Made available in DSpace on 2017-07-20T12:40:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bianca Sandrino.pdf: 3429333 bytes, checksum: e320b1605b6c2c81bf2ecd35d8aa88f5 (MD5) Previous issue date: 2014-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / One of the major challenges in drug design is to identify compounds with potential toxicity toward target cells, preferably with molecular-level understanding of their mode of action. In this study, the antitumor property of a ruthenium complex, mer-RuCl3(dppb)(VPy)] (dppb = 1,4-bis (diphenylphosphine) butane and VPy = 4-vinylpyridine),RuVPy) was analyzed. Results showed that this compound led to a mortality rate of 50% of human laryngeal carcinoma HEp-2 cell with 120 ±10 mol L-1, indicating its high toxicity. Toward a better understanding if its mode of action is associated with its interaction with cell membranes, Langmuir monolayers were used as a membrane model. RuVPy had a strong effect on the surface pressure isotherms, especially on the elastic properties of the zwitterionic dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) and the negatively charged dipalmitoylphosphatidylglycerol (DPPG) and dipalmitoylphosphatidylserine (DPPS) phospholipids. Results of thermodynamic parameters indicated miscibility between the components is not ideal mixed monolayers. Preferably attractive and repulsive interactions between RuVPy and zwitterionic or anionic phospholipids, respectively, are observed with mixed monolayer of DPPS/RuVPy energetically unfavorable. These data were confirmed polarization - modulated infrared reflection-absorption spectroscopy (PM-IRRAS). In addition, interactions between the positive group from RuVPy and the phosphate group from phospholipids were corroborated by density functional theory (DFT) calculations, allowing the determination of the Ru complex orientation at the air-water interface. Proof of interaction was confirmed by electrochemical results of Langmuir-Blodgett films of the phospholipid/RuVPy mixture. The presence of the RuVPy on the conductor substrate, which presents higher electron density, form "defects" in the monolayer of phospholipids increasing accumulation of electrons in the electrode/solution interface making it more permeable material. Although possible contributions from receptors or other cell components cannot be discarded, the results reported here represent evidence for significant effects on the cell membranes which are probably associated with the high toxicity of RuVPy. / Um dos grandes desafios na concepção de medicamentos é a identificação de compostos com potencial toxicidade para as células-alvo e a compreensão do seu modo de ação. Nesta tese, foi analisada a propriedade antitumoral do complexo de rutênio mer-[RuCl3(dppb)(VPy)] (dppb = 1,4-bis (difenilfosfina)butano e VPy = 4-vinilpiridina) (RuVPy), e os resultados mostraram que este composto levou a uma taxa de mortalidade de 50% de células de câncer de laringe (HEp-2) com 120 ± 10 μmol L-1, indicando sua alta toxicidade. Para a compreensão do modo de ação em nível molecular deste complexo, associada à sua interação com membranas celulares, monocamadas de Langmuir foram utilizadas como um modelo simples de membrana. O RuVPy apresentou um forte efeito sobre as isotermas de pressão de superfície, especialmente sobre as propriedades elásticas do zwitteriônico dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) e dos fosfolipídios carregados negativamente dipalmitoilfosfatidilglicerol (DPPG) e dipalmitoilfosfatidilserina (DPPS). Resultados dos parâmetros termodinâmicos indicaram que há miscibilidade entre os componentes das monocamadas mistas não ideais. Interações preferencialmente atrativas e repulsivas foram constatadas entre o RuVPy e os fosfolipídios zwitteriônico e aniônicos, respectivamente, sendo a monocamada mista de DPPS/RuVPy energeticamente desfavorável. A interação entre o grupo de maior densidade eletrônica do RuVPy, obtido por cálculo de teoria funcional da densidade (DFT), e o grupo fosfato dos fosfolipídios foi confirmada por espectroscopia de infravermelho de reflexão e absorção de modulo polarizado (PM-IRRAS) realizada na interface ar-água. Prova desta interação foi constatada por resultados eletroquímicos dos filmes Langmuir-Blodgett da mistura fosfolipídio/RuVPy. A presença do complexo no substrato condutor, por ter maior densidade eletrônica, forma “defeitos” na monocamada dos fosfolipídios aumentando o acúmulo de elétrons na interface eletrodo/solução tornando o material mais permeável. Desta forma, é evidente que além de eventuais contribuições de outros receptores ou componentes celulares não poderem ser descartadas, os resultados aqui apresentados trazem os efeitos significativos nas membranas celulares que provavelmente estão associados à alta toxicidade do RuVPy.

Pesquisa em novas moléculas e estratégias antimicrobianas é crucial devido ao aumento de resistência a antibióticos pelos microrganismos. Polímeros antimicrobianos tem várias vantagens quando comparados a outros biocidas pequenos: maiores tempo de vida, potência, especificidade e baixa toxicidade residual. Logo, outras aplicações tecnológicas como recobrimentos, embalagens ou produtos têxteis antimicrobianos poderem ser exploradas. Em particular, derivados hidrossolúveis de quitosana, como os oligômeros de quitosana (OQ), são biopolímeros catiônicos extraídos de fontes renováveis que são candidatos promissores a serem agentes antimicrobianos de amplo espectro (fungos, bactérias gram-positivas e bactérias gram-negativas). Diferentemente da quitosana, que é sobretudo bioativa em pHs ácidos, OQ permanece catiônico – e portanto ativo – em pH fisiológico. Não obstante, o mecanismo exato pelo qual o polímero age nas membranas celulares permanece desconhecido em nível molecular. Este trabalho visa investigar o mecanismo de interação entre os OQ e modelos de membrana biomiméticos (Filmes de Langmuir). Para comparação, outro polieletrólito catiônico sintético com propriedades antibacterianas, o PAH – poli(hidrocloreto de alilamina) – foi investigado. Nós realizamos a Espectroscopia por Geração de Soma de Frequência (SFG) em Filmes de Langmuir de fosfolipídeos em água pura e em subfases contendo antimicrobianos. A Espectroscopia SFG nos permite obter o espectro vibracional de moléculas interfaciais (filme lipídico e moléculas que estão interagindo com ele: água e antimicrobianos) sem nenhuma contribuição de moléculas do interior do volume e é muito sensível às conformações lipídicas da membrana. Um fosfolipídeo zwitteriônico (DPPC) foi usado para modelar membranas tipo-humana, enquanto outro carregado negativamente (DPPG) modelava a tipo-bacteriana. Isotermas em subfases contendo antimicrobianos mostraram que ambos PAH e OQ causam uma pequena expansão das monocamadas de DPPC. Entretanto, para as monocamadas de DPPG ambos os polieletrólitos geraram uma expansão significativa. Entre eles, os OQ causaram um efeito mais drástico. Espectros SFG dos estiramentos CH mostraram que a conformação lipídica permaneceu bem empacotada em todos os casos (ligeiramente menos ordenada com PAH) apesar das expansões da membrana. Isto indica que os OQ foram inseridos formaram ilhas de OQ dentro do filme lipídico. Mudanças na forma de linha dos estiramentos da água interfacial indicaram que a adsorção de PAH em ambos os filmes foram capazes de compensar as cargas negativas, gerando uma inversão de cargas na superfície. Os espectros SFG dos grupos fosfato também indicaram que, em água pura, as cabeças polares de DPPC estão com uma orientação mais ordenada do que no caso do DPPG. Contudo, quando interagindo com os polieletrólitos catiônicos, as cabeças dos DPPGs se ordenam, ficando preferencialmente perpendicular à interface. Experimentos com antimicrobianos injetados na subfase enquanto os filmes de Langmuir já estavam condensados indicaram que os OQ foram capazes de penetrar na monocamada, embora causando uma expansão no filme menor. Esta comparação evidencia que a escolha da metodologia experimental afeta o resultado, mas ambas podem ser complementares, visto que podem representar diferentes fases do ciclo celular das biomembranas. A visão detalhada provida aqui para as interações moleculares desses polieletrólitos com filmes lipídicos podem os elucidar mecanismos de atividade biocida deles e auxiliar no planejamento racional de novos polímeros antimicrobianos. / Research on new antimicrobial molecules and strategies is crucial due to the increasing microorganism resistance to antibiotics. Antimicrobial Polymers have many advantages when compared to other small biocides: increased lifetimes, potency, specificity and lower residual toxicity. Therefore, they have great potential for technological applications, such as antimicrobial coatings, packages, or textile products. In particular, water-soluble derivatives of chitosan, such as chitosan oligomers (CO), are cationic biopolymers obtained from renewable sources that are promising candidates to a wide-spectrum antimicrobial agent (fungi, gram positive and gram negative bacteria). Unlike chitosan, which is mainly bioactive at acidic pH, CO remain cationic - and therefore active - at physiological pH. Nevertheless, the exact mechanism by which this polymer acts on the cell membranes remains unknown at the molecular level. This work aims at investigating the molecular interaction between CO and a biomimetic cell membrane model (Langmuir Film). For comparison, another synthetic cationic polylelectrolyte with antibacterial properties, PAH – poly(alylamine hydrochloride), has been investigated. We have carried out Sum-Frequency Generation (SFG) Spectroscopy on Langmuir Films of phospholipids on pure water and on antimicrobial containing subphases. SFG Spectroscopy allows obtaining the vibrational spectrum of interfacial molecules (lipid Langmuir Film and molecules interacting with it – water and antimicrobials), without any contribution from the bulk molecules, and is quite sensitive to the conformation of membrane lipids. A zwitterionic phospholipid (DPPC) was used to model human-like membranes, while a negatively charged phospholipid (DPPG) modeled bacterial-like membranes. Surface pressure-area isotherms on antimicrobial-containing subphases showed that both PAH and CO led to a small expansion of DPPC monolayers. However, for DPPG monolayers both polyelectrolytes led to significant expansion, with CO causing a more dramatic effect. SFG spectra in the CH stretch range showed that the lipid chain conformation remained always well ordered in all cases (slightly less ordered upon interacting with PAH), despite membrane expansion. This indicates that CO were inserted in the monolayer, forming islands of CO within the lipid film. Changes in the SFG spectral lineshape of OH stretches for the interfacial water molecules indicated that PAH adsorption on both DPPC and DPPG films was able to overcompensate the lipid negative charge and led to an overall surface charge reversal. The SFG spectra of the phosphate groups also indicated that in pure water the DPPC headgroups had a more ordered orientation than in the case of DPPG. Nevertheless, upon interaction with the cationic polyelectrolytes, the DPPG headgroups also become ordered, with a preferential orientation towards the subphase. Experiments with the antimicrobials injected in the subphase under a condensed Langmuir film indicated that CO were also capable of monolayer penetration, albeit causing a reduced film expansion. This comparison indicates that the choice of experimental methodology affects the outcome, but both may be complementary, as they may represent different phases of a biomembrane lifecycle. The detailed view provided here for the molecular interaction of these polyelectrolytes with lipid films may shed light on the mechanism of their biocidal activity and aid on a rational design of new antimicrobial polymers.

Neste trabalho foram estudadas as interações entre os corantes ciânicos com dois cromóforos (BCD) e monocamadas de Langmuir de fosfolipídio (DPPC). Devido ao alto coeficiente de absorção molar da luz na região ? > 600 nm, ao alto rendimento quântico do estado tripleto, à alta fotocitotoxicidade e à alta afinidade com estruturas celulares os BCD são promissores para serem utilizados em terapia fotodinâmica. Os estudos das características da interação de BCD com a monocamada são importantes tanto para esclarecer os efeitos estruturais na interação de monocamadas com outras moléculas quanto para suas aplicações em terapia fotodinâmica e em outras áreas tecnológicas tais como nanoeletrônica, fotônica etc. As isotermas de pressão superficial (?-A) obtidas mostram que os BCD e as monocamadas interagem, pois as isotermas (?-A) se expandem conforme é aumentado à porcentagem de BCD. Esta interação é dependente tanto da estrutura do BCD quanto da força iônica da subfase. A partir das isotermas (?-A) foi obtido o módulo de compressibilidade (Cs-1 = -A (??/?A) das monocamadas, do qual foram analisadas, de maneira mais detalhada, as modificações da monocamada de DPPC devido à presença dos BCD. Estas modificações compreendem o aparecimento da fase líquida expandida (LE) e formação dos domínios antecipada em comparação com a monocamada de DPPC puro. Foi observado que a área mínima por molécula e a elasticidade da monocamada na fase condensada (C) aumentam juntos com a porcentagem dos BCD. Na presença de BCD 180º as isotermas de potencial superficial (?V-A) sofrem uma expansão, no entanto, o valor máximo do potencial permanece nalterado. Isto indica que os BCD estimulam (antecipam) a orientação das moléculas de DPPC na interface ar-água e, consequentemente, a co-orientação das cabeças polares do DPPC, mas não contribuem no potencial superficial. Foi observado que a presença de NaCl na subfase aumenta o efeito dos BCD na formação da monocamada DPPC. Acreditamos que este efeito sinérgico é devido às interações mútuas dos ânions Cl- com a carga positiva do grupo trimetilamônio da cabeça polar do DPPC e das cargas positivas do BCD com a carga negativa do grupo fosfato do DPPC. As imagens obtidas pela microscopia de ângulo de Brewster mostram, em concordância com a análise das isotermas de pressão (?-A) e de potencial (?V- A), que a formação dos domínios, e conseqüentemente da monocamada, é antecipada na presença de BCD. Entretanto, a presença do BCD não altera o formato dos domínios, mas diminui seu tamanho. A análise realizada sobre os espectros de absorção óptica mostrou que os BCD podem formar agregados tipos H na monocamada e não foram observados agregados tipo J. Baseando-se na análise do efeito da estrutura dos BCD, na interação com a monocamada, e dos espectros de absorção propusemos dois modelos de interação dos BCD com a monocamada e acreditamos que o seguinte modelo é a melhor modelagem do sistema: - BCD se inseri na monocamada, paralelamente ao eixo da molécula de DPPC, interagindo tanto com a cauda hidrofóbica quanto com a cabeça polar. Entretanto, os resultados obtidos não permitem excluir completamente o segundo modelo proposto, no qual o BCD se localiza na parte polar da monocamada, perpendicular ao eixo da molécula de DPPC. / In this work the interaction of cyanine dyes with two chromophores with the DPPC phospholipid Langmuir monolayers was studied. Due to their high optical absorption in the region ? > 600 nm, high triplet state quantum yields, high photocytotoxicity and high affinity with cell structures the BCD are promising for application in photodynamic therapy. The study of the interaction of BCD with monolayers is important to clarify the structural effects on the monolayer interaction with other molecules as well as for application in photodynamic therapy and in other fields of technology, such as nanoelectronics, photonics, etc. The superficial pressure isotherms (?-A) demonstrate that BCD do interact with monolayers, the (?-A) isotherms being expanded when the BCD relative content increases. This interaction depends on the BCD structure and the subphase ionic strength, as well. The curves of the compressibility module (Cs-1 = -A (??/?A) of the monolayers were obtained from the (?-A) isotherms, which were used for detailed analysis of the DPPC monolayer formation in the BCD presence. The analysis demonstrated that the monolayer expanded liquid phase and the domain were formed earlier in the BCD presence than for pure DPPC. It was observed that both the minimum area per molecule and the condensed phase elasticity increased when the BCD relative content increased. In the presence of BCD 1800 the superficial potential isotherms (?V-A) were expanded, but the maximum potential value was unchanged. This indicates that BCD stimulated the DPPC molecule orientation on the air-water interphase and, consequently, the co-orientation of the DPPC polar heads, but did not contribute itself in the surface potential. It was observed that NaCl in the subphase increased the BCD effects on the DPPC monolayer formation. We suppose that this synergetic effect is due to the mutual interaction of Cl- anions with positive charges of the trimethylammonium group of the DPPC polar head and that of positive BCD charges with its phosphate group negative charges. Images obtained with the Brewster microscopy confirmed that BCD stimulated the domain and, consequently, the monolayer formation in accordance with the (?-A) and (?V-A) analysis. At the same time the BCD did not change the domain geometry, but reduced their sizes. The analysis of the BCD optical absorption spectra demonstrate that the BCD molecules in the monolayer form H aggregates and no J aggregates were observed. Basing on the analysis of the BCD structure effects on the monolayer formation we can propose two models of the BCD - monolayer interaction and we believe that the follow model is better: - the BCD molecule is inserted in the monolayer interior being parallel with the DPPC molecule axis and interacting with both hydrophobic and polar DPPC parts; However, our data are not sufficient to exclude completely the possibility for the BCD molecule to be localized just in the polar head monolayer part being perpendicular to the DPPC molecule axis.

The purpose of this thesis is to investigate whether it is feasible to use Langmuir probes on pico-satellites flying in low Earth orbit over mid- to low-latitude geographic regions. Following chapters on the expected ionospheric conditions and an overview of Langmuir probe theory, a chapter addressing the difficulties involved with pico-satellite Langmuir probes is presented. Also, the necessary satellite-to-probe surface area requirements in order to achieve confidence in pico-satellite Langmuir probe data, for the orbital regions of interest to this thesis, are stated.

Ce manuscrit décrit l'utilisation de particules de silice colloïdale de taille et de fonctionnalité définies pour élaborer des matériaux aux propriétés spécifiques. Dans un premier temps, nous avons comparé différentes méthodes de synthèse de particules de silice à partir d'un précurseur moléculaire selon un procédé sol-gel. Celles-ci nous ont permis de fabriquer des objets sphériques de fonction de surface contrôlée et avec une taille moyenne régulière comprise entre 50 nm et 2 microns. Une fois ces particules synthétisées, nous avons étudié leur comportement à l'interface air-eau grâce à la technique de Langmuir puis fabriqué des cristaux colloïdaux d'épaisseur contrôlée par dépositions successives de monocouches de particules sur des substrats hydrophiles selon le principe de la technique de Langmuir-Blodgett. Ce contrôle nous a permis d'étudier l'influence de l'épaisseur des cristaux sur leurs propriétés spectroscopiques. Le second axe de notre recherche concernait l'élaboration de particules à morphologie originale et en particulier d'objets dissymétriques. L'utilisation de différentes techniques impliquant des phénomènes interfaciaux a d'abord été envisagée (interfaces planes puis courbes à l'échelle macroscopique). Nous avons également élaboré de particules organiques-inorganiques grâce à un procédé de polymérisation en émulsion de styrène en présence de particules de silice modifiées en surface. La maîtrise des différents paramètres expérimentaux nous a ainsi permis d'obtenir des objets hybrides aux morphologies originales mais prédictibles et variées, qu'elles soient dissymétriques (± haltère a, ± bonhomme de neige a, ± cœur-écorce décentré a) ou non (± marguerite a, ± multipode a ou ± framboise a). Ces nouveaux types de particules colloïdales pourraient présenter des propriétés innovantes dans de nombreux domaines tels que la catalyse, l'affichage électronique ou la stabilisation de milieux complexes

Es werden die Strukturbildung und Benetzung zweidimensionaler (2D) Phasen von Langmuir-Monolagen im lokalen thermodynamischen Gleichgewicht untersucht. Eine Langmuir-Monolage ist ein isoliertes 2D System von Surfaktanten an der Wasser/Luft-Grenzfläche, in dem kristalline, flüssigkristalline, flüssige oder gasförmige Phasen auftreten, die sich in Positionsordnung und/oder Orientierungsordnung unterscheiden. Permanente elektrische Dipolmomente der Surfaktanten führen zu einer langreichweitigen repulsiven Selbstwechselwirkung der Monolage und zur Bildung mesoskopischer Strukturen. Es wird ein Wechselwirkungsmodell verwendet, das die Strukturbildung als Wechselspiel kurzreichweitiger Anziehung (nackte Linienspannung) und langreichweitiger Abstoßung (Oberflächenpotential) auf einer Skala Delta beschreibt. Physikalisch trennt Delta die beiden Längenskalen der lang- und kurzreichweitigen Wechselwirkung. In dieser Arbeit werden die thermodynamischen Stabilitätsbedingungen für die Form einer Phasengrenzlinie (Young-Laplace-Gleichung) und Dreiphasenkontaktpunkt (Young-Bedingung) hergeleitet und zur Beschreibung experimenteller Daten genutzt: Die Linienspannung benetzender 2D Tropfen wird mit Hilfe hängender-Tropfen-Tensiometrie gemessen. Die Blasenform und -größe von 2D Schäumen wird theoretisch modelliert und mit experimentellen 2D Schäumen verglichen. Kontaktwinkel werden durch die Anpassung von experimentellen Tropfen mit numerischen Lösungen der Young-Laplace-Gleichung auf Mikrometerskalen gemessen. Das Skalenverhalten des Kontaktwinkels ermöglicht die Bestimmung einer unteren Schranke von Delta. Weiterhin wird diskutiert, inwieweit das Schalten von 2D Benetzungsmodi in biologischen Membranen zur Steuerung der Reaktionskinetik ein Rolle spielen könnte. Hierzu werden Experimente aus unserer Gruppe, die in einer Langmuir-Monolage durchgeführt wurden, herangezogen. <br /> <br /> Abschließend wird die scheinbare Verletzung der Gibbs&prime;schen Phasenregel in Langmuir-Monolagen (nicht-horizontales Plateau der Oberflächendruck-Fläche Isotherme, ausgedehntes Dreiphasengebiet in Einkomponentensystemen) quantitativ untersucht. Eine Verschmutzung der verwendeten Substanzen ist demnach die wahscheinlichste Erklärung, während Finite-Size-Effekte oder der Einfluss der langreichweitigen Elektrostatik die Größenordnung des Effektes nicht beschreiben können. / The present work investigates the structure formation and wetting in two dimensional (2D) Langmuir monolayer phases in local thermodynamic equilibrium. A Langmuir monolayer is an isolated 2D system of surfactants at the air/water interface. It exhibits crystalline, liquid crystalline, liquid and gaseous phases differing in positional and/or orientational order. Permanent electric dipole moments of the surfactants lead to a long range repulsive interaction and to the formation of mesoscopic patterns. An interaction model is used describing the structure formation as a competition between short range attraction (bare line tension) and long range repulsion (surface potentials) on a scale Delta. Delta has the meaning of a dividing length between the short and long range interaction. In the present work the thermodynamic equilibrium conditions for the shape of two phase boundary lines (Young-Laplace equation) and three phase intersection points (Young&prime;s condition) are derived and applied to describe experimental data: The line tension is measured by pendant droplet tensiometry. The bubble shape and size of 2D foams is calculated numerically and compared to experimental foams. Contact angles are measured by fitting numerical solutions of the Young-Laplace equation on micron scale. The scaling behaviour of the contact angle allows to measure a lower limit for Delta. Further it is discussed, whether in biological membranes wetting transitions are a way in order to control reaction kinetics. Studies performed in our group are discussed with respect to this question in the framework of the above mentioned theory.<br /> <br /> Finally the apparent violation of Gibbs&prime; phase rule in Langmuir monolayers (non-horizontal plateau of the surface pressure/area-isotherm, extended three phase coexistence region in one component systems) is investigated quantitatively. It has been found that the most probable explanation are impurities within the system whereas finite size effects or the influence of the long range electrostatics can not explain the order of magnitude of the effect.

Ce travail porte sur la formation et la caractérisation de nouveaux systèmes organiques-inorganiques par l'utilisation de films de Langmuir et de la technique de Langmuir-Blodgett. Plusieurs voies ont ainsi été explorées afin d'obtenir des films minces hybrides aux propriétés multiples, en particulier magnétiques. L'utilisation de l'interaction entre monocouches cationiques et des anions présents en sous-phase a ainsi permis l'organisation de différents polyanions inorganiques en structure lamellaire. Cette stratégie a ensuite été généralisée au cas de colloïdes de Bleu de Prusse, composés bimétalliques étendus. Une large étude (de la préparation à la caractérisation) a été consacrée à ces matériaux mixtes Bleu de Prusse-dérivé amphiphile de Ru(bpy)3 2+. Il a été également montré que la cristallisation du Bleu de Prusse et de ses analogues est favorisée en-dessous des films de Langmuir. Finalement, la coordination d'ions dissous en sous-phase avec des molécules amphiphiles à l'interface permet d'élaborer de nouveaux systèmes pouvant former des films LB, ce qui est notamment le cas d'agencements à base de cyanures métalliques.

ÉCe travail porte sur la formation et la caractérisation de nouveaux systèmes organiques-inorganiques par l'utilisation de films de Langmuir et de la technique de Langmuir-Blodgett. Plusieurs voies ont ainsi été explorées afin d'obtenir des films minces hybrides aux propriétés multiples, en particulier magnétiques. L'utilisation de l'interaction entre monocouches cationiques et des anions présents en sous-phase a ainsi permis l'organisation de différents polyanions inorganiques en structure lamellaire. Cette stratégie a ensuite été généralisée au cas de colloïdes de Bleu de Prusse, composés bimétalliques étendus. Une large étude (de la préparation à la caractérisation) a été consacrée à ces matériaux mixtes Bleu de Prusse-dérivé amphiphile de Ru(bpy)32+. Il a été également montré que la cristallisation du Bleu de Prusse et de ses analogues est favorisée en-dessous des films de Langmuir. Finalement, la coordination d'ions dissous en sous-phase avec des molécules amphiphiles à l'interface permet d'élaborer de nouveaux systèmes pouvant former des films LB, ce qui est notamment le cas d'agencements à base de cyanures métalliques. / El trabajo presentado como Tesis Doctoral trata sobre la formación y la caracterización de nuevos sistemas orgánicos-inorgánicos en películas de Langmuir y Langmuir-Blodgett. El método semi-anfifílico ha sido utilizado para obtener películas delgadas donde las dos entidades pueden participar en las propiedades del material híbrido. Así, un amplio estudio (desde la preparación hasta la caracterización) ha sido dedicado a las películas moleculares de Azul de Prusia y un derivado anfifílico de Ru(bpy)32+. Además, otras estrategias han sido desarrolladas para obtener sistemas extendidos. La coordinación de iones disueltos en la subfase con las moléculas anfifílicas en la interfase permite elaborar nuevos sistemas que pueden formar posteriormente multicapas, como es el caso de los compuestos a base de cianuros. Se ha demostrado también que la cristalización del Azul de Prusia y sus análogos a partir de sus iones precursores está favorecida en la interfase bajo las películas de Langmuir. Las películas de Langmuir han sido estudiadas a partir de las isotermas de compresión y de la difracción de rayos X a ángulos rasantes y las películas de Langmuir-Blodgett han sido caracterizadas por espectroscopías infrarroja y UV-visible, difracción de rayos X a ángulos pequeños, magnetismo, electroquímica y Microscopía Electrónica a Transmisión.

Submitted by DOUGLAS RICARDO DE ASSIS null (douglasnet9@hotmail.com) on 2016-03-10T00:50:50Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de mestrado_Douglas Ricardo de Assis.pdf: 1652654 bytes, checksum: 93d244d8dfc88314c10a76a7d27326ef (MD5) / Approved for entry into archive by Sandra Manzano de Almeida (smanzano@marilia.unesp.br) on 2016-03-10T19:37:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 assis_dr_me_araiq_par.pdf: 232607 bytes, checksum: 0428ae381482be9888a3bad4adaa01cc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-10T19:37:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 assis_dr_me_araiq_par.pdf: 232607 bytes, checksum: 0428ae381482be9888a3bad4adaa01cc (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A auto-organização é uma das ferramentas mais versáteis e mais poderosas para a estruturação de nanopartículas em duas ou três dimensões. A técnica de Langmuir - Blodgett é o método mais promissor para a produção de filmes bidimensionais organizados de tensoativos, polímeros e nanopartículas (NPs), porque proporciona um bom controle da espessura e a homogeneidade da monocamada e de multicamadas. Esse trabalho visa sintetizar nanopartículas de Ag na interface ar-água utilizando filmes de Langmuir-Blodgett de surfactantes como suportes. A síntese das NPs de Ag na interface ar/água foi realizada de acordo com a metodologia de Khomutov e colaboradores. Foi possível sintetizar as NPs de Ag através do espalhamento da mistura das soluções de sulfadiazina de prata e ácido esteárico com razão molar de 1:1. As imagens de microscopia eletrônica de varredura de alta resolução mostram que a ausência de ácido esteárico melhorou a organização das NPs durante a síntese na interface ar/água. A composição química das NPs de prata foi determinada através da espectroscopia de energia dispersiva de raios X acoplada ao microscópio eletrônico operando no modo de varredura. Um estudo comparativo foi feito preparando-se filmes de NPs de Ag. As nanopartículas de Ag recobertas com dodecil sulfato de sódio foram sintetizadas de acordo com o método descrito por Song. As nanopartículas de Ag recobertas com polietilenoglicol (MM ≈ 3400 g.mol-1) e com ácido oléico/oleilamina foram sintetizadas pelo método poliol. Os difratogramas de raios X confirmaram a composição e a fase obtida em cada amostra. Foi estudada a composição do recobrimento das NPs através da espectroscopia na região do infravermelho e quantificado através das análises termogravimétricas. A preparação dos filmes LB de todas as amostras foi feita de acordo com o método descrito por Shin. Através das imagens de microscopia eletrônica de varredura de alta resolução observa-se que somente os filmes LB das nanopartículas de Ag recobertas com ácido oléico e oleilamina apresentam uma organização a longo alcance. Durante a formação dos filmes das amostras recobertas com SDS e com PEG3400 as nanopartículas agregaram prejudicando a organização do sistema. Esse processo de agregação pode ser atribuído a falta de surfactante na superfície das NPs ou ao excesso de polímero que aprisiona as nanopartículas no meio de suas cadeias carbônicas interferindo na organização de NPs. / Self-assembly is one of the most powerful and versatile tools for structuring nanoparticles in two or three dimensions. The Langmuir–Blodgett (LB) technique is the most promising method for production of organized surfactants, polymers, and nanoparticles (NPs) two-dimensional films, because it provides good control of the thickness and homogeneity of the mono and multilayer. This paper aims to synthesize silver nanoparticles in the air-water interface using surfactants Langmuir-Blodgett films such as “templates”. The synthesis of Ag NPs in the air / water interface was performed according the Khomutov methodology [1] it was possible to synthesize Ag NPs by spreading the mixture of silver sulfadiazine solutions and stearic acid molar ratio 1: 1. Field emission gun scanning electron microscope (FEG-SEM) images show that the absence of stearic acid improved the arrangement of NPs during synthesis in the air / water interface. The chemical composition of silver NPs was determined by energy dispersive X-ray spectroscopy attached to the electron microscope operating in scan mode. A comparative study was made preparing Ag NPs films. The Ag nanoparticles coated with sodium dodecyl sulfate were synthesized according to the method described by Song. The Ag nanoparticles coated with polyethylene glycol (MW ≈ 3400 g / mol) and oleic acid / oleylamine was synthesized by the polyol method. The X-ray diffraction confirmed the composition and phase obtained in each sample. It studied the composition of the coating of NPs through spectroscopy in the infrared region and quantified through thermogravimetric analysis. The preparation of LB films of a silver nanoparticles covered with oleic acid and olelamine (Ag@AO/OL) was done according to the methodology described by Shin et al. The images obtained by electron microscopy high resolution scan can be observed that only the LB films of Ag nanoparticles coated with oleic acid and oleylamine have an organization-reaching. During the formation of the films of the other samples the aggregated nanoparticles damaging the system organization. This aggregation process may be attributed to the lack of surfactant on the surface of the NPs or excess polymer which entraps the nanoparticles in the middle of their carbon chains interfering with NPs organization. / CNPq: 139251/2013-8

Submitted by Lucas Vinicius de Lima Citolino null (citolinolucas@gmail.com) on 2017-09-11T19:48:09Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_defesa_Citolinofinal.pdf: 3971068 bytes, checksum: 1fa455e43ce15f41cd5a185e3911cb10 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-09-11T20:31:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 citolino_lvl_me_prud.pdf: 3971068 bytes, checksum: 1fa455e43ce15f41cd5a185e3911cb10 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-11T20:31:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 citolino_lvl_me_prud.pdf: 3971068 bytes, checksum: 1fa455e43ce15f41cd5a185e3911cb10 (MD5) Previous issue date: 2017-07-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O diodo Schottky orgânico permite o estudo da camada ativa e de efeitos de interfaces dos contatos elétricos, além da aplicação em estudos mais avançados, como por exemplo, em células solares, transistores e diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs). Nestes dispositivos, dentre os parâmetros chave no funcionamento dos dispositivos destaca-se os tipos de eletrodos, a morfologia e a organização da camada ativa no estado sólido. Os politiofenos por apresentarem fácil processabilidade e notáveis propriedades do estado sólido, como aumento de condutividade elétrica, possuem grande utilização como camada ativa na forma de filmes finos. Assim a técnica de Langmuir-Schaefer (LS) se destaca, pois proporciona maior organização a nível molecular e controle na espessura e uniformidade nos filmes finos de politiofeno. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi fabricar filmes LS de poli(3-hexiltiofeno) (P3HT) acrescido com ácido esteárico (SA), visando uma aplicação como camada ativa em diodos Schottky orgânicos para um estudo tanto das propriedades elétricas da camada ativa quanto das diferentes interfaces através das caracterizações elétricas. Para fabricação dos filmes finos e estudos das isotermas de pressão superficial (π-A) foi utilizada uma cuba de Langmuir KSV 5000. Os eletrodos inferiores (ITO, alumínio e ouro) e superiores (alumínio e ouro) foram obtidos por evaporação térmica a vácuo. As medidas de absorção, crescimento dos filmes e morfologia foram realizadas através da espectroscopia de absorção óptica UV-visível e microscopia de força atômica, respectivamente. As caracterizações elétricas foram realizadas através de medidas de corrente continua (dc) utilizando uma fonte Keithley modelo 238 e as medidas de corrente alternada (ac) foram realizadas através do analisador de impedâncias Solartron 1260A. As isotermas π-A mostraram um forte indício de que o polímero se localiza em cima de uma camada de filme de SA na interface ar-água, tornando o filme fino mais flexível. As propriedades de absorção mostraram que o SA favorece a formação de filmes finos mais organizados e com crescimento linear na deposição nos substratos. Nas medidas dc, os diodos Schottky com camadas ativas sendo os filmes de P3HT-SA apresentaram maior valores de corrente elétrica, devido o SA melhorar a organização dos filmes, assim favorecendo o transporte de portadores de carga pela camada ativa. Através das medidas ac, conclui-se que o SA além de melhorar a organização dos filmes finos, também melhora a interface entre o filme de P3HT-SA e o Al, favorecendo assim a injeção de elétrons do Al no P3HT. / The organic Schottky diode allows the study of the active layer and effects at interfaces of electric contacts, besides the application in advanced studies, such as solar cells, transistors and organic light emitting diodes (OLEDs). In these devices, among the key parameters of the operation of the devices, stand out the electrode types, the morphology and the active layer organization in the solid state. The polythiophenes have wide use as active layer of organic devices in the form of thin films because of their easy processability and remarkable properties in solid state, such as increased electrical conductivity. The Langmuir-Schaefer (LS) technique is highlighted because it provides molecular organization and control in the thickness and uniformity in the fabrication of polythiophene thin films. In this context, the aim of this work was to fabricate LS films of poly (3-hexylthiophene) (P3HT) mixed with stearic acid (SA), to apply as an active layer in organic Schottky diodes in order to study the electrical properties of active layers and different interfaces through electrical characterization. A Langmuir trough KSV 5000 was used to fabricate the thin films (active layers) and to realize studies of pressure isotherms (π-A). By physical vapor deposition the bottom electrodes (ITO, aluminum and gold) and top electrodes (aluminum and gold) were obtained. Measurements of absorption, growth and morphology of thin films were performed using Ultraviolet-visible spectroscopy and atomic force microscopy, respectively. Electrical characterizations were carried out using direct current (dc) measurements employing a Keithley 238 and the alternating current (ac) measurements were performed employing a Solartron 1260A impedance analyzer. The π-A isotherms showed a strong indication that the polymer is located above the SA layer at air-water interface, making the thin film more flexible. The absorption properties showed that the SA favors the formation of thin films more organized and with linear growth in the deposition onto substrates. In the dc measurements, the Schottky diodes with active layers being the P3HT-SA films presented higher values of current, due to the SA to improve the organization in the thin films, thus favoring the transport of charge carriers inside of active layer. Through ac measurements, it is concluded that the SA besides improving the organization of thin films, also improves the interface between P3HT-SA film and Al, thus favoring the injection of electrons in P3HT by Al electrode.