Orientador: Daniela Zanchet / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:45:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leite_MarinaSoares_M.pdf: 8993425 bytes, checksum: d5f840823be37847f365bda8db9ed578 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: O estudo do arranjo atômico em nanopartículas (NPs) é um problema interessante em metais nobres, como Ag e Au, devido às transições estruturais com o tamanho e tendo em vista sua influência nas propriedades do sistema. Nesse trabalho estudou-se NPs de Ag e Au sintetizadas quimicamente ¿ com diâmetro entre 2 e 10 nm ¿ recobertas por moléculas orgânicas (ligante). O principal objetivo desse projeto foi comparar estruturalmente NPs de Ag e Au, buscando entender os possíveis fatores que afetam a formação das NPs. O trabalho foi divido em duas etapas: a obtenção de amostras em diferentes condições experimentais e a caracterização estrutural das mesmas. As técnicas usadas na determinação do tamanho médio das NPs foram: Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM) e Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos (SAXS). No estudo da estrutura, utilizou-se TEM de Alta Resolução (HRTEM) e Difração de Raios X (XRD). A associação de técnicas de caracterização direta e local, como (HR)TEM, com técnicas que dão medidas estatísticas (SAXS, XRD) se mostrou fundamental no decorrer desse estudo. Sintetizando NPs de Ag e Au nas mesmas condições experimentais verificou-se que o diâmetro das NPs de Ag são sempre maiores (aproximadamente 4 nm para Ag e 2 nm para Au). Uma possibilidade para explicar esse resultado é a ligação metal-ligante ser mais forte no Au-S, dificultando o crescimento das NPs. Outra hipótese é que os mecanismos envolvidos na formação das NPs de Ag e Au sejam diferentes; algumas evidências indicam que as NPs de Ag podem ser formadas a partir de micelas. HRTEM mostrou que todas as amostras apresentam uma distribuição de estruturas. Mostrou-se que NPs de Ag e Au formam, preferencialmente, estruturas FCC com planos de defeito e decaedros (DEC), respectivamente. A formação dessas estruturas tem origens distintas. Nas NPs de Ag, a cinética de reação é responsável pelo caráter HCP das NPs, já que a estrutura FCC perfeita é esperada para NPs com mais de 4,0 nm. Nas NPs de Au os DEC são as estruturas mais prováveis, mostrando que a cinética tem um efeito menor. Esse trabalho mostrou que sínteses em diferentes condições experimentais podem induzir a formação de estruturas distintas e que materiais similares podem se comportar de maneira diferente em escala nanométrica. O estudo da influência da estrutura nas outras características do sistema, como a morfologia, pode levar à obtenção de materiais com propriedades únicas e, conseqüentemente, o desenvolvimento de novas tecnologias / Abstract: The atomic arrangement in nanoparticles (NPs) is an interesting problem in noble metals, such as Ag and Au, since structural transitions may occur in the nanoscale regime and influence system properties. Here, it is presented the results in the chemical synthesis of Ag and Au NPs, in the range of 2 - 10 nm in diameter, capped by organic molecules (ligand). The main goal of this project has been to compare Ag and Au NPs from the structural point of view, understanding the parameters that affect NP growth. The project was realized in two steps: NP synthesis in different experimental conditions and their structural characterization. For the size distribution determination Transmission Electron Microscopy (TEM) and Small Angle X Ray Scattering (SAXS) have been used. High Resolution TEM (HRTEM) and X Ray Diffraction (XRD) have been applied for structural investigations. The association of local techniques, such as (HR)TEM, with statistical ones (SAXS, XRD) have been very important in this work. Using the same synthesis conditions, Ag NP always present larger diameters than Au ones (approximately 4 nm for Ag and 2 nm for Au). A possible mechanism to explain this result is the metal-ligand interaction, which seems to be stronger in Au, slowing down their growth. Another hypothesis is that Ag and Au NPs formation follow different process. Some evidences suggest that Ag NPs may be formed inside micelles HRTEM has shown that a structure distribution exist in all samples. However, Ag NPs have the tendency to form FCC with stacking faults whereas Au ones form preferentially decahedra (DEC). The distinct atomic arrangements in Ag and Au NPs have different origins. In Ag NPs, kinetics reaction induces the HCP character, since the perfect FCC structure is expected for NPs larger than 4.0 nm. DEC is the expected structures in Au NPs of approximately 2 nm, suggesting that kinetics plays a minor role. This work has pointed out that different experimental conditions may lead to different structures and that similar bulk materials may be different at nanoscale. The study of structure effect in other NPs attributes, such as morphology, may lead to the generation of materials with unique properties and, as a result, the development of new technologies / Mestrado / Física / Mestra em Física

Neste trabalho, utilizou-se a técnica de decaimento de fluorescência resolvida no tempo para estudar a dinâmica agregação intra-polimérica do [3,22]-ioneno e da interação destes agregados com co-íons e contra-íons. Brometo de [3,22]-ioneno apresenta supressão intra-polimérica da sonda fluorescente pireno, eliminada pela quaternização dos grupos amino terminais com cloreto de benzila e pela troca do contra-íon Br- por Cl-, obtendo-se o cloreto de NT-benzil-[3,22]-ioneno, viabilizando a realização de medidas fotofísicas. Medidas da dinâmica de formação de excímeros de pireno e seus derivados evidenciaram que, em contraste às micelas de cloreto de hexadeciltrimetilamônio, os agregados formados por NT-benzil-[3,22]-ioneno participam de um eficiente processo intra-polimérico de fusão/fissão que facilita a migração de sondas e supressores durante o tempo de vida da sonda excitada. A existência deste processo de migração intra-polimérica requer a presença de vários microdomínios ao longo da cadeia do ioneno. Medidas em temperaturas baixas (<15°C), onde o processo de fusão/fissão intrapolimérica torna-se mais lento que a supressão, forneceram uma estimativa do número de agregação dos microdomínios de 20,5. A constante de velocidade do processo de fusão/fissão (kfus) foi estimada a partir do estudo da dinâmica da formação de excímeros de pireno e derivados. Os dados para a dinâmica de saída de co-íons e de contra-íons supressores dos microdomínios de NTbenzil-[3,22]-ioneno foram tratados, levando em conta os dois mecanismos de migração, ou seja, pela fase aquosa e facilitada pelo processo de fusão/fissão. As constantes de velocidade de saída e de supressão para os microdomínios de NT-benzil-[3,22]-ioneno e micelas de CTAC1 apresentam dependências similares com o aumento da concentração de sal comum adicionado. / In this dissertation, the technique of time-resolved fluorescence quenching has been employed to investigate the dynamics of intrapolymeric aggregation of the [3,22]-ionene and the interaction of the resultant aggregates with coions and counterions. Undesirable quenching of the fluorescence of pyrene solubilized in [3,22]-ionene bromide was eliminated by quaternization of the amino terminal groups with benzyl chloride and by exchanging the counterion from Br- to Cl-, to give NT-benzyl-[3,22]-ionene chloride. Measurements of the dynamics of excimer formation by pyrene and its derivatives showed that, in contrast to cetyltrimethyanonium chloride (CTACl) micelles, the NT-benzyl-[3,22]-ionene aggregates undergoe an efficient intrapolymeric fusion/fission process that promotes the migration of probes and quencher between the aggregates. The existence of this intrapolymeric process requires that there be various microdomains distributed along the main ionene chain. At low temperature (<15°C), where the intrapolymeric fusion/fission process becomes much slower than quenching, an estimate of 20.5 ionene subunits is obtained for the aggregation number of the microdomains. The rate constant for the fusion/fission process (kfus) was estimated from the dynamics of excimer formation of pyrene and its derivatives. Data for the dynamics of exit of coions and counterions from the microdomains of NT-benzyl-[3,22]-ionene were analyzed by taking into account two simultaneous migration mechanisms: via the aqueous phase and via the fusion/fission route. The added common salt concentration dependences of the rate constants for exit and quenching are similar for both the NTbenzyl-[3,22]-ionene microdomains and CTACl micelles.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4886.pdf: 9786906 bytes, checksum: 89caafc2f184f60fa4b976e2ded6451e (MD5) Previous issue date: 2009-08-17 / Financiadora de Estudos e Projetos / This dissertation describes the development of a synthetic route to obtain colloidal magnetic nanocrystals in solvent of high molar weight and different polarities. Magnetite Nanocrystals ware synthesized by thermal decomposition method using organometallic. With this method was possible to control the size of nanoparticle, obtain high crystallinity and control solubility in several organic solvents. The results showed that the nanocrystals solubility synthesized by this method is governed by polarity of macromolecular solvents. Hydrophobic macromolecule became hydrophobic magnetic nanocrystals. On the other hand, hydrophilic macromolecule result hydrophilic magnetic nanocrystals, like this amphiphilic macromolecule solvent transfer these properties to nanocrystals, turning them into amphiphilic. This solubility behavior was clarified by infrared spectroscopy analysis, indicating the existence of anchored macromolecules on the nanocrystals surface. Besides the crystallographic phase obtained, was also possible obtain superparamagnetic material and high saturation magnetization, revealing so that these colloidal magnetic nanocrystals have potential for biological application. / Esta dissertação descreve o desenvolvimento de uma rota sintética para obter nanocristais magnéticos coloidais em solventes de alta massa molar e diferentes polaridades. Nanocristais de magnetita foram sintetizado por processo de termodecomposição de organometálicos. Utilizando este método foi possível controlar o tamanho de partícula, obter alta cristalinidade e controlar a solubilidade em vários solventes orgânicos. Os resultados mostraram que a solubilidade dos nanocristais sintetizados por este método é governada pela polaridade do solvente macromolecular. Macromoléculas hidrofóbicas tornaram os nanocristais magnéticos hidrofóbicos. Por outro lado, macromoléculas hidrofílicas resultaram em nanocristais magnéticos hidrofílicos. Por fim, solvente macromolecular anfifílico transfere esta propriedade para os nanocristais, tornando-os anfifílicos. Este comportamento de solubilidade foi esclarecido por espectroscopia na região do infravermelho, indicando a presença de macromoléculas ancorada na superfície dos nanocristais. Além da fase cristalográfica de interesse obtida, também foi possível obter um material superparamagnético e com alta magnetização de saturação, revelando desta forma que estes nanocristais magnéticos coloidais possuem potencial para aplicações biológicas.

Neste trabalho, utilizou-se a técnica de decaimento de fluorescência resolvida no tempo para estudar a dinâmica agregação intra-polimérica do [3,22]-ioneno e da interação destes agregados com co-íons e contra-íons. Brometo de [3,22]-ioneno apresenta supressão intra-polimérica da sonda fluorescente pireno, eliminada pela quaternização dos grupos amino terminais com cloreto de benzila e pela troca do contra-íon Br- por Cl-, obtendo-se o cloreto de NT-benzil-[3,22]-ioneno, viabilizando a realização de medidas fotofísicas. Medidas da dinâmica de formação de excímeros de pireno e seus derivados evidenciaram que, em contraste às micelas de cloreto de hexadeciltrimetilamônio, os agregados formados por NT-benzil-[3,22]-ioneno participam de um eficiente processo intra-polimérico de fusão/fissão que facilita a migração de sondas e supressores durante o tempo de vida da sonda excitada. A existência deste processo de migração intra-polimérica requer a presença de vários microdomínios ao longo da cadeia do ioneno. Medidas em temperaturas baixas (<15°C), onde o processo de fusão/fissão intrapolimérica torna-se mais lento que a supressão, forneceram uma estimativa do número de agregação dos microdomínios de 20,5. A constante de velocidade do processo de fusão/fissão (kfus) foi estimada a partir do estudo da dinâmica da formação de excímeros de pireno e derivados. Os dados para a dinâmica de saída de co-íons e de contra-íons supressores dos microdomínios de NTbenzil-[3,22]-ioneno foram tratados, levando em conta os dois mecanismos de migração, ou seja, pela fase aquosa e facilitada pelo processo de fusão/fissão. As constantes de velocidade de saída e de supressão para os microdomínios de NT-benzil-[3,22]-ioneno e micelas de CTAC1 apresentam dependências similares com o aumento da concentração de sal comum adicionado. / In this dissertation, the technique of time-resolved fluorescence quenching has been employed to investigate the dynamics of intrapolymeric aggregation of the [3,22]-ionene and the interaction of the resultant aggregates with coions and counterions. Undesirable quenching of the fluorescence of pyrene solubilized in [3,22]-ionene bromide was eliminated by quaternization of the amino terminal groups with benzyl chloride and by exchanging the counterion from Br- to Cl-, to give NT-benzyl-[3,22]-ionene chloride. Measurements of the dynamics of excimer formation by pyrene and its derivatives showed that, in contrast to cetyltrimethyanonium chloride (CTACl) micelles, the NT-benzyl-[3,22]-ionene aggregates undergoe an efficient intrapolymeric fusion/fission process that promotes the migration of probes and quencher between the aggregates. The existence of this intrapolymeric process requires that there be various microdomains distributed along the main ionene chain. At low temperature (<15°C), where the intrapolymeric fusion/fission process becomes much slower than quenching, an estimate of 20.5 ionene subunits is obtained for the aggregation number of the microdomains. The rate constant for the fusion/fission process (kfus) was estimated from the dynamics of excimer formation of pyrene and its derivatives. Data for the dynamics of exit of coions and counterions from the microdomains of NT-benzyl-[3,22]-ionene were analyzed by taking into account two simultaneous migration mechanisms: via the aqueous phase and via the fusion/fission route. The added common salt concentration dependences of the rate constants for exit and quenching are similar for both the NTbenzyl-[3,22]-ionene microdomains and CTACl micelles.

Orientador: Ines Joeks / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T13:30:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_AtiliodeOliveira_D.pdf: 4999395 bytes, checksum: 7096b1378702c52ba1881ec1b2449019 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Crisotila é um silicato de magnésio de hábito fibroso, com fórmula ideal Mg6Si4O10(OH)8 e estrutura 1:1, intercalando camada tetraédrica de tridimita (sílica) com camada octaédrica de hidróxido de magnésio (brucita). Para haver coordenação entre os planos de tridimita e brucita as bicamadas se curvam e se enrolam sobre si mesmas, formando fibrilas cilíndricas com superfície constituída de brucita. As fibrilas se agregam dando origem a fibras que em meio aquoso, sob extensa faixa de pH, possuem potencial zeta positivo, em razão de haver cátions magnésio na superfície, originados por dissociação de ânions hidroxila, o que ocasiona pH de equilíbrio igual a 8,5. Apesar do potencial zeta essencialmente positivo, crisotila é um material sobre o qual aderem, espontaneamente, e em grande quantidade, materiais particulados de natureza negativa ou positiva. Visando compreender as causas do fenômeno, partículas de látex de poliestireno, com superfície negativa, PS-, e positiva, PS+, foram sintetizadas em meio aquoso, na ausência de surfactantes, e utilizadas em experimentos de heterocoagulação com crisotila, variando: i) o grau de desfibrilamento da crisotila, em meio aquoso, através de ação mecânica e através de hidrofobicidade causada por metilação da superfície das fibras usando Si(CH3)2Cl2; ii) o potencial zeta de crisotila através de lavagem com HCl, variação do pH do meio de dispersão usando NaOH e lavagem com solução aquosa de silicato de sódio; iii) a quantidade adicionada de partículas de poliestireno por mg de crisotila; iv) o potencial zeta das partículas de poliestireno através da adsorção de surfactante catiônico brometo de cetil-trimetil-amônio (CTAB). Resultados de análise microscópica via MEV mostraram que a formação de heterocoágulos ocorre preferencialmente sobre fibras de crisotila mais finas e portanto flexíveis, havendo expressiva formação de homocoágulos de látex a partir de aproximadamente 10 partículas por mg de crisotila. De acordo com resultados de medidas de densidade óptica residual de sobrenadantes, os procedimentos que diminuem o grau de desfibrilamento e o potencial zeta de crisotila diminuem a velocidade inicial de formação de heterocoágulos com partículas de PS-. A adsorção de CTAB inibe a adesão de partículas PS- e não interfere na adesão de partículas PS+ sobre crisotila. A heterocoagulação de látex PS- é completamente revertida com a adição de silicato de sódio ao meio de dispersão. Em meio aquoso, silicato de sódio extrai impurezas da crisotila, detectadas por aumento da densidade óptica do meio de dispersão. Partículas de látex PS+ praticamente não aderem sobre crisotila lavada com silicato de sódio. Os resultados indicam que a adesão de partículas negativas sobre crisotila ocorre preferencialmente sobre sítios positivos oriundos de magnésio dissociado de hidroxila, enquanto a adesão de partículas positivas ocorre sobre sítios negativos, ocasionados pela pré-adesão de impurezas durante a etapa de lavagem da crisotila com água. A densidade superficial de sítios positivos é significativa em fibras mais finas e flexíveis, sobre as quais a heterocoagulação ocorre preferencialmente. Sugerese que a homocoagulação seja dependente principalmente da mobilidade de heterocoágulos préformados, que sob agitação do sistema colidem entre si com energia mecânica suficiente para causar a adesão entre as partículas de látex / Abstract: Chrysotile is a magnesium silicate with fibrous habit and ideal formula Mg6Si4O10(OH)8, having 1:1 layered structure of tetrahedral tridimite (silicate) with octahedral brucite (magnesium hydroxide). The layers are curved and rolled, resulting in cylindrical fibrils with brucite in the external surface and tridimite in the hollow internal surface. The fibrils aggregate giving rise to bundles, or fibers, which have a positive zeta-potential in aqueous medium. This results from the Mg occurrence after dissociation of the surface hydroxyl groups. Despite its positive zeta potential, the surface of chrysotile attaches colloidal particles of negative or positive nature. Aiming to understand this phenomenon, polystyrene latex particles, with negative (PS-) and positive (PS+) surface charge, were synthesized in aqueous solution, in the absence of surfactants, and used in experiments of heterocoagulation with chrysotile. The aggregation of the fibers was controled through mechanical action or improved hidrofobicity by metilation of the surface using Si(CH3)2Cl2. The zeta potential of chrysotile was modified by washing with HCl or adding NaOH or sodium silicate aqueous solution. The amount of polystyrene particles was varied and its surface charge adjusted adding cetyl trimethylammonium bromide cationic surfactant (CTAB). Results of microscopic analysis (MEV) showed that the formation of heteroaggregates occurs preferentially on disaggregated fibers, or fibrils, which are the most flexible. Also, an expressive quantity of homoaggregates of latex with approximately 10 particles/mg of chrysotile are formed. According with the results of optical density of the supernatants, procedures that reduce the disaggregation and the zeta-potential of chrysotile decrease the initial rate of formation of heteroaggregates with particles of PS-. The adsorption of CTAB inhibits the adhesion of PS- particles and does not interfere in the adhesion of PS+ particles on chrysotile. The heterocoagulation of PS- latex is completely reverted with the addition of sodium silicate to the dispersion. In aqueous suspension, sodium silicate removes impurities of the chrysotile surface, as detected by the increase in the optical density of the dispersion. Particles of PS+ latex practically will not attach on chrysotile washed with sodium silicate. The results indicate that the adhesion of negative particles on chrysotile occurs preferentially at positive surface sites, while the adhesion of positive particles occurs at the negative surface sites, probably caused by the pre-adhesion of impurities on the chrysotile when washing with water. The surface density of positive sites is more significant in flexible and disaggregated fibers, on which the heterocoagulation occurs preferentially. The homoaggregation of the latex particles seems to be dependent mainly on the mobility of the preformed heteroaggregates, which, under stirring, collide among themselves with enough mechanical energy to cause the adhesion between the latex particles / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Orientador: Daniel Mario Ugarte / Texto em portugues e ingles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-25T22:28:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zanchet_Daniela_D.pdf: 5037988 bytes, checksum: bef1e9588bee39650294c4f0b7f39e7c (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Partículas nanometricas (1-100 nm) têm atraído grande atenção devido às novas propriedades físicas e químicas originadas pela sua elevada relação superfície/volume. Elas podem ser usadas com tijolos de construção na obtenção de sólidos nanoestruturados ideais (cluster-assembled materials ¿ CAMs), o que envolve basicamente três etapas: sintese, caracterização das propriedades individuais das nanopartículas passivadas. Nosso objetivo foi a implementação de uma metodologia para obtenção de CAMs, em particular trabalhamos com nanopartículas de ouro passivadas com tióis, sua caracterização estrutural e formação de supercristais auto-organizados. Modificações estruturais, com presença de estruturas não-cristalográficas (Multiple Twinned Particles (MTPs): decaedro e icosaedro) e contração nas distâncias interatômicas foram estudadas em função do tamanho das partículas (diâmetro médio entre 2 e 4 nm). O primeiro tópico foi estudado por Difração de Raios X (XRD) e Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução (HRTEM) enquanto que o segundo assunto foi abordado por Extended X-Ray Absorption Fine Structure (EXAFAS). O difratograma de raios X de umaamostra formada por nanopartículas contém informações superpostas sobre estrutura e tamanho das partículas e requer um método especial para analise, baseado num conjunto de perfils de difração teóricos, que inclui distribuição de tamanhos e diferentes estruturas (fcc, MTPs). Os resultados indicam que todas as amostras contém uma alta proporção de nanopartículas imperfeitas ou com estrutura complexa, que foi confirmado por imagens de HRTEM. Mesmo assim, uma dependência estrutural com o tamanho prevista teoricamente pôde ser claramente identificada neste sistema. Com relação à contração nas distâncias interatômicas, a análise de EXAFS revelou uma dependência suave com o tamanho médio das nanopartículas, e na três amostras o valor encontrado foi menor que 1%. A análise também revelou uma ligação metal-ligante curta, sugerindo uma interação forte na superfície; essa interação levaria à compensação parcial da contração esperada em clusters livres. Portanto ela pode ser suficientemente importante mesmo para partículas formadas por 200-1000 átomos (» 2-3nm em diâmetro), e não deve ser desconsiderada na associação de propriedades com tamanho das partículas. Em supercristais auto-organizados de nanopartículas, estudamos a cristalização em filmes finos submetidos a um tratamento térmico por Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM). Em particular, estudos em supercristais formados por poucas camadas (1 a 3) revelaram um empacotamento anômalo: expansão da primeira camada sobre o substrato e ocupação de sítios de simetria dois pelas nanopartículas da Segunda camada (regiões ordenadas de micrômetros); a terceira camada recupera o empacotamento convencional compacto. Esse empilhamento anômalo pôde ser entendido com base num modelo teórico simples, baseado em forças de van der Waals e evidenciou a importância das interações com o substrato no ordenamento das nanopaartículas / Abstract: Nanometer-sized particles (1-100 nm) have attracted great interest since their high surface-to-volume ratio may lead to novel physical and chemical attributes. In particular, they can be used as building blocks to produce ideal nanostructured solids (cluster-assembled materials ¿ CAMs), which involves three steps: synthesis, characterization of individual properties and nanoparticles assembly. One of the most interesting classes of CAMs is the self-assembled supercrystals. The aim of this work was to carry out in somehow all these steps, and for that we have mainly dealt with thiol-passivated gold nanoparticles, their structural characterization and self-assembly in 2D or 3D arrangements. Structural modifications, such as the existence of non-crystallographic structures (Multiple Twined Particles (MTPs): decahedron and icosahedron) and inter-atomic distance contraction, have been studied as function of particle size (mean particle diameter from 2.0 ¿ 4.1 nm). The former subject was addressed by X-Ray Diffraction (XRD) and High Resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM) while the latter was studied by Extended X-Ray Absorption Fine Structure (EXAFS). Nanoparticle diffraction pattern contains superposed information on structure and particle size that requires a special fitting procedure, including a set of theoretical diffraction profiles (Debye-Scherrer formula) considering size dispersion and different structures (fcc, MTPs). The results indicate a high proportion of imperfect or more complex nanoparticle structures, fact that was confirmed by HRTEM imaging. Nevertheless, a clear structural tendency with particle size, expected theoretically, could be found in this system. Concerning nearest-neighbor distance determination, a slight contraction was less than 1%. The analysis also revealed a short metal-ligand bond, which suggests a rather strong surface interaction. We have inferred that the ligand interaction partially compensates the expected lattice contraction for free clusters. Our study indicates that the surface interaction may be still significant enough to generate structural modifications even in particles formed by 200 ¿ 1000 atoms (» 2-3 nm in diameter) and cannot be neglected when analysing particle properties in this size range. As for the self-assembled nanoparticle films composed by a few layers (1 to 3 layers) have shown an anomalous packing: expansion of the first layers lying on amorphous carbon substrate and an ordered second layer sitting on two-fold saddle points (regions of micrometer size); the third layer recovers the conventional close-packed staking. This anomalous packing could be explained by means of a simple theoretical model based on dispersional forces and it pointed out the importance of the substrate interaction on the particle arrangement / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-03-04T18:53:23Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Márcio Henrique de Oliveira Dantas.pdf: 2579053 bytes, checksum: 23bae20fa10429ef7f6345e0627ecf67 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T18:53:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Márcio Henrique de Oliveira Dantas.pdf: 2579053 bytes, checksum: 23bae20fa10429ef7f6345e0627ecf67 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-08-28 / Nos últimos anos, o uso de nanopartículas em materiais cimentícios tem recebido atenção especial com o propósito de fabricar materiais com novas funcionalidades, além das vantagens ambientais e econômicas. Entre as nanopartículas de uso comum em materiais cimentícios está a nanossílica, no entanto, há controvérsias na literatura científica vigente no que diz respeito às condições de mistura, à formulação, ao seu percentual de substituição ao cimento, aos seus respectivos efeitos nas propriedades das pastas de cimento Portland e, ainda, à sua dispersão na matriz cimentícia. Nesse cenário, este trabalho teve como objetivo verificar os efeitos da adição da nanossílica, em pó (NSP) e no estado coloidal (NSC), em substituição parcial ao cimento, sobre algumas propriedades da pasta de cimento Portland, no estado fresco e endurecido. O grau de hidratação e auxílio na identificação de novas fases hidratadas formadas nas pastas também foi avaliado pela perda de massa em ataque ácido. As NSP e NSC foram adicionadas ao sistema em percentuais de 0,25%, 0,50% e 1,0% em substituição à massa de cimento. As alterações da pasta no estado fresco com a utilização da NSP e NSC foram avaliadas através da viscosidade cinemática (ASTM D1200, 2010) e tempo de pega (ABNT NM 65, 2003). Já as alterações no estado endurecido foram avaliadas através da resistência à compressão (ASTM C109/ C109M, 2012) e perda de massa. Foi observado aumento da viscosidade cinemática com o aumento do percentual das nanossílicas, sendo mais acentuado com a nanossílica coloidal, em especial na formulação contendo 1,0%. De forma geral, os tempos de pega inicial e final diminuíram com o acréscimo de nanossílica, provavelmente proporcionado pelo aumento da reatividade das reações de hidratação, devido a nanossílica possuir uma alta área superficial. Devido às altas dispersões dos resultados, não foi possível concluir se houve algum aumento significativo da resistência à compressão nas misturas contendo ambas as nanossílicas, em relação à amostra de referência. Também não foram observadas diferenças significativas nesse parâmetro em função das duas formas de nanossílica avaliadas. Apesar de ter havido aceleração das reações de hidratação, os resultados do ataque ácido teve comportamento inverso ao esperado: maior perda de massa das amostras contendo ambas as formas de nanossílica. Provavelmente, isto pode ser explicado pelo aumento dos poros das amostras contendo nanossílica, o que facilitou a difusão do ataque ácido apara o interior das amostras, e pelo fato da nanossílica poder formar mais Portlandita, fase prioritária mais susceptível ao ataque ácido.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:12:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Matheus O Silva.pdf: 1871317 bytes, checksum: 107d9682b5740efb71b189bbf5920c37 (MD5) Previous issue date: 2012-08-13 / In this work it was described the synthesis and characterization of rhodium(II) succinate complex unpublished and adsorption study in maghemite nanoparticles. The rhodium(II) succinate was synthesized from a precursor rhodium(II) carboxylate, rhodium(II) trifluoracetate with a yield of 48.2%. The complex has become completely soluble in aqueous medium only when neutralized with 0,01 molL-1 NaOH solution to produce the sodium rhodium(II) succinate. The complex was characterized as the composition and structure by C and H elemental and thermogravimetric analysis, potentiometric titration, infrared and UV/visible spectroscopy. The data agree with a dimeric structure with four free carboxyl groups and suggest the molecular formulas [Rh2(O4C4H5)4(H2O)4] and [Na4Rh2(O4C4H4)4(H2O)5] to the rhodium(II) succinate and sodium rhodium(II) succinate respectively. Magnetite nanoparticles in aqueous media was prepared by coprecipitation method of Fe2+ and Fe3+ ion which was oxidized with oxygen gas. The solid obtained was characterized as crystalline phase by X-ray diffraction and as structure by infrared spectroscopy. The mean diameter of the nanoparticles (8 nm) was calculated by the Sherrer equation and lattice parameter was obtained through UnitCell program. It was obtained adsorption isotherm witch profile suggests the formation of multilayer adsorption having physical and chemical adsorption. The chemical adsorption was confirmed by infrared spectroscopy. The experimental data corresponding to monolayer were best fitted by the Freundlich adsorption isotherm with linear coefficient, R2, equal to 0,965. The functionalized nanoparticles were evaluated by measuring colloidal stability through hydrodynamic diameter and their surface properties by zeta potential measurements. The data showed strong dependence of the shifting of the IEP and the range of colloidal stability as a function of the amount of adsorbed complex and pH. / Neste trabalho foi descrito a síntese e caracterização do complexo inédito succinato de ródio (II) e um estudo da adsorção deste complexo em nanopartículas de maghemita. O succinato de ródio (II) foi sintetizado a partir de um carboxilato de ródio precursor, o trifluoracetato de ródio (II), com rendimento de 48,2%. O complexo tornou-se completamente solúvel em meio aquoso somente quando neutralizado com solução de NaOH 0,01 molL-1 produzindo o succinato de ródio (II) de sódio. O complexo foi caracterizado quanto à composição e estrutura por análise elementar de C e H, análise termogravimétrica, titulação potenciométrica, espectroscopia na região do infravermelho e na região do UV/VIS. Os dados obtidos concordam com uma estrutura dimérica com quatro grupos carboxílicos livres e sugerem as fórmulas moleculares [Rh2(O4C4H5)4(H2O)4] e [Na4Rh2(O4C4H4)4(H2O)5] para o succinato de ródio (II) e succinato de ródio (II) de sódio, respectivamente. Foi preparada uma suspensão de nanopartículas de magnetita pelo método da coprecipitação em meio alcalino dos íons Fe2+ e Fe3+ a qual foi oxidada à maghemita com gás oxigênio. O sólido obtido foi caracterizado quanto à fase cristalina por difratometria de raios-X e quanto a estrutura por espectroscopia na região do infravermelho. O diâmetro médio das nanopartículas (8 nm) foi calculado pela equação de Sherrer e o parâmetro de rede foi obtido pelo programa UnitCell. Foi obtida a isoterma de adsorção cujo perfil sugere a formação de múltiplas camadas de adsorção havendo adsorção química e física. A adsorção química foi confirmada por espectroscopia na região do infravermelho. Os dados experimentais correspondentes a monocamada se ajustaram melhor ao modelo de Freundlich com coeficiente de regressão linear, R2, igual a 0.965. As nanopartículas funcionalizadas foram avaliadas quanto a estabilidade coloidal por medida de diâmetro hidrodinâmico e suas propriedades de superfície por medidas de potencial zeta. Os dados mostraram forte dependência do deslocamento do IEP e da faixa de estabilidade coloidal em função do teor de complexo adsorvido e do pH.

A ítria vem sendo muito utilizada como material luminescente e estrutural resistente a altas temperaturas, devido às suas excelentes características ópticas e refratárias. No processamento coloidal da ítria, o controle da estabilidade da suspensão consiste em uma importante etapa quando se objetiva produzir componentes reprodutivos, com densidade controlada, microestrutura homogênea e estabilidade estrutural. Desta maneira, os estudos envolvendo o comportamento de superfície, as condições de estabilidade das suspensões e o comportamento frente às condições de conformação (fluxo), fornecem importantes subsídios para controle dos processos na fabricação de componentes cerâmicos para queimadores de gás. Neste sentido, realizaram-se estudos sobre o comportamento de superfície, de estabilidade e reológico de suspensões aquosas de ítria e do concentrado de terras raras contendo ítria a fim de adequá-las para o processo de conformação por impregnação, onde foram testados diferentes materiais orgânicos como matrizes de réplica, para a confecção de membranas porosas para queimadores de gás. Neste estudo foram avaliados os parâmetros como: pH do meio, concentrações de dispersante, sólidos e ligante na estabilidade e no comportamento ao fluxo das suspensões cerâmicas, e também os aspectos dos distintos materiais orgânicos selecionados como matrizes de réplica para impregnação com as suspensões cerâmicas otimizadas. Os resultados obtidos indicam que se pode confeccionar membranas cerâmicas porosas pelo método de réplica a partir das suspensões aquosas de ítria e do concentrado de terras raras contendo ítria, utilizando-se pH alcalino, polieletrólito aniônico e uma tela mista de nylon-algodão como matriz de réplica. / Yttria has been used very much as luminescent and high temperature material due to its excellent optical and refractory characteristics. In yttria colloidal processing, the control of the stability of suspension is an important step in the fabrication of reproducible products with controlled density, homogeneous microstructure and structural stability. So, the studies concerning surface behavior, stability conditions of the suspensions and the behavior under conformation conditions (flow), give important information for the control of fabrication process of ceramic components for gas burners. In this way, studies concerning surface behavior, stability and rheology of aqueous suspensions of yttria and rare earth concentrate containing yttria were carried out, in order to adequate them for impregnation method, where different organic materials were tested as replica matrix to fabricate porous membranes for gas burners. In this study, the effect of some parameters as pH and concentrations of dispersant, solids and binder on stability and flow behavior of ceramic suspensions were evaluated, and also, different kinds of organic materials selected as replica matrix for impregnation method using optimized ceramic suspensions. The results show that porous ceramics membranes can be produced by replica using yttria and rare earth concentrate containing yttria, using alkaline pH, anionic polyelectrolyte and a nylon-cotton cloth as replica matrix.

Os polissabões são polímeros constituídos de unidades monoméricas anfifílicas. Em meio aquoso, os polissabões formam microdomínios intra- ou inter-poliméricos capazes de mimetizar muitas das propriedades de micelas, como solubilizar moléculas orgânicas, trocar contraíons e catalisar reações químicas. Os polissabões utilizados em nossos estudos foram os [n,m]-Ionenos, cuja estrutura química consiste de grupos dimetilamônio interligados por segmentos de cadeia alifática. [-(CH2)n-+N(CH3)2-(CH2)m-+N(CH3)2-]x Br- Br-[n,m]-Ioneno. Em solução aquosa, os [n,m]-Ionenos com segmentos metilênicos curtos, como por exemplo o [3,10]-Ioneno, adotam uma conformação extendida tipo \"bastão\". Por outro lado, ionenos com segmentos mais compridos, como o [3,22]-Ioneno, preferem conformações globulares, formando microdomínios através de um processo de agregação intra-polimérica dos segmentos compridos. Pelo fato de ionenos serem polímeros, podem ser imobilizados em suportes sólidos, tanto covalentemente como por adsorção eletrostática. O objetivo desse trabalho foi desenvolver novas estratégias para a eficiente imobilização covalente de ionenos sobre suportes sólidos. Os ionenos podem ser seletiva e quantitativamente desquaternizados (desmetilados), formando a poli(amina terciária) correspondente: [-(CH2)n-+N(CH3)2-(CH2)m-+N(CH3)2-]x → [-(CH2)n-N(CH3)-(CH2)m-N(CH3)-]x. Ao contrário do ioneno, a poli(amina terciária) é solúvel em meio orgânico, não apresenta forte tendência de adsorver em superfícies e possui numerosos grupos reativos (as aminas terciárias) distribuídos ao longo de toda cadeia polimérica, adequados para a imobilização da poli(amina terciária) em sílica funcionalizada com grupos cloropropil. A requaternização foi feita com vários reagentes, incluindo haletos de alquila com comprimentos de cadeia distintos (e.g., brometo de etila ou brometo de dodecila) e com 1,3-propanosultona (que fornece ionenos zwitteriônicos com grupos amôniopropano-sulfonato). A fluorescência (comprimento de onda máximo e emissão) do ácido 4-amino-1-naftaleno sulfônico (AMS) mostrou-se útil para a detecção da presença de microdomínios formados pelos ionenos imobilizados na sílica. A relação de intensidades das bandas vibracionais I/III do espectro de fluorescência do pireno dissolvido nos microdomínios permitiu inferir o grau residual de contato entre pireno e a água na superfície dos microdomínios. As propriedades \"catalíticas\" dos ionenos imobilizados foram averiguadas por meio de medidas da velocidade da hidrólise alcalina do octanoato de p-nitrofenila (NPO) e do brometo de N-dodecil-4-cianopiridíneo (DCP). A espessura da camada formada pelos ionenos imobilizados na presença de água foi medida experimentalmente ex-situ e in-situ por elipsometria. Finalmente, alguns ensaios de HPLC utilizando a sílica funcionalizada com ionenos como fase estacionária foram feitos de modo a avaliar sua aplicabilidade real. / Polysoaps are polymers consisting of amphiphilic monomeric units. In aqueous medium, the polysoaps form intra- or inter-polymeric microdomains capable to mimicking many of the properties of micelles, such as solubilization of organic molecules, exchanging counter-ions and catalyzing chemical reactions. The polysoaps used in our studies were [n, m]-ionenes, whose chemical structure consists of dimethylammoniun groups interconnected by aliphatic chain segments. [-(CH2)n-+N(CH3)2-(CH2)m-+N(CH3)2-]x Br- Br-[n,m]-Ioneno. In aqueous solution, [n, m]-ionenes with short methylenic segments, for example [3,10]-ionene, adopt an extended or rodlike conformations. In contrast, ionenes with longer segments, as the [3,22]-ionene, prefer globular conformations, forming microdomains through a process of intra-polymeric aggregation of the long segments. Because the ionenes are polymers, they can be immobilized on solid supports by covalent or electrostatic adsorption. The objective of this work was to develop new strategies for the efficient covalent immobilization of ionenes on solid supports. Ionenes can be selectively and quantitatively dequaternized (demethylated), forming the corresponding poly(tertiary amine): [-(CH2)n-+N(CH3)2-(CH2)m-+N(CH3)2-]x → [-(CH2)n-N(CH3)-(CH2)m-N(CH3)-]x. Unlike the ionene, the poly(tertiary amine) is soluble in organic medium, does not adsorb onto surfaces and possesses numerous reactive groups (the tertiary amines) distributed throughout the polymer chain. Suitable for immobilization of poly(tertiary amine) on silica funcionalizada with chloropropyl groups. The requaternization was performed with alkyl halides with distinct chain lengths (e.g., ethyl bromide or dodecyl bromide) and with 1,3-propanosultone (yielding zwitterionic ionenes with amoniopropane-sulfonate groups). The fluorescence (maximum wavelength and emission) of 4-amino-1-naphthalene sulfonic acid (AMS) was useful for the detection of the presence of microdomains formed by the immobilized ionenes on silica. The intensity ratio of the I/III vibrational bands of the fluorescence of pyrene dissolved in the microdomains was used to infer the residual degree of contact between pyrene and water at surface of the microdomains. \"The catalytic\" properties of the immobilized ionenes was invetigated by measuring the rate of alkaline hydrolysis of p-nitrophenyl octanoate (NPO) and of the N-dodecyl-4-cyanopyridinium ion (DCP). The thickness of the layer formed by the immobilized ionenes in the presence of water was measured experimentally ex-situ and in-situ by ellipsometry. Finally, some HPLC tests using silica functionalized with ionenes as the stationary phase were made in order to evaluate thesis applicability.