Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho realizamos cÃlculos de primeiros princÃpios da interaÃÃo da benzonitrila (uma tÃpica base de Lewis) com vÃrias nanoestruturas de carbono: Nanotubos de Carbono de Parede Simples, Grafeno e Fulerenos. Utilizamos de algumas modificaÃÃes quÃmicas tais como dopagens e modificaÃÃes estruturais tais como a introduÃÃo de defeitos visando analisar possÃveis modificaÃÃes em nÃvel eletrÃnico nestas estruturas de carbono. Os cÃlculos ab initio sÃo baseados na teoria do funcional da densidade dentro das aproximaÃÃes da densidade local (LDA) e do gradiente da densidade para o termo de troca e correlaÃÃo. Os cÃlculos de energia total, com ou sem polarizaÃÃo de spin, foram realizados utilizando o cÃdigo SIESTA, o qual tÃm se mostrado bastante eficiente nos cÃlculos de primeiros princÃpios. Os cÃlculos mostraram que a benzonitrila interage fracamente com nanotubos de carbono puros. A interaÃÃo à relativamente mais forte via interaÃÃo entre os anÃis aromÃticos ($pi-pi$) do que via o grupo nitrila ($pi$-CN). Este comportamento à praticamente o mesmo quando modificamos os nanotubos de carbono atravÃs de um defeito (retirada de um Ãtomo de carbono) significando que os defeitos nÃo promovem a interaÃÃo com a benzonitrila. Os cÃlculos com grafeno mostraram uma interaÃÃo relativamente mais forte via interaÃÃo $pi-pi$ do que em nanotubos de carbono. CÃlculos com o fulereno C60 puro tambÃm mostraram que a interaÃÃo da benzonitrila à fraca com essas molÃculas. A interaÃÃo torna-se mais intensa no que diz respeito à transferÃncia de carga e grandes modificaÃÃes na estrutura eletrÃnica quando introduzimos um Ãtomo de Ferro nas paredes dos Nanotubos de Carbono e dos Fulerenos. As previsÃes teÃricas sÃo suportadas por experimentos espectroscÃpios realizados em amostram de nanotubos de carbono colocadas em contato com a benzonitrila comfirmando que a benzonitrila nÃo altera significativamente as propriedades dos nanotubos de carbono. Imagens de microscopia eletrÃnica revelam que a benzonitrila interage mais fortemente com partÃculas catalÃticas e com nanopartÃculas de carbono do que propriamente com Nanotubos de Carbono. Experimentos Ãticos (Infravermelho, Raman, AbsorÃÃo e EmissÃo) tambÃm revelam que a benzonitrila pouco interage com Nanotubos de Carbono purificados.

Submitted by Rosa Assis (rosa_assis@yahoo.com.br) on 2017-08-07T12:38:22Z No. of bitstreams: 2 Luiz Felipe Maldonado.pdf: 5086923 bytes, checksum: 41d721dfa8ab118c0b8a25f7e6d74b09 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2017-09-26T13:03:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Luiz Felipe Maldonado.pdf: 5086923 bytes, checksum: 41d721dfa8ab118c0b8a25f7e6d74b09 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-26T13:03:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Luiz Felipe Maldonado.pdf: 5086923 bytes, checksum: 41d721dfa8ab118c0b8a25f7e6d74b09 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-06-08 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / Were studied the biodegradation of the films of poli (butylene adipate-teraphtalate) - PBAT and Low Density Polietilene - LDPE with and without addition of graphene on the surface through simulated soil compostable for 180 days. The polymer films were prepared by hot compression with graphene transfer by the technique of "Direct Dry Transfer" or Direct Dry Transfer. After the different times of soil compostation, were analyzed visual aspects, mass loss, molar mass (size-exclusion chromatography), surface modifications (Contact Angle Assays e Atomic Force Microscopy - AFM) and structural chemical (Raman Spectroscopy). Also were evaluated the soil microbiology where the films was buried and your activity over the graphene obtained by the Technique of CVD (Chemical Vapor Deposition). The Pure PBAT was the more susceptible to the microbiological attack, suffering continuous mass loss since the beginning of the experiment. To the LDPE films, no changes were observed related to the biodegradation, which was expected, since this is an inert polymer to microbiological activity. The Raman Spectroscopy Analysis shows that the graphene keeps attached to the polymer even after 180 days of soil burial, besides of suffering some detachment or being partially consumed by the microorganisms. The presence of graphene has delayed the degradative process of the PBAT, delaying the mass loss and in the case of the LDPE, raised the attachment of soil residue, leading to a mass gain. The contact angle assays and AFM, showed some changes on the surface of the polymer. In the case of the PBAT, this happen because of the biodegradation process which has generated erosions and for the LDPE occurred an accumulation of solid residue on the surface. The values of the Free Surface Energy showed arising from the appearance of new chemical groups on the surface because of the polymer degradation or the formation of a biofilm. As for the inoculum, generated from the individual soil were the polymer were exposed, it can be seen that the bacteria were selected, generating differentiated bacterial colonies. The inoculum from the soil which was prepared with TSA (Tryptic Soy Agar) also had been used to indicate the presence or not of growth graphene over the copper foil, acting as an oxidant agent. These results open a possibility to uses the microorganism’s cultivation to quantify the graphene coverage in large areas, when it was produced by the CVD technique. / Estudou-se a biodegradação dos filmes de poli(butileno adipato-co-tereftalto) - PBAT e polietileno de baixa densidade – PEBD, com e sem a presença de grafeno em sua superfície, através de ensaios de aterramento em solo simulado, por até 180 dias. O grafeno foi transferido para superfície dos tipos de polímeros usando a técnica de “Transferência Direta a Seco”. Após os diferentes tempos do ensaio em solo, foram avaliados aspectos visuais, perda de massa, massa molar (cromatografia de exclusão por tamanho), modificação de superfície (Medidas de Ângulo de Contato e Microscopia de Força Atômica – AFM) e modificações em estrutura química (Espectroscopia Raman). Também foi avaliada a microbiologia dos solos em que os filmes poliméricos foram aterrados, assim como sua atividade sobre o grafeno obtido pela técnica de CVD (Deposição Química a Vapor). O filme de PBAT puro foi o mais suscetível ao ataque microbiano, perdendo massa e diminuição de massa molar de forma contínua desde o começo dos experimentos. Para os filmes de PEBD não foi observada nenhuma alteração no que diz respeito a biodegradação, o que era esperado, visto que é um polímero inerte a atividade dos microrganismos. As análises por Espectroscopia Raman mostraram que o grafeno transferido se desprendeu ou foi consumido parcialmente por micro-organismos após 180 dias de aterramento. A presença do grafeno retardou o processo degradativo do PBAT, e para o PEBD houve um aumento no acúmulo de resíduos do solo, levando a ganho de massa. As medidas de ângulo de contato e AFM mostraram alterações na superfície do polímero ao longo do experimento, sendo no PBAT, por conta da biodegradação que gerou erosões e no caso do PEBD ocorreu acúmulo de resíduos sólidos na superfície. Os valores de energias de superfície mostraram variações decorrentes da aparição de novos grupos químicos na superfície devido à degradação do polímero ou pela formação de biofilme. Quanto aos inóculos, gerados dos solos individuais em que os polímeros foram expostos, pode-se constatar que as bactérias foram seletivas, gerando colônias de bactérias diferenciadas. Os inóculos dos sólidos preparados com TSA (Tryptic Soy Agar) também foram usados para indicar a presença ou não de grafeno crescido sobre folhas de cobre, atuando como agente oxidante. Esse resultado abre uma possibilidade da utilização de cultivos de microrganismos para quantificar a cobertura de grafeno produzido pela técnica de CVD, em amostras com grandes áreas.

O grafeno, material com duas dimensões (2D), formado por átomos de carbono hibridizados em sp2, tem atraído muita atenção da comunidade científica devido às propriedades elétricas, térmicas e mecânicas excepcionais que este material apresenta. Nanopartículas (NPs) de metais e de óxidos metálicos têm sido incorporadas sobre a estrutura do grafeno com o objetivo de obter materiais compósitos. Este trabalho teve por objetivo principal desenvolver uma nova rota para a preparação de compósitos de grafeno/NPs metálicas e de óxidos metálicos pelo método do poliol modificado, em etapa única. O óxido de grafeno (GO) foi sintetizado pelo método Hummers modificado e reduzido e esfoliado pelo processo pioliol modificado para obtenção do grafeno. Ajustou-se a metodologia proposta para que o GO obtido pudesse ser utilizado diretamente no meio reacional do processo poliol sem a necessidade de secagem e redispersão. Foram testadas diversas condições de síntese do grafeno variando-se a presença e tipo de surfactante, o solvente e diferentes condições de aquecimento. As variações de síntese permitiram observar que a presença do surfactante oleilamina aumenta a capacidade redutora do sistema e inibe a formação de outras estruturas de carbono além do grafeno e taxas de aquecimento menores favorecem a formação de grafeno em detrimento destas outras estruturas, enquanto patamares de temperatura intermediários levam à formação dessas estruturas secundárias de carbono. As sínteses foram também adaptadas para a obtenção de compósitos de grafeno/NPs de FePt e Fe3O4. Estas sínteses foram realizadas de duas maneiras: com os precursores metálicos e o GO presentes no balão desde o início da síntese e com os precursores metálicos presentes no balão desde o início da síntese e hot injection do GO. Para os compósitos, as sínteses realizadas em benzil éter (BE) favoreceram a formação de partículas. Para os compósitos de grafeno/NPs de Fe3O4, observou-se que a quantidade de precursor de Fe é crucial para a formação das NPs. Os resultados indicaram que a metodologia empregada foi muito eficiente para produção de grafeno e de compósitos de grafeno/NPs em etapa única e o processo poliol se mostrou muito versátil, de maneira que os resultados obtidos indicam que é possível obter compósitos de grafeno com qualquer sistema de NPs que venham a ser sintetizadas pelo processo poliol, apenas pelo ajuste das condições de síntese, em etapa única. / Graphene, a two dimensional material, composed only by sp2 hybridized carbon atoms, have attracted much attention of the scientific comunity due to the exceptional electrical, thermal and mechanical properties this material presents. Metallic and metal oxide nanoparticles (NPs) have been incorporated over graphene structure in order to obtain composite materials. The main goal of this work was to develop a new synthetic route to obtain graphene and metallic and metal oxide NPs composites, in one step. Graphene oxide (GO) was sinthesized by the modified Hummers method and exfoliated and reduced by the modified polyol process to obtain graphene. The proposed methodology was adjusted for the obtained GO to be used directly in the polyol process reactional means, not being necessary to dry and to redisperse the material. Several synthesis conditions were tested to obtain graphene, varying the presence of the surfactant and its type, solvent and heating rates. The synthesis diversity let us observe that the presence of oleylamine improved the reducing capacity of the system and it inhibited other carbon structures formation besides graphene. Also, smaller heating rates favor graphene formation to the detriment of these other structures, whereas intermediate temperature plateaus lead to the formation of carbon secondary structures. The synthesis were also adapted in order to obtain graphene/NPs of FePt and Fe3O4 composites. These synthesis were performed in two ways: both metallic precursors and GO present in the flask since the begining of the synthesys and only methalic precursors present in the flask since the begining of the synthsys, with a GO hot injection. Regarding the composites, synthesis performed in benzyl ether (BE) favor the particles formation. And specifically on the graphene/NPs of Fe3O4 composites, it was observed that Fe precursor quantity is decisive on the NPs formation. The results indicated that the employed methodology was very efficient to produce graphene and graphene/NPs composites in one step. And the polyol process proved to be very versatile, thereby the obtained results indicate it\'s possible to obtain graphene/NPs composites, in one step, with any NPs system that can be synthesized by the polyol process, only by adjusting the synthesis condition.

A eletrônica molecular vem sendo investigada intensivamente por mais de vinte anos. Nesse sentido, as pesquisas científicas estão sendo focadas na busca de estruturas que possam ser utilizadas na construção de dispositivos em escalas nanométricas, que possam substituir a tecnologia tradicional do silício. O objetivo principal deste trabalho foi explorar as propriedades físicas de sistemas a base de grafano, um dos mais promissores materiais para serem usados como nanodispositivos. Para isso, foi realizada uma investigação teórica, baseada em cálculos de primeiros princípios, das propriedades estruturais e eletrônicas do grafeno numa forma pura ou com defeitos intrínsecos e extrinsecos. O primeiro grupo de estruturas investigadas foi o grafeno e grafano como nanofolhas constituídas por elementos do grupo IV da tabela periódica (C, SiC, Si, Ge e Sn). Também foram analisadas as mudanças nas propriedades eletrônicas do grafano do grupo IV com a substituição dos átomos de hidrogênio por flúor. A segunda parte do trabalho explorou as propriedades de defeitos estruturais em grafeno, tais como a monovacância, divacância, trivacância e Stone-Wales, e também o grafeno com dopantes (boro e nitrogênio) em diversas configurações. Todos os cálculos foram feitos utilizando métodos ab initio com base na teoria do funcional densidade. Foram estudadas algumas possíveis aplicações para os grupos de estruturas de grafeno investigados, através da análise de algumas de suas propriedades, tais como as densidades de estados próximas ao nível de Fermi e as estruturas de bandas eletrônicas para cada sistema. / The molecular electronics has been investigated for more than twenty years. In this sense, the scientific research has been focused on the search for structures that could be used in nanoelectronic devices that could replace the traditional silicon technology. The major goal of this work is to explore the physical properties of systems based on graphene, one of the most promising materials to be used in nanoelectronics. For that, an ab initio investigation was carried on the structural and electronic properties of graphene in its pristine form and with intrinsic and extrinsic defects. The first investigation explored the properties of group IV nanosheets (of C, SiC, Si, Ge e Sn), and the modifications on their properties as result of hydrogenation or fluorination. The second part of this work explored the physical properties of structural intrinsic defects in graphene, such as monovacancy, divacancy, trivacancy, and Stone-Wales ones. The work also explored the properties of boron and nitrogen dopants. All the calculations were performed using the ab initio methodology, based on the density functional theory.

Submitted by Biblioteca do Instituto de Física (bif@ndc.uff.br) on 2017-04-12T23:44:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertacao.pdf: 11565559 bytes, checksum: 0c8fc9e5398c5417a887a52e38d46553 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-12T23:44:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertacao.pdf: 11565559 bytes, checksum: 0c8fc9e5398c5417a887a52e38d46553 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O grafeno, um material bidimensional a base de carbono, tem propriedades físicas muito interessantes e vem despertando enorme curiosidade científica e tecnológica desde sua recente descoberta experimental em 2004. Vários trabalhos têm apontado as diversas possibilidades de aplicações do grafeno em novos dispositivos, demonstrando a capacidade de se controlar o transporte neste material através da aplicação de campos externos e/ou dopagem. Especial atenção é dada à possibilidade de usar grafeno como base para o desenvolvimento de dispositivos spintrônicos, que aproveitam tanto o transporte de carga quanto de spin eletrônico. Várias características spintrônicas de sistemas mesoscópicos estão relacionados à interação spin-órbita. Como ela é relativamente pequena nos átomos de carbono, muitos trabalhos vêm sendo realizados a fim de se obter uma maneira de aumentar sua intensidade no grafeno - como, por exemplo, através da adsorção de impurezas na superfície do grafeno. O objetivo deste trabalho é estudar o transporte de carga e spin em nanofitas de carbono. Estamos interessados no transporte dentro do regime de resposta linear através dessas nanoestruturas de grafeno na presença de desordem com ou sem acoplamento spin-órbita. Utilizamos modelos efetivos para a adsorção das impurezas, e o formalismo de Landauer para calcular a condutância dos diversos sistemas propostos. Para isso, obtivemos analiticamente as funções de Green de nanofitas de grafeno semi-infinitas de borda armchair, que serviram como contatos para as amostras com defeitos e impurezas adsorvidas. As funções de Green dos condutores centrais foram obtidas tanto por inversão direta do hamiltoniano como de maneira recursiva. Este último m´etodo otimiza o cálculo numérico e viabiliza-o para amostras relativamente grandes, com milhares de átomos. Estudamos os efeitos de uma única impureza que adsorve tipicamente no topo de um carbono sobre as propriedades de transporte, e investigamos as implicações de uma distribuição de impurezas que adsorvem no centro do hexágono e que podem induzir acoplamento spin-órbita em nanofitas de grafeno. Examinamos ainda as consequências de constrições de bordas nas nanofitas. Obtivemos a distribuição espacial de corrente elétrica através da região central do condutor, que permite uma melhor visualização dos efeitos destas dopagens e imperfeições. Quando o acoplamento spin-órbita se torna relevante, a distribuição espacial da corrente para cada direção de spin revela como a corrente se redistribui pela fita e qual o seu grau de polarização de spins. Em particular, mostramos que, em energias associadas ao primeiro platô da condutância, a corrente elétrica flui pelas bordas da tira com polarização total de spins (cada borda polarizada em uma direção). Este comportamento é semelhante aos isolantes topológicos e apresenta um grande potencial para uso em tecnologias futuras. / Graphene, a two-dimensional carbon-based material, has very interesting physical properties and has attracted huge scientific and technological curiosity since its recent experimental discovery in 2004. Several studies have pointed out the various possibilities for applications of graphene on new devices by demonstrating the ability to control the transport in this material by the application of external and/or doping field. Special attention is given to the possibility of using graphene as the basis for the development of spintronic devices, which benefit both charge transport as the spin transport. Several features of mesoscopic spintronic systems are related to the spin-orbit interaction. Since it is relatively small in carbon atoms, several studies have been conducted in order to obtain a way to increase it in graphene - as an example, by adsorption of impurities on the graphene surface. The aim of this work is to study the charge and spin transport in carbon nanoribbons. We are interested in transport within the linear response regime through these graphenebased nanostructures in the presence of disorder with or without spin-orbit coupling. We used effective models for the adatom adsorption, and Landauer formalism for calculating the conductance of the various proposed systems. For this, we obtained analytically the Green’s functions of semi-infinite graphene nanoribbons with armchair edge, which served as contacts for samples with defects and adatom adsorbed. The Green’s functions of the central conductors were obtained either by direct inversion of the Hamiltonian as recursively. The latter method optimizes the numerical calculation and enables it to relatively large samples, with thousands of atoms. We studied the effects of a single adatom which typically adsorbs on top of a carbon on the transport properties, and we investigated the implications of a distribution of adatom which adsorb on the center of the hexagon e can induce spin-orbit coupling in graphene nanoribbons. Further we examined the consequences of edge constrictions in nanoribbons. We obtained the spatial distribution of electric current through the central device, which allows us a better visualization of the effects of these imperfections and doping. When the spin-orbit coupling becomes relevant, the spatial distribution of current for each spin direction reveals how the current is redistributed in the strip and what is your spin polarization degree. In particular, we showed that, associated with the first conductance plateau energy, electric current flows through the edges of the strip with full spin polarization (each edge polarized in one direction). This behaviour is similar to those of the topological insulators, and has great potential for use in future technologies.

Orientador: Abner de Siervo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T13:12:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_CaioCesar_M.pdf: 10782612 bytes, checksum: 2408c43fe374c29c1bb91a7fecdf39c0 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O material bidimensional grafeno possui um conjunto fascinante de propriedades que não são vistas juntas em qualquer outro material. Grafeno pode substituir outros materiais em diversas aplicações existentes, além de abrir uma janela para uma série de novas aplicações. As propriedades do grafeno foram mostradas em amostras sintetizadas através do método de esfoliação, no entanto, este método requer vários passos de litografia durante a preparação da amostra. Por outro lado, grafeno tem sido sintetizado pelo método de CVD (Chemical Vapor Deposition) por grandes áreas e com grande qualidade. O processo de CVD envolve um substrato metálico que interage com o grafeno, assim, um sistema alternativo que permite o estudo das propriedades do grafeno é o chamado grafeno quasi-free-standing, ou seja, grafeno que preserva suas propriedades mesmo quando _e suportado por um substrato. Estudos recentes demonstram que Ir(111) permite a preparação de grafeno com alta qualidade estrutural e com estrutura de banda praticamente idêntica à do grafeno puro. Determinar a topografia da superfície em nível atômico é fundamental para compreender a relação entre a estrutura eletrônica e a estrutura geométrica. O objetivo deste trabalho é determinar a estrutura do grafeno sobre Ir(111) através da técnica experimental de difração de fotoelétrons (XPD). A determinação da estrutura da superfície, com base em uma abordagem de cálculos de espalhamentos múltiplos, será apresentada e os resultados serão comparados ás previsões teóricas e a outros resultados experimentais / Abstract: The two-dimensional material graphene has a whole set of fascinating properties which are not seen together anywhere else. Graphene can replace many materials in a great number of existing applications and opens a window to several new applications. The properties of graphene were shown in samples synthesized through exfoliation method, however, this method requires several lithography steps during the graphene production. On the other hand, graphene has been synthesized by chemical vapor deposition method (CVD) through large areas with high quality. The CVD process involves a metallic substrate which interacts with graphene, thus, an alternative system that allows the study of the properties of graphene is quasi-free-standing graphene, i.e. graphene that preserves its properties even when it is supported by a substrate. Recent studies could demonstrate that Ir(111) does indeed allow for the preparation of extended graphene with high structural quality, and the band structure of graphene on Ir(111) is almost identical to the one of pristine graphene. Determination of the surface topography down to the atomic level is crucial in understanding the correlation between the electronic and geometric structure. The aim of this work is determine the structure of graphene on Ir(111) using the experimental technique of X-ray photoelectron diffraction (XPD). The surface structure determination based in a comprehensive multiple scattering calculation approach will be presented and the results will be compared with theoretical previsions and other experimental results / Mestrado / Física / Mestre em Física

Ingeniero Civil Químico / En los últimos años se ha extendido el uso de materiales que destacan, principalmente, por su biocompatibilidad, razón por la cual son utilizados en aplicaciones biomédicas. El ácido poliláctico (PLA) es un biopolímero que, además de ser biocompatible, es biodegradable. Estas características lo hacen ser un material muy utilizado en biomedicina. Sin embargo, las aplicaciones biomédicas requieren la consideración de diversas propiedades del material, pues se busca lograr una estabilidad en la interacción con sistemas biológicos. De esta forma, el interés es desarrollar materiales multifuncionales que presenten propiedades optimizadas, tales como mecánicas, bioactividad, propiedad antibacteriana, conductividad eléctrica, entre otras. La presente memoria se centra en el desarrollo de nanocompuestos poliméricos de PLA con derivados del grafito (óxido de grafeno, GO, y óxido de grafeno térmicamente reducido, TrGO) mediante mezclado en fundido. Así, se busca evaluar las propiedades antimicrobianas, biocompatibles, mecánicas y eléctricas de los materiales desarrollados. Los ensayos microbiológicos indican que el compuesto con 5% en peso GO logra un 100% de efectividad en contra de ambas bacterias estudiadas (E. coli y S. aureus). Mismo resultado se obtiene cuando se genera una corriente eléctrica por la placa de 10% en peso de TrGO. Por otro lado, para los compósitos con GO aumenta la proliferación celular, mientras que para el TrGO se logra el mismo valor de viabilidad que para el PLA, en células SaOS-2. Esto indica que los compósitos desarrollados tienen una buena biocompatibilidad, sin riesgo de toxicidad para su uso con tejidos vivos. En particular, los compósitos con GO emergen como una alternativa pues mejoran la proliferación de las células. El módulo de elasticidad aumentó su valor tanto para los compuestos con GO como para los con TrGO. Sin embargo, este crecimiento se acentúa para los primeros, donde se logra aumentar un 14% el módulo a una concentración de solo 2% en peso de GO. Además, para compósitos con ambas partículas la elongación a la rotura disminuyó. La conductividad eléctrica de los compósitos depende fuertemente del tipo de relleno utilizado, logrando una conductividad eléctrica de 10−2[𝑆������𝑆������/𝑚������𝑚������] para un contenido de 10% en peso de TrGO. En contraste, para los compósitos con GO no se obtuvo conductividad, ya que, a diferencia del grafeno, esta nanopartícula no es conductora. De esta forma, el estudio indica que se mejoraron las propiedades antibacteriales, biocompatibles, mecánicas y eléctricas de los nanocompósitos de PLA al agregar rellenos de GO y TrGO. Así, los materiales desarrollados pueden ser utilizados en aplicaciones biomédicas e interaccionar con sistemas biológicos sin problemas.

Orientadores: Alexandre Leite Rodrigues de Oliveira, Eliana Aparecida de Rezende Duek / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T15:35:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Assaf_Kyl_M.pdf: 4219247 bytes, checksum: 1f0af33b698c2094539d28e23f3f042b (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Lesões traumáticas de nervos periféricos podem gerar separação de seus cotos, impossibilitando a neurorrafia término-terminal. Nesses casos, os enxertos autólogos são muito utilizados, mas apresentam algumas desvantagens, como disponibilidade do tecido doador, formação de neuromas dolorosos na área doadora, entre outras. A técnica de tubulização, na qual são empregados tubos para orientar e proteger o nervo durante a regeneração, oferece vantagens como preservação da área doadora e possibilidade de manipulação do ambiente interno do tubo. Muitos aspectos do tubo a ser utilizado para regeneração nervosa devem ser considerados, como sua biocompatibilidade, biodegradabilidade, tempo de degradação, etc. A poli(?-caprolactona) (PCL) é um material que possui tais propriedades. Os nanotubos de carbono (NT1) e o grafeno (NTN) também possuem características que os tornam excelentes dispositivos para implantes neurais e para compor compósitos poliméricos. Neste trabalho, nervos isquiáticos de ratos Lewis foram transeccionados e tubulizados com PCL, PCL com nanotubos de carbono, PCL com óxido de grafeno e PCL com ambas as nanoestruturas. A caracterização dos nanocompósitos mostrou que as nanoestruturas tem boa dispersão, não alteram o grau de cristalinidade do PCL, oferecem reforço na matriz polimérica e provocam alteração na mobilidade molecular na parte amorfa do polímero. Na análise das próteses por microscopia eletrônica de varredura, os tubos NT1, NTN e também os confeccionados com a mistura deles, apresentaram um número importante de células aderidas, quando comparados ao PCL. Todos os materiais também se mostraram biocompatíveis. Na contagem das fibras nervosas e na comparação das áreas dos nervos, a mistura mostrou diferenças estatísticas em relação aos demais grupos experimentais (p<0,05). Porém, nas análises morfométricas não foram observadas diferenças entre os grupos. Ainda, a avaliação funcional dos animais não mostrou uma recuperação significativa da marcha. Contudo, a comparação das massas dos músculos sóleo e tibial anterior e a análise histológica desses, revelaram preservação de massa, sem atrofia das fibras musculares, indicando reinervação bem sucedida / Abstract: Injuries to peripheral nerves generate proximal and distal stumps, usually making end-to-end neurorrhaphy impossible. In such cases, autologous grafts are widely used, but have some disadvantages, such as availability of donor tissue, formation of painful neuromas in the donor area, etc. The tubulization technique, in which tubes are used to guide and protect the nerve during regeneration, offers advantages such as preservation of the donor nerve area and the possibility of manipulating the internal environment of the tube. Many aspects of the conduit to be used for nerve regeneration must be considered as biocompatibility, biodegradability, degradation time, etc. The poly (?-caprolactone) (PCL) is possesses most of these properties. Carbon nanotubes and graphene also have features that make them excellent devices for neural implants and to constitute polymer composites. In this work, sciatic nerves of Lewis rats were transected and tubulized with PCL, PCL with carbon nanotubes (NT1), PCL with graphene oxide (NTN) and PCL with both nanostructures. Nanocomposites characterization showed that nanoparticles have good dispersion, do not alter the degree of PCL crystallinity, provide reinforcement of the polymer matrix and cause changes in the molecular mobility in the amorphous part of the polymer. In the analysis of the prostheses by scanning electron microscopy, NT1, NTN and its mixture showed higher number of adhered cells as compared to the PCL. All materials were also biocompatible. The counting regenerated nerve fibers and comparison of the nerve areas, the mixture showed statistical differences when compared to the other experimental groups (p <0.05). Nevertheless, morphometric analyzes were not different among groups. Furthermore, functional evaluation of the animals showed no significant gait recovery after 8 weeks post surgery. However, comparison of the weigth of the soleus and anterior tibialis and the histological analysis revealed absence of atrophy and preservation of the tissue, indicating a successful reinervation / Mestrado / Biologia Celular / Mestra em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: Silvio Antonio Sachetto Vitiello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-28T00:18:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Madeira_Lucas_M.pdf: 4273856 bytes, checksum: 8543c0dd916e2ec3fc638a5d31b32787 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Nessa dissertação nós investigamos dois sistemas de muitos corpos. Na primeira parte nós escolhemos uma abordagem clássica para estudar a adsorção de gases nobres pesados, Ne, Ar, Kr, Xe e Rn, em substratos de grafeno. Nós apresentamos evidências de camadas adsorvidas comensuradas, as quais dependem fortemente da simetria do substrato, para duas estruturas: camadas de Ne na rede sqrt{7} X sqrt{7} e Kr na rede sqrt{3} X sqrt{3}. Para estudar o derretimento nós introduzimos um parâmetro de ordem e sua susceptibilidade. O calor específico e a susceptibilidade em função da temperatura foram calculados para os gases nobres pesados em diversas densidades. A posição e largura característica dos picos do calor específico e da susceptibilidade foram determinadas. Finalmente, nós investigamos a distância dos primeiros vizinhos e a distância entre a camada e o substrato, identificando contribuições relacionadas aos picos do calor específico e da susceptibilidade. A segunda parte da dissertação trata de uma linha de vórtice no gás unitário de Fermi. Gases fermiônicos ultrafrios são notáveis devido à possibilidade experimental de variar as interações interpartículas através de ressonâncias de Feshbach, o que possibilita a observação do crossover BCS-BEC. No meio do crossover encontra-se um estado fortemente interagente, o gás unitário de Fermi. Uma linha de vórtice corresponde a uma excitação desse sistema com unidades de circulação quantizadas. Nós construímos funções de onda, inspiradas na função BCS, para descrever o estado fundamental e também o sistema com uma linha de vórtice. Nossos resultados para o estado fundamental elucidam aspectos da geometria cilíndrica do problema. O perfil de densidade é constante no centro do cilindro e vai a zero suavemente na borda. Nós separamos a contribuição devido à parede da energia do estado fundamental e determinamos a energia por partícula do bulk, epsilon_0=(0.42 +- 0.01) E_{FG}. Nós também calculamos o gap superfluído para essa geometria, Delta=(0.76 +- 0.01) E_{FG}. Para o sistema com a linha de vórtice nós obtivemos o perfil de densidade, o qual corresponde a uma densidade não nula no centro do vórtice, e a energia de excitação por partícula, epsilon_{ex}=(0.0058 +- 0.0003) E_{FG}. Os métodos empregados nessa dissertação, Dinâmica Molecular, Monte Carlo Variacional e Monte Carlo de Difusão, nos dão uma base sólida para a investigação de sistemas relacionados, e outros sistemas, de muitos corpos no futuro / Abstract: In this dissertation we investigated two many-body systems. For the first part we chose a classical approach to study the adsorption of heavy rare-gases, Ne, Ar, Kr, Xe and Rn, on graphene substrates. We presented evidences of commensurate adlayers, which depend strongly on the symmetry of the substrate, for two structures: Ne adlayers in the sqrt{7} X sqrt{7} superlattice and Kr in the sqrt{3} X sqrt{3} lattice. In order to study the melting of the system we introduced an order parameter, and its susceptibility. The specific heat and susceptibility as a function of the temperature were calculated for the heavy noble gases at various densities. The position and characteristic width of the specific heat and susceptibility peaks of these systems were determined. Finally, we investigated the first neighbor distance and the distance between the adlayer and the substrate, identifying contributions related to specific heat and melting peaks. The second part of the dissertation deals with a vortex line in the unitary Fermi gas. Ultracold Fermi gases are remarkable due to the experimental possibility to tune interparticle interactions through Feshbach resonances, which allows the observation of the BCS-BEC crossover. Right in the middle of the crossover lies a strongly interacting state, the unitary Fermi gas. A vortex line corresponds to an excitation of this system with quantized units of circulation. We developed wavefunctions, inspired by the BCS wavefunction, to describe the ground state and also for a system with a vortex line. Our results for the ground state elucidate aspects of the cylindrical geometry of the problem. The density profile is flat in the center of the cylinder and vanishes smoothly at the wall. We were able to separate from the ground state of the system the wall contribution and we have determined the bulk energy as epsilon_0=(0.42 +- 0.01) E_{FG} per particle. We also calculated the superfluid pairing gap for this geometry, Delta=(0.76 +- 0.01) E_{FG}. For the system with a vortex line we obtained the density profile, which corresponds to a non-zero density at the core, and the excitation energy, epsilon_{ex}=(0.0058 +- 0.0003) E_{FG} per particle. The methods employed in this dissertation, Molecular Dynamics, Variational Monte Carlo and Diffusion Monte Carlo, give us a solid basis for the investigation of related and other many-body systems in the future / Mestrado / Física / Mestre em Física / 2012/24195-2 / FAPESP

Orientador: Abner de Siervo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-31T16:48:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_RodrigoCezardeCampos_M.pdf: 12900994 bytes, checksum: 7f4ff602b7e6aae7e2d8890e9f8d0a2b (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: O grafeno é um alótropo bidimensional do carbono com hibridização do tipo sp2. Suas notáveis propriedades eletrônicas e estruturais provocaram um enorme interesse científico e tecnológico para o material na última década. Grafeno pode ser crescido em certos metais de transição através da técnica bem conhecida Chemical Vapor Deposition (CVD). A estabilidade do grafeno nesses substratos é garantida, porém as interações químicas entre eles modificam suas exóticas propriedades eletrônicas e estruturais. É possível sintetizar grafeno sobre Ir(111) sem defeitos estruturais substanciais e em um único domínio, quando realizado sob condições específicas de temperatura do substrato e da pressão do gás precursor (propileno). Na tentativa de isolar o grafeno do substrato, seja fisicamente ou eletricamente, existe a possibilidade da intercalação de diversas espécies, tais como gases, metais ou nanopartículas. Realizando tal procedimento, além da suspensão do material, é possível também dopar a banda eletrônica ou induzir abertura de gap. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é estudar a dinâmica de crescimento e intercalação do ferro em Gr/Ir(111), seguindo os parâmetros termodinâmicos envolvidos e observando principalmente os deslocamentos químicos usando espectroscopia de fotoelétrons de raio-x (XPS) de alta resolução com síncrotron. Em paralelo, também usamos o microscópio de varredura por tunelamento (STM) para acompanhar a formação e intercalação das estruturas na superfície durante os ciclos de evaporação do ferro. Os resultados mostraram que, com o substrato à temperatura ambiente, o Fe interage fortemente com o grafeno e ocorre intercalação parcial. No caso de evaporação à temperaturas moderadas, houve intercalação total do Fe que permaneceu protegido pela folha de grafeno, indicando ser possível crescer um filme fino intercalado na superfície / Abstract: Graphene is a 2D carbon allotrope having sp2 hybridized atoms in a single-layer. Its remarkable electronic and structural properties attract an enormous scientific and technological interest to the material in the last decade. Graphene can be grown on certain transition metals by the well-known Chemical Vapor Deposition (CVD) technique. The stability of graphene in these substrates is guaranteed, but the chemical interactions between them modify its exotic electronic and structural properties. It is possible to grow graphene on the Ir(111) surface without substantial structural defects and withsingle domain, whenspecific conditions of substrate temperature and pressure of the precursor gas (propylene) are applied. While trying to retrieve the characteristic properties, the scientific community has been trying to isolate graphene from the metallic substrate, either physically or electrically, by intercalation of various species such as gases, metals or nanoparticles. By performing such procedures, it is possible, besides the desired suspension of the material, to induce changes such as gap opening and doping of the electronic band structures. In this context, the aim of this work is to study the dynamics of iron growth and intercalation in Gr/Ir(111), following the thermodynamic parameters involved and observing mainly the chemical shifts using high resolution x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In parallel, we also used the scanning tunneling microscope (STM) to follow the formation of Fe surface structures during the evaporation cycles and intercalation. The results show that at room temperature, Fe interacts strongly with graphene with partial intercalation. In the case of evaporation at moderate temperatures, there was full intercalation of Fe which remained protected by the graphene sheet / Mestrado / Física / Mestre em Física / 1423605/2014 / CAPES