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Le concept de metamatériaux est apparu au cours des années 2000 avec la réalisation de structures artificielles permettant une propagation non-conventionnelles des ondes électromagnétiques. La réponse électromagnétique des metamatériaux est liée à la présence d’éléments optiquement résonants, de dimensions inférieures aux longueurs d’onde d’excitation, arrangés dans une structure périodique prédéfinie.Afin de produire les structures géométriques inhérentes au design de metamatériaux, l’auto-assemblage des copolymères à blocs constitue une méthodologie émergente. En effet, les structures périodiques produites lors de la séparation de phase de ces matériaux peuvent être utilisées en tant que canevas pour la création de réseaux périodiques de nanoparticules. L’objectif principal de ces travaux de thèse a ainsi été de démontrer la validité de cette stratégie pour la réalisation, d’une manière simple et reproductible, d’une large gamme de nanostructures et de corréler les paramètres structuraux de ces réseaux de nanoparticules aux propriétés optiques.Une première démonstration de ce concept a été obtenue en utilisant un copolymère à blocs formant une structure lamellaire afin de réaliser des surfaces possédant des indices de réfraction élevés. La formation contrôlée de particules métalliques au sein de cette structure a permis de produire des surfaces décorées par ces nanoparticules, pour lesquelles une corrélation entre la teneur en or et l’indice de réfraction résultant a pu être établie. Ce concept a été poussé plus en avant en utilisant une gamme des copolymères à blocs de différentes masses molaires et formant une morphologie cylindrique. En effet, un contrôle accru des paramètres structuraux des réseaux de nanoparticules (diamètre et distance inter-particules) a permis la réalisation de metasurfaces aux propriétés optiques variées. Enfin la mise au point d’une stratégie d’auto-assemblage itérative nous a permis d’obtenir des metasurfaces au design complexe, avec notamment la production de surfaces décorées par des clusters bimétalliques ou des multicouches hybrides polymère/metal. Dans l’ensemble des cas, les surfaces décorées de nanoparticules ont été minutieusement caractérisées par des techniques de microscopie et de diffraction RX afin de mieux appréhender les propriétés optiques dérivées d’analyses d’ellipsométrie spectroscopique à angle variable. / The concept of metamaterials appeared in the years 2000 with the achievement of artificial structures enabling nonconventional propagation of electromagnetic waves. The electromagnetic response of metamaterials is based on the presence of optically resonant elements of sub-wavelength size and well-designed morphology and organization.In order to create controlled geometrical structures inherent to metamaterials design, block copolymer self-assembly constitutes an emerging strategy. Indeed, the periodic structures inherent to their segregation behavior can be used as scaffolds to create various regular or ordered nanoparticles arrays. The main objectives of this study is to demonstrate that block copolymer can indeed lead to a high level of control of a variety of designed nanostructures, in an easy and scalable method, and to correlate the structural parameters of the nanoparticles arrays and their optical properties.As a first demonstration, a lamellar-forming (poly(styrene)-block-poly(2-vinylpyridine) was used to create high refractive index surfaces. The selective and customizable metal incorporation within the out-of-plane lamellae produces azimuthally isotropic metallic nanostructures of defined geometries, for which a clear relationship between the gold content and the refractive index was established. Further studies were dedicated to the correlation between the geometrical parameters of the nanoparticles arrays and the optical properties through the macromolecular engineering of a series of cylinder-forming block copolymers having a wide range of molecular weights. Through this strategy, the particle diameter and the inter-particle distance were tuned leading to the production of metasurfaces with various optical characteristics. More complex metasurface designs were also obtained using a layer-by-layer self-assembly strategy, i.e. bimetallic raspberry nanoclusters or layered hybrid (metallic/polymer) structures. In all cases, the nanoparticles arrays were thoroughly analyzed using microscopy and small-angle X-ray scattering techniques in order to better apprehend the optical properties derived from variable-angle spectroscopic ellipsometry analysis.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09821.pdf: 6954398 bytes, checksum: 60e35822ce934643524af7f6ef49a879 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 11309.pdf: 7140218 bytes, checksum: 17ffc993ade041612736ec8898fd9475 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Esta dissertação descreve os métodos empregados na preparação por solução de filmes de copolímeros P(VDF-TrFE) nas composições molares 60/40, 70/30 e 80/20. Foram utilizadas as técnicas de deposição por centrifugação (spin coating deposition) e de espalhamento por extensor, usando acetona e metil-etil-cetona (MEK) como solventes. Filmes de boa qualidade só foram obtidos quando se acelerou o processo de evaporação do solvente, através da passagem de um fluxo de ar seco na câmara onde os filmes eram produzidos. Medidas de espectroscopia de infra-vermelho confirmaram a ausência de solvente nos filmes, já que observou-se que o pico 1715 cm-1 (carbonilha) característico do MEK não aparece nos resultados com filmes. A caracterização dos filmes fabricados foi feita através de medidas de calorimetria diferencial exploratória de varredura (DSC), difração de raios-X, espectroscopia de infra-vermelho e cromatografia líquida por exclusão de tamanho (GPC). Nos termogramas de DSC puderam ser identificadas as transições de fase ferro-paraelétrica (na temperatura de Curie, Tc) e de fusão. Os valores de Tc e da temperatura de fusão, Tf, encontrados são consistentes com os valores da literatura, com Tc aumentando com o conteúdo de VDF, ao passo que o oposto ocorre com Tf, devido ao fato que o aumento do percentual de TrFE na região cristalina aumenta a estabilidade da fase paraelétrica. Os difratogramas de Raios-X apresentaram, basicamente, um ombro largo correspondente à porção amorfa do filme, e um pico alto e estreito devido a parte cristalina do filme. No ajuste dos difratogramas através de uma função de Lorentz modificada, os resultados para as amostras de 60/40 e 70/30 foram ajustadas com três picos, o que parece indicar que pode haver duas fases cristalinas para estas amostras. Já os resultados para a amostra de 80/20 foram ajustados com apenas dois picos. O tratamento térmico das amostras, a diversas temperaturas, mostrou influenciar fortemente as propriedades dos filmes. Os seus efeitos mais importantes são o aumento da temperatura de Curie e da percentagem de cristalinidade do filme com a temperatura de tratamento / This dissertation describes the experimental methods employed in the fabrication of thin films (up to 40 micra) of the copolymer P(VDF-TrFE) for three different VDF contents, Viz. 60/40, 70/30 and 80/20. The copolymers were dissolved in either acetone or methyl-ethyl-ketone(MEK) and deposited on a solid substrate using spin coating or a sliding-knife. Good quality films could only BR obtained after dry air was flushed into the chamber where the films were fabricated. Infra-red spectrocopy measurements confirmed the abscene of solvent in the samples, as the 1715 cm-1 peak from MEK is not present in the results for the films. The film characterization was carried out using differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction, infra-red spectrocopy and gel permeation chromatography (GPC). Phase transitions could be identified in the DSC thermography which can be related to the ferro-paraelectric transition (at the Curie temperature, Tc) and to the melting of the sample. The values for Tc and the melting temperature, Tf), were consistent with those published in the literature, with Tc increasing with the contents of VDF, while the opposite is true for Tf because the increase in the TrFE contents causes the stability of the paraelectric phase to increase. The X-ray diffractograms displayed, basically, one broad halo due to the amorphous part of the film, and a eak due to its crystalline region. The diffractograms were fitted using a modified Lorentz function, where three peaks had to be assumed for the 60/40 and 70/30 samples. This appears to indicate that there may exist two crystalline phases in these samples. The results for 80/20 samples, on the other hand, were fitted with two peaks. The thermal treatment of the samples, under various temperatures, proved to influence strongly the properties of the films. Its main effects are the increase in the Curie temperature and the increase in the degree of crystallinity of the films with increasing temperature of thermal treatment

Utilizando a reação de acoplamento de Suzuki, novos polímeros e copolímeros semicondutores com elevado potencial para a fabricação de PLEDs foram sintetizados, tendo como finalidade unir em uma única camada emissiva, na forma de copolímeros ou na forma de blendas, materiais com propriedades transportadoras e injetoras de elétrons; grupos quinolina associados a materiais com elevadas propriedades de emissão de luz contendo grupos fluoreno. Esses copolímeros sintetizados, todos ainda não descritos na literatura ou em patentes, apresentaram rendimentos acima de 70% e rendimentos quânticos de fotoluminescência entre 60% e 83%, foram utilizados como camada emissiva na construção de PLEDs. Estes PLEDs foram caracterizados quanto ao seu comportamento elétrico através da obtenção de curvas de corrente em função da tensão (IxV) e dos espectros de eletroluminescência. Os resultados mostraram que a incorporação da quinolina aos copolímeros aumentou a sua estabilidade térmica, observada pela temperatura de inicio de degradação que elevou-se em até 80°C. Nos PLEDs, houve melhorias no balanceamento de cargas, dispensando até mesmo a deposição de uma camada adicional transportadora de elétrons (ETL). As tensões de operação desses dispositivos ficaram entre 2,0 e 5,2 V, com emissão entre 525 e 590nm. Esses materiais também tiveram as suas estruturas caracterizadas por ressonância magnética nuclear de hidrogênio, termogravimetria, calorimetria diferencial exploratória, espectroscopias no UV-Vis e no infravermelho, fluorimetria no UV-vis e cromatografia de permeação em gel. Filmes Langmuir e Langmuir- Blodgett dos copolímeros foram preparados e caracterizados por espectroscopia com luz polarizada de reflexão e absorção no infravermelho (PM-IRRAS) e por microscopia de força atômica (AFM). / New polymers and copolymers with a high potential for PLEDs constructions have been synthesized by Suzuki reaction and aims together in a single emissive layer in the form of copolymers or blended, materials with transporting and electron injection properties; quinoline groups linked to materials with high light emission properties as fluorene group. All these copolymers have not been described in literature or in patents, presented yields above 70%, quantum yields between 60% and 83% and were used as emissive layer in PLEDs. These PLEDs were characterized concerning their electrical behavior, by the characteristic J-V diode curves, and their electroluminescence. The results showed that the presence of quinoline increased its thermal stability at around 80° C and the PLEDs built with the synthesized copolymers do not need an extra ETL. The operating voltages of these devices were observed between 2.0 and 5.2 V with EL emission between 525 and 590nm. These new materials were also characterized by hydrogen nuclear magnetic resonance, thermogravimetry, differential scanning calorimetry, UV-Vis, Fluorescence and IR spectroscopy and gel permeation chromatography. Langmuir e Langmuir-Blodgett films were made and characterized by Polarization-Modulation Infrared Reflection-Absorption Spectroscopy (PM-IRRAS) and atomic force microscopy (AFM).

Orientador: Maria Isabel Felisberti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T19:45:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_HeitorFernandoNunesde_M.pdf: 3345603 bytes, checksum: 2f9d75a948fbe215b8da7ff775997c04 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho foram sintetizados copolímeros anfifílicos constituídos de 1¿-O-metacrilato de sacarose (SMA) com os monômeros comerciais metacrilato de metila (MMA) ou N-isopropilacrilamida (NIPAAm), em diferentes composições molares. Catálise enzimática foi empregada para obtenção do monômero regioseletivamente monofuncional 1¿-O-metacrilato de sacarose, com rendimento reacional superior a 70 % de SMA. Esta etapa foi baseada em trabalho estabelecido na literatura e adequada às condições deste projeto. O SMA foi copolimerizado com os monômeros NIPAAm e MMA via polimerização radicalar. Estes materiais foram caracterizados por ressonância magnética nuclear de C (RMN C), cromatografia de permeação em gel (GPC), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise termogravimétrica (TGA). Os resultados revelam o êxito da síntese de copolímeros aleatórios com elevada massa molar (ordem de 10 g mol), com propriedades físico-químicas dependentes da composição. Estes copolímeros foram submetidos a ensaios de solubilidade, intumescimento e de avaliação do comportamento de fases de soluções aquosas com a temperatura. Todos os polímeros sintetizados se apresentaram solúveis em algum solvente, evidenciando que tratam-se de macromoléculas de cadeias lineares. Para ambas as séries de copolímeros constatou-se que o caráter anfifílico é fortemente dependente da composição, tal como era esperado. Apenas o homopolímero de SMA e o copolímero de SMA e MMA mais rico no primeiro monômero são solúveis em água, enquanto que os demais copolímeros desta série intumescem neste solvente e a quantidade de água sorvida aumenta com o aumento da fração de SMA. A temperatura para separação de fases de soluções aquosas dos copolímeros constituídos de SMA e NIPAAm é superior em relação à temperatura observada para o poli(N-isopropilacrilamida), o que se atribui a maior hidrofilicidade dos copolímeros / Abstract: In this work, amphiphilic copolymers consisting of conjugated sucrose 1'-O-methacrylate (SMA) with methyl methacrylate (MMA) or N-isopropylacrylamide (NIPAAm) in different molar ratio were synthesized. Enzymatic catalysis was employed for obtaining regioselective monofunctional sucrose 1'-O-methacrylate with reaction yield above 70 % of SMA. This step was based on established work in literature and adequate conditions of this project. The SMA has been copolymerized with NIPAAm and MMA monomers by free radical polymerization. These materials were characterized by C nuclear magnetic resonance (C NMR), gel permeation chromatography (GPC), differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). The results show the successful synthesis of random copolymers with high molar mass (order of 10 g mol), with physical and chemical properties dependent on composition. Solubility, swelling tests and the phase behavior studies of aqueous solutions were also performed for these copolimers. All polymers are soluble in some solvent, showing that these are linear macromolecules. For both series of copolymers was found that the amphiphilic character depends strongly on composition, as expected. Only the homopolymer of SMA and the copolymer of SMA and MMA richer in the first monomer are soluble in water, while the rest of this series copolymers swell in this solvent and the amount of sorbed water increases with increasing SMA fraction. The temperature for phase separation of aqueous solutions of copolymers composed of NIPAAm and SMA is higher than in the observed temperature for poly(N-isopropylacrylamide), which is attributed to higher hydrophilicity of the copolymers / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09821.pdf: 6954398 bytes, checksum: 60e35822ce934643524af7f6ef49a879 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 11309.pdf: 7140218 bytes, checksum: 17ffc993ade041612736ec8898fd9475 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Orientador: Watson Loh / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T12:49:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Niemiec_AnnaBarbara_D.pdf: 1144305 bytes, checksum: 6f69691d41a98344e5cab64a46ba1a3c (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O tema desta tese como sugerido pelo titulo aborda assuntos correlacionados com formação de sistemas binários de copolímeros em diferentes solventes como também com a interação entre copolímeros bloco e estatísticos de oxido de poli etileno e oxido de poli propileno com vários tipos de surfatantes iônicos: catiônicos, aniônicos e não iônicos. Os estudos deste trabalho foram divididos em três etapas, que foram concluídas com duas publicações e um manuscrito. Em primeiro artigo incluiu se todas as investigações correspondentes aos estudos de interação entre copolímeros em bloco P123 e surfatante não iônico C12EO6 monitorada por calorimetria e espalhamento de luz. Através deste estudo o novo fenômeno para sistema de P123 - C12EO6 foi observado, chamado de transição esferas-bastonetes e identificou-se alta aplicação de técnicas calorimétricas para monitoramento deste tipo de eventos intermoleculares. Este estudo foi executado em colaboração com o grupo de pesquisa da Universidade Lund na Suécia, que conduziu todos os experimentos que envolvem o espalhamento de luz. Por outro lado os experimentos na parte de calorimetria foram feitos dentro do nosso grupo. O segundo artigo descreve sistemas de copolímeros em bloco vs. estatísticos na interação com surfatantes iônicos: aniônicos, catiônicos. Estes estudos revelaram que copolímeros estatísticos interagem com copolímeros aniônicos da maneira parecida com que homopolímeros hidrofílicos. Efeito de temperatura foi investigado também através das técnicas calorimétricas e tendências previamente relatadas foram confirmadas. Como parte complementar a este artigo foram incluídos nesta tese alguns resultados calorimétricos da interação entre copolímeros estatísticos na região do ponto de turvação deles e surfatantes não iônicos, confirmando mais uma vez o que é conhecido da literatura que os surfatantes não-iônicos geralmente não interagem associativamente com polímeros não-iônicos e esta interação é especial para sistema P123 - C12EO6. Por último inclui se neste trabalho o manuscrito que contem um estudo comparativo de sistemas bifásicos de copolímeros em bloco vs. estatísticos. Verificou se neste estudo que os copolímeros estatísticos apresentam diferente comportamento na separação de fases, do que copolímeros em bloco. Devido a falta de auto - agregação destes copolímeros os pontos de turvação deles são menos elevados em comparação com copolímeros em bloco o que devido a esta propriedade tem enorme aplicação na área acadêmica em bioquímica e biotecnologia para purificação de materiais biológicos como também em outras áreas: analise de poluentes, compostos orgânicos,metais / Abstract: The subject of the thesis, as suggested by the title, draws on the formation of binary systems of copolymers in different solvents, as well as interaction of block and random copolymers of poly (ethylene oxide) and poly (propylene oxide) with various types of ionic surfactants: cationic, anionic and non-ionic. These studies are divided in three stages and each of it was concluded with publication or manuscript. In the first article it is included all investigation on interaction between block copolymer P123 and noni-onic surfactant C12EO6 monitored by calorimetry and light scattering. By applying these techniques a new phenomenon was observed in the P123-C12EO6 system, namely a well-defined sphere-to-rod transition of the mixed micelles and interesting application of calorimetric techniques has been identified due to its high sensitivity to this kind of intermolecular events detection. These studies were performed in collaboration with our partners from Lund University, Sweden, who conducted light scattering measurements. On the other hand, measurements on calorimetry have been done within our research group. Moreover, in the second paper interactions between random vs. block copolymers with ionic surfactants (cationic and anionic) has been discussed. These studies revealed an interaction similar to that observed with other hydrophilic homopolymers. Effects of temperature and of the nature of the ionic surfactants on their interaction with these copolymers were found to agree with the previously reported trends. As a complementary part of this article some additional results on interaction between random copolymer and non-ionic surfactants have been included in this thesis. Once again it was confirmed what is reported in the literature that non-ionic surfactants generally do not interact associatively with non-ionic polymers and interaction between P123 and C12EO6 is special to this system. As the last, it was included in this work the manuscript, which contains the comparative studies of biphasic systems constructed from block vs. random copolymers. It was verified in this studies that random copolymers present different phase behaviour than block copolymers. Lack of auto-association of these copolymers promotes their cloud points to be lower then cloud points of block copolymers. Due to this property these copolymers has enormous application in academic area in biochemistry or biotechnology for purification of biological materials as well as in other areas: for pollutants analysis, organic materials or metals / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências