durante 30 dias as irradiações foram feitas com intervalos de 24 horas. Após, os ratos foram eutanasiados e realizou-se avaliação histológica e imunohistoquímica. Os dados obtidos foram tabulados e analisados estatisticamente. A PBM aumentou a viabilidade das células (P<0.001). No ensaio de scratch o grupo PBM acelerou o fechamento do ferida até 12 horas (P<0.001) e esta fechou em 18 horas, sendo mais rápido que o controle (P<0.05). A PBM aumentou a acetilação das histonas (P<0.001); Após 14 dias, a PBM intensificou a diferenciação nos três meios empregados e na atividade ALP, comparado com os controles (P<0.05). No estudo in vivo, o controle negativo apresentou infiltrado de neutrófilos maior do que os demais grupos (P<0.05). Os grupos Controle negativo, Dente hígido e Dente hígido+PBM apresentaram menos condensação fibrosa (P<0.05). Todos os grupos formaram mais tecido mineralizado que o controle negativo (P<0.05). PBM+MTA, +CS ou +hDPSC formaram mais tecido mineralizado que os grupos não irradiados (P<0.05). MTA+PBM induziu apicificação (P<0.05). A marcação para BSP confirmou os achados histológicos relacionados a formação de tecido mineralizado e as hDPSCs, com e sem PBM, exibiram maior porcentagem de células positivas para BSP. Conclui-se que a PBM desempenhou papel importante, in vitro, aumentando a diferenciação, viabilidade e migração celular que estão relacionados a acetilação das histonas. Além disso, a PBM pode ser uma alternativa de tratamento adjuvante para dentes permanentes com necrose pulpar e rizogênese incompleta favorecendo o reparo radicular. / The aim of this study was to evaluate, in vitro, the influence of photobiomodulation (PBM) on viability and migration, related to histone acetylation, and differentiation of human dental pulp stem cells (hDPSCs); and, in vivo, its influence on the root repair of rat molars with pulp necrosis and open apex. The hDPSCs were characterized and used in the experiments of three scientific papers. The PBM was applied using InGaAlP diode laser (100mW, 660nm, 3J / cm2, total energy per application 1J in 10s). In all in vitro experiments, the groups were divided according to the use of PBM, with 6-hour irradiation intervals. The viability of these cells was assessed by MTT assay and migration by scratch. The histone acetylationof hDPSCs was evaluated by immunofluorescence. To evaluate the potential for differentiation and deposition of mineralized tissue, adipogenic, chondrogenic and osteogenic mediums were used, complemented by the ALP activity assay in 3D model, in 0.3% agarose gel. In differentiation assays, the nutritional status was also evaluated (regular: 10% FBS; or deficit: 5% FBS). The MTT, scratch and histone acetylation results were obtained until 24 hours, and the differentiation assays were analyzed at 7 and 14 days. For the in vivo experiment, lower molars of Wistar rats were exposed to oral environment for 3 weeks and then treated with antibiotic paste for one week. Next the root canals were irrigated and divided into 6 groups (n=6): MTA; BC (blood clot); hDPSC; healthy tooth+PBM; MTA+PBM; BC+PBM; hDPSC+PBM. In hDSPC groups, 1% agarose gel scaffold was used for cell support. Two groups were not exposed to the oral environment: healthy tooth+PBM (n=6), healthy tooth (positive control, n=3); and one stayed exposed during the role experimental period: necrotic tooth (negative control, n=3). For 30 days the irradiations were done at 24-hour intervals. Thereafter, the rats were euthanized and histological and immunohistochemical evaluations were performed. Data were tabulated and statistically analyzed. PBM increased cell viability (P<0.001). In the scratch assay, the PBM group accelerated wound closure up to 12 hours (P<0.001) and closed at 18 hours, being faster than the control (P<0.05). PBM increased histone acetylation (P<0.001). After 14 days, PBM improved the differentiation in the three mediums employed and the ALP activity, compared to the controls (P<0.05). In the in vivo study, the negative control had greater neutrophil infiltrate than the other groups (P<0.05). Negative Control, Healthy tooth and Healthy tooth+PBM groups presented less fibrous condensation (P<0.05). All groups formed more mineralized tissue than the negative control (P<0.05). PBM+MTA, +BC or +hDPSC formed more mineralized tissue than non-irradiated groups (P<0.05). MTA+PBM induced inoculation (P<0.05). BSP labeling confirmed the histological findings related to mineralized tissue formation and hDPSCs, with and without PBM, exhibited a higher percentage of BSP-positive cells. It is concluded that PBM played an important role, in vitro, increasing differentiation, viability and cell migration that are related to histone acetylation. Moreover, the PBM may be an adjutant treatment alternative for permanent teeth with pulp necrosis and open apex, favoring root repair.

Orientador: Francisco Carlos Lavarda / Banca: Luiz Carlos da Silva Filho / Banca: Fernando Sato / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atvidades de pesquisa de diversos campi / Resumo: Atualmente existe uma intensa busca por novos materiais com propriedades ajustadas para utilização em células solares orgânicas de modo de obter um aumento em sua eficiência de conversão para que possa substituir os dispositivos de silício. O politieno [3,4-b]-tiofeno-co-benzoditiofeno (PTB7) é um polímero recentemente proposto na literatura e com propriedades muito interessantes em células solares orgânicas, o que o coloca como uma possível alternativa ao amplamente utilizado poli(3-hexiltiofeno) (P3HT). Tem sido relatadas modificações diferentes posições da unidade monomérica deste copolímero, tanto na etrutura benzoditiofeno (BDT), quanto no estrutura tienotiofeno (TT), que o compõe. Estas modificações levaram a novos polímeros com propriedades diferentes e por vezes mais interessantes que aquelas do PTB7 sem substituições. O trabalho que será apresentado visou estudar as propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas do PTB7 e possíveis alterações ocorridas devida às modificações químicas realizadas na estrutura do BDT de suas unidades monoméricas. Tal estudo utilizou ferramentas de otimização de estruturas como Mecânica Molecular, Dinâmica Molecular e o método semi-empírico Parametric Method 6 (PM6), assim como de cálculo de estrutura eletrônica de materiais, como a Teoria do Funcional da densidade (DFT) e de cálculos de propriedades ópticas como a Teoria do Funcional da Densidade Dependente do Tempo (TD-DFT). Concluímos que o PTB7 no estado sólido pode ser considerado planar. Com o nosso modelo para o PTB7, obtivemos uma diferença de energia entre o Último Orbital Molecular Ocupado HOMO (do inglês Highest Occupied Molecular Orbital) e o Primeiro Orbital Molecular Desocupado LUMO (do inglês Lowest Unoccupied Molecular Orbital) de aproximadamente 1,84 eV, sendo que este valor está em boa concordância com o valor experimental. Em relação às substituições químicas, estudamos... / Abstract: Currently there is an intensive search for new materials with turned properties for use in organic solar cells to obtain an increase in its conversion efficiency and replace silicon devices. The polythieno[3,4-b]-thiophene-co-benzodithiophene (PTB7) is a polymer recently proposed in the literature and with very interesting properties in organic solar cells, which places it a a possible alternative to the widely used poli(3-hexilthiophene) (P3HT). It has been reported changes in different positions of the monomeric unit of this copolymer, both in benzodithiphene (BDT) structure, as in the thienothiphene (TT) structure that compose it. These modifications led to new polymer with different properties and sometimes more interesting than those of PTB7 without substituions. The work to be presented aimed to study the structural, electronic and optical properties of PTB7 and possible changes due to chemical changes made in the BDT structure of its monomeric units. This study employed optimization tools like Molecular Mechanics, Molecular Dynamics and Parametric Method 6 (PM6), as well as calculations of the electronic structures with the Density Functional Theory (DFT) method, and optical properties such as the Time Dependent Density Functional Theory (TD-DFT) calculations. We conclude that the PTB7 chains in the solid state can be considered planar. With our model for PTB7, we obtained a difference between the Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO) and the Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO) of approximately 1.84 eV, and this value is in good agreement with the experimental value. Regarding chemical substantions, we studied theoretically 8 derivatives of PTB7 and the results showed that it is possible to obtain compounds with a significant decrease in and that it is possible to obtain compounds with HOMO and LUMO energy values more adjusted to the widely employed acceptor material phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) / Mestre

Orientador: Maria Aparecida Zaghete Bertochi / Banca: Talita Mazon / Banca: Fenelon Martinho Lima Pontes / Banca: Luiz Vicente de Andrade Scalvi / Banca: Claudia longo / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materais de diversos campi / Resumo: O desenvolvimento das células solares de perovskita foi acompanhado por uma revolução no campo dos dispositivos fotovoltaicos. Células solares de perovskita atingiram eficiências de conversão de energia maiores que 21% em apenas 5 anos após sua descoberta, colocando-as em competição com as células solares comerciais de silício. Apesar de promissores, os dispositivos de perovskita enfrentam desafios que impedem sua comercialização, sendo o maior deles o problema de estabilidade. Nesse âmbito, a presente tese teve como principal foco o desenvolvimento de células solares de perovskita baseadas em filmes nanoestruturados de Nb2O5 e TiO2, visando melhor compreensão do funcionamento desses dispositivos afim de se obter a solução dos problemas hoje enfrentados. Os resultados obtidos mostram eficiências maiores que 13% para o sistema: filme compacto de Nb2O5/ filme mesoporoso de TiO2/ CH3NH3PbI3; e eficiências tão elevadas quanto 15% para sistema usando filme compacto e mesoporoso de TiO2/ CH3NH3PbI3. As melhores células solares montadas com filmes compactos de Nb2O5 apresentaram correntes de curto circuito de 19 mA/cm2, tensão de circuito aberto de 960 mV, fator de preenchimento de 75% e eficiências de 13%. Para as células formadas com filmes de compactos de TiO2 foram obtidas correntes de curto circuito de 20 mA/cm2, tensão de circuito aberto de 1V, fator de preenchimento de 70% e eficiências de 15%. A estabilidade dos dispositivos e a presença de histerese nas curvas de tensão-cor... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The development of perovskite solar cells was accompanied by a revolution in the photovoltaics field. Perovskite solar cells have reached higher energy conversion efficiencies of 21% in just 5 years after its discovery, putting them in competition with commercial silicon solar cells. Although promising, the perovskite devices face some challenges which delay their commercialization, and one of most important is the stability. In this context, the present thesis intended the development of perovskite solar cells based on nanostructured films of Nb2O5 and TiO2, in order to better understand the functioning of these devices. Efficiencies up to 13% were obtained for the system composed of: compact Nb2O5 / mesoporous TiO2/ CH3NH3PbI3 and efficiencies as high as 15% for compact system using compact TiO2/ mesoporous TiO2/ CH3NH3PbI3. The best solar cells prepared using compact Nb2O5 films showed a short circuit current of 19 mA/cm 2, open circuit voltage of 900 mV, fill factor of 75% and 13% of efficiency. Devices prepared using compact TiO2 films reached short circuit current of 20 mA/cm2, open circuit voltage of 1V, fill factor of 70% and 15% of efficiency. The stability of the devices and the presence of current-voltage hysteresis were studied by changing parameters such as the composition and the thickness of the compact layer (TiO2 vs. Nb2O5), as well as the synthesis method used to prepare the perovskite films (sequential deposition method vs solvent-engineering method). Ove... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Luiz Carlos da Silva Filho / Banca: Kleber Thiago de Oliveira / Banca: Fabio Gorzoni Doro / Banca: Valdecir Farias Ximenes / Banca: Manoel Lima de Menezes / Resumo: A demanda por fontes de energias renováveis já é uma necessidade mundial, pois, o crescimento populacional e industrial trouxe concomitantemente um aumento no consumo de energia. Infelizmente, a matriz energética dos países que estão em pleno desenvolvimento se baseia na queima de combustíveis fósseis, o que traz sérios problemas ambientais e para a saúde da população. Tendo em vista esta necessidade, este trabalho retrata o estudo sobre o uso do pentacloreto de nióbio (NbCl5) como ácido de Lewis em reações multicomponentes para a síntese de compostos derivados de cumarinas e xantenos, compostos com potencial aplicação como corantes sensibilizadores em dispositivos fotovoltaicos. Os compostos de interesse foram obtidos através dos reagentes de partida: 4-hidróxicumarina, derivados fenólicos 3,5-dimetóxifenol e 3,4,5-trimetóxifenol, aldeídos aromáticos e 1,3-ciclo-hexanodiona. Foram estudadas as condições reacionais (% NbCl5, solvente utilizado e tempo reacional) para se estabelecer protocólos de síntese para a formação dos produtos de interesse na presença do pentacloreto de nióbio. O pentacloreto de nióbio demonstrou ser capaz de promover as reações estudadas neste trabalho. Esta nova possibilidade de obtenção destes compostos é de fundamental importância, pois, estes compostos possuem um leque muito amplo de aplicações, das quais algumas foram citadas neste trabalho. / Abstract: The demand for renewable energy sources is already a worldwide need, because, the population and industrial growth concurrently brought an increase in energy consumption. Unfortunately, the energy matrix of the countries that are in full development is based on burning fossil fuels, which causes serious environmental problems and the health of the population. In view of this need, this work shows that the study about the use of niobium pentachloride (NbCl5) as Lewis acid in multicomponent reactions for the synthesis of coumarin and xanthene derivatives of compounds with potential application as sensitizing dyes in photovoltaic devices. These compounds were obtained from the starting materials: 4-hydroxycoumarin, phenolic derivatives (3,5-dimethoxyphenol and 3,4,5-trimethoxyfenol, aromatic aldehydes and 1,3-cyclohexanedione. The reaction conditions (% NbCl5, solvent and reaction time) to establish protocols synthesis for the formation of the products in the presence of niobium pentachloride were studied.Niobium pentachloride has been shown to be capable of promoting the reactions studied in this work. This new method of obtaining these compounds is of fundamental importance, considering that these compounds have a wide range of applications, some of which have been cited in this work / Doutor

Orientador: Carlos Frederico e Oliveira Graeff / Banca: André Sarto Polo / Banca: Fenelon Martinho Lima Pontes / Banca: Francisco das Chagas Marques / Banca: José Humberto Dias da Silva / Resumo: Este projeto consiste na produção e estudo das propriedades de novos materiais para a otimização de células solares sensibilizadas por corante (DSSC) baseadas em filmes de TiO2 nanoestruturado e corantes da família do N3. A pesquisa foi focada no estudo e na otimização de novos contra elétrodos baseados em CuS e CoS nanoestruturados, os quais apresentam grande interesse no setor de pesquisa e desenvolvimento industrial, pelas suas promissoras características eletrocatalíticas e pelos seus baixos custos. Além da obtenção das nanopartículas de CuS e CoS pela técnica hidrotermal assistida por micro-ondas, um grande esforço foi feito a fim de obter tintas precursoras ideais para a deposição dos filmes de CuS e CoS pela técnica de screen-printing, compatível com as modernas linhas de produção industriais. Portanto, foram desenvolvidos e otimizados métodos simples, rápidos e de baixo custo para obter filmes finos dos materiais estudados. Em particular tivemos um grande sucesso utilizando a estratégia do precursor químico dissolvido em solventes. Na primeira aplicação deste método, um precursor químico (Co(II) dietilditiocarbamato) foi utilizado em tintas à base de CH2Cl2. Foram obtidos elétrodos de CoS nanocristalinos e de alta eficiência. Todavia o uso do solvente orgânico clorado não é muito apropriado para grandes superfícies. Portanto, desenvolvemos um método baseado num precursor químico do CoS hidrossolúvel e de baixa toxidade. Com este método aprimorado foram obtidos bons re... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This project consists of the production and study of new materials for the optimization of dye-sensitized solar cells (DSSC) based on nanostructured TiO2. The research was focused on the design and optimization of new counter electrodes based on CuS and CoS nanoparticles, which are very interesting in the research and development of DSSC, due to their promising electrochemical characteristics and for their lower costs. Along with the hydrothermal technique assisted by microwave, a great effort was made to obtain optimum precursor inks for deposition of CuS and CoS films by screen-printing technique, compatible with modern industrial production lines. Hereby facile, inexpensive and rapid methods for thin films have been developed and optimized for the deposition of CuS and CoS layers. In particular, we developed a chemical precursor process using solvent-based inks. In the first application of this approach, a chemical precursor CoS (Co (II) diethyldithiocarbamate) was used in CH2Cl2. Nanocrystalline CoS electrodes and high efficiency have been obtained, however the use of chlorinated organic solvent is not very suitable for large surfaces. Therefore, we developed a method based on a water-soluble (WS) chemical precursor. Good results have been obtained, in terms of stability and efficiency, with the WS precursor. The counter electrode developed with our methods were tested with alternative redox pairs such as Co2+/Co3+ and ferrocene. Such an application of CuS and CoS electro... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Clarissa de Almeida Olivati / Banca: Roberto mendonça Faria / Banca: Henrique de Santana / Banca: Marystela Ferreira / Resumo: Células solares poliméricas atraem grande interesse nessa área de pesquisa, devido ao baixo custo, processo de fabricação de grandes áreas, materiais de manuseio leves e a possibilidade de sua fabricação por diversas técnicas. Para uma boa eficiência dos dispositivos fotovoltaicos, a camada ativa deve conter uma boa absorção da luz solar. Em termos de bandgap, isto quer dizer que quanto menor o bandgap maior o fluxo de fótons absorvidos. Uma maneira de realizar isto com os materiais poliméricos é a síntese de um polímero no qual o bandgap óptico tem a capacidade de aumentar a captura da luz solar, os chamados polímeros low-bandgap. A organização estrutural da camada ativa possui um papel importante na performance de dispositivos, inclusive dos fotovoltaicos, e a técnica Langmuir-Schaefer (LS) proporciona a capacidade de fabricar filmes nanoestruturados e com controle de espessura, podendo servir de base para construção de melhores dispositivos. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi sintetizar polímeros low-bandgap e, posteriormente fabricar e caracterizar filmes LS destes polímeros e de suas blendas com um derivado de fulereno, o PCBM, para a aplicação dos mesmos como camada ativa de células solares. Foram fabricados filmes LS dos polímeros e de suas misturas com PCBM e realizadas medidas de caracterização. Estes filmes foram caracterizados por meio de medidas elétricas (corrente vs. Tensão, espectroscopia de impedância e voltametria cíclica), morfológica (micr... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Polymeric solar cells attract great interest in this area of research due to the potential low cost, large area fabrication process, lightweight physical feature and the possibility of fabricating these cells by several techniques. To achieve good efficiency in the photovoltaic devices the active layer must have an efficient absorption of sunlight. In terms of bandgap, this means that the smaller the bandgap the greater the flux of photons absorbed. One way to accomplish this, with the polymeric materials, is the synthesis of a polymer in which the optical bandgap has the ability to increase the capture of sunlight, the so-called low-bandgap polymers. The structural organization of the active layer plays an important role in the performance of devices, including in photovoltaic devices, and the Langmuir-Schaefer (LS) technique provides the ability to manufacture nanostructured films with thickness control, which can serve as a basis for building better devices. In this context, the aim of this work was to synthesize low-bandgap polymers for later manufacturing and characterization of LS films of these polymers and their blends with a fullerene derivative, PCBM, and test them as active layer of solar cells. LS films of such polymers and their blends with PCBM were made and characterization measurements were performed. These films were characterized by electrical (current vs. voltage, impedance spectroscopy and cyclic voltammetry), morphology (atomic force microscopy) and optic... (Complete abstract click electronic access below) / Résumé: Les cellules solaires polymériques attirent un grand intérêt dans ce domaine de recherche, en raison du faible coût, du procédé de fabrication de grandes surfaces, des matériaux de manutention légers et de la possibilité de leur fabrication par diverses techniques. Pour une bonne efficacité des dispositifs photovoltaïques, la couche active doit contenir une bonne absorption de la lumière du soleil. En termes de bandgap,cela signifie que plus le bandgap est petit, plus le flux de photons absorbés est grand. Une manière d'accomplir ceci avec les matériaux polymères est la synthèse d'un copolymère alterné dans lequel le bandgap optique est diminué, ce que l'on appelle des polymères low-bandgap. L'organisation structurelle de la couche active joue un rôle important dans la performance des dispositifs, y compris les dispositifs photovoltaïques, et la technique Langmuir-Schaefer (LS) permet de fabriquer des films nanostructurés avec contrôle de l'épaisseur, qui peuvent servir de base pour construire de meilleurs dispositifs. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail était de synthétiser des polymères low-bandgap et ensuite de fabriquer et caractériser des films LS de ces polymères et leurs mélanges avec un dérivé de fullerène, le PCBM, pour leur application en tant que couche active de cellules solaires. Les films LS des polymères et leurs mélanges avec PCBM ont été fabriqués et des mesures de caractérisation ont été effectuées. Ces films ont été caractérisés par des mesures élect... (Résumé complet accès életronique ci-dessous) / Doutor