Biologically inspired design is used as an approach for sustainable engineering. Taking a biologically inspired approach, one abstracts ideas and principles from nature, an inherently sustainable system, and uses them in engineering applications with the goal of producing environmentally superior designs. One such biological idea with potential environmental benefits for engineering is microscale and nanoscale surface roughness found on the Lotus plant and many other surfaces in nature. These surfaces repel water and aid in contaminant removal; this self-cleaning phenomenon is called the "Lotus Effect," in honor of the plant first observed to exhibit it. The structures responsible for the Lotus Effect inspired research and development of many technologies capable of creating hydrophobic, self-cleaning surfaces, and many potential self-cleaning surface applications exist beyond nature's intended application of cleaning. While statements have been made about the environmental benefits of using a self-cleaning surface, only limited scientific data exist. Artificial self-cleaning surfaces are successfully cleaned using fog or mist. This shows that such surfaces can be cleaned with less energy and water intensive methods than the more conventional methods used to clean regular surfaces, such as spray or solvent cleaning. This research investigates the potential environmental burden reductions associated with using these surfaces on products. A life cycle assessment is performed to determine the environmental burdens associated with manufacturing a self-cleaning surface, for three production methods: a chemical coating, a laser ablated steel template, and an anodized aluminum template. The environmental benefits and burdens are quantified and compared to those of more conventional cleaning methods. The results indicate that self-cleaning surfaces are not necessarily the environmentally superior choice.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:02:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5642.pdf: 1776062 bytes, checksum: da09965abd9a6b2902c7875682004bd4 (MD5) Previous issue date: 2012-11-08 / Universidade Federal de Sao Carlos / Photodynamic Therapy (PDT) is known to be limited to applications in large volume tumours due to its limited penetration. Therefore, the PDT with the Luzitin® photossensitizer as well as a combination of PDT and laser surgery may constitute a potential to destroy bulk tumors. Thus, with the aim of proposing a minimally invasive treatment protocol involving the application of PDT for large tumors, the present study analyzed histomorphometrically necrosis resulting from both a combination of a laser ablation with PDT as PDT with the photosensitizer Luzitin® (a bacteriochloryn synthetic with greater potential for penetration into biological tissue) in livers of healthy rats. In the first study, 87 animals were divided into 2 groups: CO2 laser and diode laser. Each of these groups were subdivided into six subgroups: 1) only laser ablation, 2) administered the PS and ablated with laser, 3) only PDT (drug and ligth), 4) drug and light (PDT) followed by laser ablation, 5) ) laser ablation followed by a PDT and 6) drug, followed by laser ablation and ligth. For each subgroup, three types of photosensitization were used: topical 5- aminilevunic acid (ALA), intravenous ALA and intravenous Photogem®. Thirty hours after the different treatments, the animals were sacrificed and the livers removed for the histological and morphometric study of necrosis. The results showed that the effects of treatment were considerably improved when PDT was used in combination with laser ablation. For the group CO2 laser, the average depth of necrosis obtained showed a minimum difference between the studied conditions for the group photosensitized Photogem® and with an increased depth of necrosis after the combined procedures in comparison with the isolated techniques for the subgroups fotossensibilizados with ALA, especially treatment with PDT was performed before ablation by CO2 laser. In the diode laser group, subgroups with better performance were those in which the ablation was performed before PDT using intravenous photosensitizers and ALA topic. From these results, it is suggested that PDT and laser ablation can synergistically in the treatment of large tumors. In the second study, sixteen normal male rats were randomly divided into 4 groups with 4 animals each. Initially, all groups were intravenously photosensitizated with 2 mg/kg or 2.6 mg/kg of the drug and after 12 hours, a 1cm2 of area, in the right abdominal region, corresponding to the liver, was irradiated during 22 minutes and 13 seconds or16 minutes and 40 seconds. Groups are described following: 1) control group: photosensitized with 2mg/kg, but untreated, 2) treated group 1: irradiated with light dose of 100J/cm2 after photosensitization with 2mg/kg of 12hs and 3) treated group 2: irradiated with light dose of 70J/cm2 and photosensitized with 2mg/kg of Luzitin®, 4) treated group 3: photosensitized with 2.6 mg/kg of the drug and irradiated with light dose of 70J/cm2 Animals were sacrificed 30 hours after irradiation, except the control group, which were sacrificed 42hs after drug administration. Livers were removed and prepared for histological analysis. Moreover, macroscopic aspects of liver were observed. Results showed significantly more extensive necrosis and greater severity in treated group 1. Data suggested that, among the conditions studied, light dose suitable for PDT treatment of photosensitized tissue by Luzitin® is 100J/cm2 and that 30% of reduction in this value produces decay in PDT response, even with proportional increase of drug concentration in the organism. / A terapia fotodinâmica (TFD) é uma técnica conhecida por sua limitada aplicação em tumores volumosos, devido a sua restrita penetração. Portanto, a TFD com o fotossensibilizador (FS) Luzitin®, bem como a combinação da TFD com a cirurgia a laser possuem potencial destrutivo para tumores volumosos. Assim, com o intuito de propor um protocolo de tratamento minimamente invasivo envolvendo a TFD para aplicação em tumores volumosos, o presente estudo analisou histomorfometricamente a necrose resultante tanto da combinação de lasers ablativos com a TFD, quanto da TFD com o fotossensibilizador Luzitin® (uma bacterioclorina sintética com maior potencial para penetração nos tecidos biológicos) em fígados de ratos saudáveis. No primeiro estudo, 87 animais foram divididos em 2 grupos: grupo laser de CO2 e grupo laser de Diodo. Cada um desses grupos foram subdivididos em 6 subgrupos: 1) subgrupo ablação a laser, 2) subgrupo fotossensibilização seguida de ablação a laser, 3) subgrupo TFD, 4) subgrupo fotossensibilização e luz seguido pela ablação a laser, 5) subgrupo laser seguido de fotossensibilização e luz, e 6) subgrupo fotossensibilização seguida da ablação a laser e luz. Para cada subgrupo, três condições de fotossensibilização foram utilizadas: ácido 5-aminolevulínico (ALA) tópico, ALA endovenoso e Photogem® endovenoso. Trinta horas após o tratamento, os animais foram eutanasiados e os fígados removidos para estudo histológico e morfométrico da necrose. Os resultados mostram que os efeitos do tratamento com TFD foram consideravelmente melhorados quando combinada com a ablação a laser. Para o grupo laser de CO2, a profundidade de necrose média obtida mostrou uma mínima diferença entre as condições estudadas para o grupo fotossensibilizado com o Photogem® e um aumento da profundidade de necrose após os procedimentos combinados em comparação com as técnicas isoladas para os subgrupos fotossensibilizados com o ALA, especialmente qunado o tratamento com a TFD foi realizado antes da ablação pelo laser de CO2. No grupo laser de Diodo, os subgrupos com melhor desempenho foram aqueles em que a ablação foi realizada antes da TFD para os fotossensibilizadores intravenosos e o subgrupo fotossensibilizado com ALA tópico, ablacionado e iluminado. A partir desses resultados, sugere-se que a TFD e a ablação a laser podem atuar de forma sinérgica no tratamento de tumores volumosos. No segundo estudo, dezesseis ratos machos normais foram randomicamente divididos em 4 grupos, com 4 animais cada. Inicialmente foi realizada a fotossensibilização por meio da administração intravenosa de 2mg/kg ou 2,6mg/kg da droga e após 12 horas, uma área de 1cm2 na região abdominal direita correspondente ao fígado foi irradiada durante 22 minutos e 13 segundo ou 16 minutos e 40 segundos. Os grupos estão descritos a seguir: 1) grupos controle: fotossensibilizado com 2mg/kg, porém não tratado; 2) grupo tratado 1: irradiado com intensidade de 100J/cm2 após 12hs da fotossensibilização com 2mg/kg; 3) grupo tratado 2: irradiado com intensidade de 70J/cm2 e fotossensibilizados com 2mg/kg de Luzitin®, 4) grupo tratado 3: fotossensibilizado com 2,6mg/kg da droga e irradiado com intensidade de 70J/cm2 Os animais foram eutanasiados após 30 horas da irradiação, exceto o grupo controle, que foram aguardadas 42hs após a administração do composto. Os fígados dos animais foram removidos e preparados para a análise histológica. Além disso, foram observados aspectos macroscópicos do fígado. A análise dos resultados mostrou uma necrose significativamente mais extensa e com maior grau de severidade para o grupo tratado 1. Com base nos dados observados, sugere-se que, dentre as condições estudadas, a dose mais adequada para o tratamento com TFD do tecido fotossensibilizado com Luzitin® seja de 100J/cm2 e que uma redução de 30% desse valor provoca um decaimento na resposta da TFD, mesmo com aumento proporcional da concentração da droga no organismo.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-09-12T14:28:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese _Diógenes Soares Moura_final.pdf: 4560976 bytes, checksum: efbc9854c7666e2a40de8b98b027e62d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-12T14:28:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese _Diógenes Soares Moura_final.pdf: 4560976 bytes, checksum: efbc9854c7666e2a40de8b98b027e62d (MD5) Previous issue date: 2016-02-25 / CAPEs / O presente trabalho explora a utilização de lasers na região do infravermelho do espectro eletromagnético em aplicações biomédicas. O uso dos lasers na indústria, para processamento de materiais e em aplicações médicas, como a realização de cirurgias, têm atraído grande interesse nas últimas décadas. Neste trabalho, laser infravermelho foi explorado no corte de bolsas de sangue e no desenvolvimento de sistema de avaliação de elasticidade de hemácias baseado em técnica de aprisionamento óptico. No corte de bolsas de sangue foram determinados os parâmetros da ablação como tempo de perfuração, taxa de ablação e diâmetro dos furos para diferentes fluências e taxas de repetição do laser. Neste trabalho foram utilizados laser pulsados no regime de femtossegundos, com comprimento de onda de 800 nm, com taxa de repetição de 10 Hz e 1 KHz. Os resultados mostraram uma dependência do processo de ablação com o aumento da fluência e da taxa de repetição do laser. Além disso, foram avaliados os resíduos gasosos emitidos durante o processo de ablação das bolsas. A avaliação dos parâmetros de ablação à laser de bolsas de sangue consiste em um estudo pioneiro e introduz um novo direcionamento no processo de corte das mesmas. No desenvolvimento de um sistema para avaliação automática de elasticidade de hemácias aprisionadas opticamente foram utilizados lasers contínuos nos comprimentos de onda de 785 nm e 1064 nm. O sistema permite obter o valor da elasticidade de uma célula em 20 segundos, o que imprime uma redução significativa do tempo do processo de avaliação (60 ×) comparada ao método convencional. O sistema automático pode ajudar a expandir as aplicações de pinças ópticas em Hematologia e Hemoterapia. Além disto, o sistema construído foi utilizado para avaliar danos em hemácias aprisionadas opticamente. Foi verificada uma dependência da elasticidade das células com o comprimento de onda, potência do laser incidente e com tempo de aprisionamento da hemácia. Observou-se que as hemácias, após 2 minutos de exposição ao laser de 785 nm tornaram-se até ~ 104% menos deformáveis que as hemácias controle. A exposição ao laser de 1064 nm de 2 minutos a 10 mW induziu um aumento de até ~ 20% na rigidez celular. Atribuiu-se a dependência do comprimento de onda dos danos ópticos à absorção do laser pela hemoglobina. As modificações observadas nas propriedades elásticas das células estudadas estabelecem novos limites para aplicações utilizando lasers em hemácias. / This work explores the use of lasers in the infrared region of the electromagnetic spectrum in biomedical applications. The use of lasers in industry for materials processing and in medical applications, such as in surgeries, have attracted great interest in recent decades. In this work, infrared lasers were explored in blood bags cutting and in the development of a red blood cells elasticity evaluation system based on optical trapping technique. For the blood bags cutting process, ablation parameters such as drilling time, ablation rate and ablation diameter for different laser fluence and repetition rates were determined. In this work we used pulsed laser in femtosecond regime, with a wavelength of 800 nm, with repetition rate of 10 Hz and 1 KHz. The results showed a dependence of the ablation process with laser fluence and repetition rate. In addition, the waste gases emitted during the blood bags ablation process were evaluated. The evaluation of the blood bag laser ablation parameters consists of a pioneering study and introduces a new direction in the blood bag cutting process. In the development of a system for automatic evaluation elasticity of optically trapped red blood cells (RBCs), continuous laser at a wavelength of 785 nm and 1064 nm were used. The system allows to obtain the value of cell elasticity in 20 seconds, establishing a significant reduction in the assessment process time (× 60) compared to the conventional method. The automated system can help expand the applications of optical tweezers in Hematology and Hemotherapy. In addition, the constructed system was used to evaluate damage to red blood cells optically trapped. A dependence of the cells elasticity with the wavelength and power laser and with cell time trapping was observed. The results shows that the red blood cells was up to ~104% less deformable after 2 minutes of 785 nm laser exposition. The 2 minutes exposure to 10 mW of 1064 nm laser induced an increase up to ~ 20% on cell rigidity. We ascribed the wavelength dependence of the optical damages to the laser absorption by the hemoglobin. Moreover, the increase of RBCs rigidity could be associated to initial changes optically caused in the hemoglobin after irradiation. The results establish new limits for laser applications in RBCs, by identifying considerable modifications on their elastic properties.

Os nefelina sienitos miasquíticos a intermediários do Maciço Alcalino Poços de Caldas (MAPC), em especial o tipo da Pedreira, possuem enclaves microgranulares félsicos e máficoultramáficos intrigantes. O nefelina sienito da Pedreira (NeS) pode ser divido em duas fácies texturais: uma de granulação média-grossa a grossa (NeS-g), outra de granulação média-fina a fina (NeS-f). O NeSg possui, mais comumente, enclaves microgranulares félsicos (EMF), de composição fonolítica. Estes enclaves podem envolver enclaves menores, máfico-ultramáficos, gerando enclaves duplos. O NeSf apresenta mais tipicamente enclaves microgranulares máfico-ultramáficos (EMM), ora com feições de rompimento em estado plástico, ora com bordas angulosas e lineares. Diques de composição fonolítica cortam o NeS-g. As rochas estudadas neste trabalho são constituídas por nefelina, feldspato alcalino e clinopiroxênio. Como fase acessória, têm-se titanita, magnetita e biotita-flogopita. Apatita ocorre também como mineral acessório, com exceção para o NeS-g. No NeS-g, no NeS-f e nos EMF, o clinopiroxênio possui duas fases texturais: uma prismática, verde (egirina-augita) que também pode ter núcleo róseo/incolor (diopsídio, mais comum no NeS-f e no EMF); outra fibrosa, também verde, porém fortemente pleocroica (egirina). Os EMM são constituídos essencialmente por diopsídio, com M(médio)~80. Quando porfirítico, o enclave possui macrocristais de diopsídio róseo/incolor (#mg~0,9) imersos numa matriz de diopsídio verde (#mg~0,8), ambos prismáticos. Magnetita dos NeS possui pouca variação, com teores baixos de Ti, diferente da magnetita dos enclaves. A assinatura química da nefelina dos EMM é equivalente à do NeS-f, com mais Fe3+ e menos K em relação ao NeS-g. Feldspato alcalino tende a ser mais potássico nos EMF e apresenta maior variação composicional nos EMM (Ab10-33Or72-80). Biotita está presente somente nos EMF e flogopita somente nos EMM. O padrão de elementos terras raras (ETR) do clinopiroxênio róseo/incolor do NeS-f é semelhante ao do EMM. Egirina-augita e egirina possuem enriquecimento em ETR pesados. Os enclaves máfico-ultramáficos são ultrabásicos, classificados como tefritos/basanitos (Le Bas et al., 1986) ou nefelinitos/ankaratritos (De La Roche et al., 1980), enquanto as rochas félsicas são intermediárias, correspondentes a fonolitos ou nefelina sienitos, dependendo da granulometria. Os diques e o NeS-f são peralcalinos, enquanto o EMF, o NeS-g e os EMM são peralcalinos/metaluminosos. As rochas ultramáficas/ultrabásicas, aflorantes na porção noroeste do Maciço Alcalino Poços de Caldas (Ulbrich et al., 2002), possuem padrões de ETR que indicam que estas rochas podem estar geneticamente ligadas aos enclaves máfico-ultramáficos. De uma forma geral, as características estruturais, texturais e químicas das rochas estudadas corroboram com a hipótese de coexistência de pelo menos dois magmas distintos: um félsico sienítico insaturado outro ultramáfico/ultrabásico, que teriam interagido e formado os os EMM e o NeSf, principalmente. Enquanto num estágio posterior de cristalização do magma, porém ainda em estado plástico, o dique teria se colocado, com parcial absorção da rocha pelos nefelina sienitos, formando os EMF. / The miaskitic to intermediate nepheline syenites of Poços de Caldas Alkaline Massif, especially the Pedreira type, have intriguing felsic and mafic-ultramafic microgranular enclaves. The Pedreiras nepheline syenite type (NeS) can be divided into two textural facies: one that is medium-coarse to coarse grained (NeS-c) and the other that varies between medium-fine to fine grained (NeS-f). It is common among the NeS-c microgranular felsic enclaves (MFE) with phonolitic composition. These enclaves may develop smaller ones maficultramafic, generating double enclaves. The NeS-f usually presents mafic-ultramafic enclaves (MME), sometimes showing disrupted features in plastic stage and sometimes angular and linear edges. Phonolitic dykes cut the NeS-c. The rocks studied in this work are formed by nepheline, alkali-feldspar and clinopyroxene. The accessory phase is characterized by titanite, magnetite and biotite-phlogopite. In exception to the NeS-c, apatite also occurs as an accessory mineral. In the NeS-c, NeS-f and MFE, the clinopyroxene presents two textural phases: a green prismatic one (aegirine-augite), which also may have a pinkish/colourless core (diopsyde, which is common in the NeS-f and MFE); the other one is fibrous, also green, however with strongly pleocroism (aegirine). Essencially, the MME are formed by diopsyde, with M(medium)~80. When porphyritic, the enclave has macrocrystals of pinkish/colourless diopsyde (with mg#~0,9) in a green diopsyde (mg#~0,8) matrix, both prismatic. In the NeS, the magnetite varies little: with low levels of Ti, differently from the enclaves magnetite. The chemical signature of the nepheline in the MME equals to the one present in the NeS-f and has more Fe3+ and less K when compared to the NeS-c. The alkaline feldspar in the MFE has more potassium in its structure and presents a higher compositional variation in the MME (Ab10-33Or72-80). It is also noticeable that biotite is a component only to the MFE, while the phlogopite occurs in the MME. The rare earth elements (REE) pattern in the pinkish/colourless clinopyroxene of the NeS-f is similar to the MME. Both aegirine-augite and aegirine present an enrichment regarding the heavy REE. The MME are ultrabasic, classified as tephrite/basanite (Le Bas et al., 1986) or nephelinite/ankaratrites (De La Roche et al., 1980), while the felsic rocks are intermediate, corresponding to phonolite and nepheline syenite, depending on the grain size. The dykes and the NeS-f are peralkaline, while the MFE, NeS-c and the MME are peralkaline/metaluminous. The ultrabasic/ultrapotassic rocks, outcropping in the northwestern portion of the PCAM (Ulbrich et al., 2002), have REE patterns wich indicate that these rocks may be genetically related to mafic-ultramafic enclaves. Generally, the structural, textural and chemical signatures of the rocks studied in this work confirm the hypothesis of the coexistence of at least two different magmas: a syenitic undersaturated felsic one and a ultramafic/ultrabasic one, and their interaction resulted in the MME and, above all, the NeS-f. While in a late stage of magma cristalization, but still in the plastic state, the dike would be placed, with partial absorption of the rock by the nepheline syenite, resulting in the EMF.

Orientador: Marco Aurélio Zezzi Arruda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T00:56:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarceloAnselmoOseasda_D.pdf: 21762318 bytes, checksum: 0f395a27c9b28a3d7414579ff560bd4a (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Inúmeros trabalhos envolvendo uma nova área de estudos denominada metalômica destacam a necessidade de melhor compreender a interação entre íons metálicos e proteínas. Esta Tese empregou o girassol (Helianthus annuus L.), uma planta da família das oleaginosas que apresenta uma relevante importância econômica na produção de óleo vegetal, bem como em processos de fitorremediação, em um estudo metalômico para avaliação de possíveis alterações na expressão de proteínas mediante o desenvolvimento das plantas irrigadas com íons selenito ou zinco. Inicialmente, o estudo avaliou quatro diferentes métodos para a adequada para extração e separação de proteínas das folhas de girassol empregando a técnica de eletroforese bidimensional em gel de poliacrilamida (2DPAGE), sendo que o melhor procedimento consistiu na extração empregando tampão na presença de fenol. A posterior caracterização das proteínas, nos spots proteicos, empregando espectrometria de massas também foi conduzida evidenciando, pela primeira vez para o organismo estudado, a expressão de 12 novas proteínas. Um estudo ionômico foi desenvolvido para avaliar a distribuição destes elementos nas diferentes estruturas das plantas, buscando correlação com os processos biológicos que estariam ocorrendo nos girassóis. O estudo revelou uma correlação entre o nível de selênio e enxofre nas plantas sugerindo a incorporação do selênio em aminoácidos utilizados para síntese de proteínas. O emprego da técnica de ablação a laser acoplada ao espectrômetro de massas com plasma acoplado indutivamente (LA-ICP-MS) também apresenta destaque na pesquisa, complementando os dados obtidos no estudo ionômico, por meio da identificação de selênio nos spots proteicos extraídos das folhas dos girassóis e separadas por 2D-PAGE. Desenvolveu-se também desenvolver um método para análise quantitativa direta e simultânea de selênio e enxofre nas folhas das plantas empregando a hifenação LA-ICP-MS, buscando correlação entre os dois elementos / Abstract: Several papers highlight a new research area called metallomic, and points out the necessity to better understand the relationship between metallic ions and proteins. This Thesis has employed the sunflower (Helianthus annuus L.), which is considered an oilseed plant with significant economical importance for the production of vegetal oil, and also used in fitoremediation processes, to carry out a metallomic study focused on the evaluation of possible changes in proteins expression due to the irrigation of the plants with selenite or zinc ions. Initially, the study evaluated four different methods for the adequate extraction and separation of sunflower leaf proteins using the two-dimensional gel electrophoresis (2DPAGE) technique and the best result was obtained using a phenol based extraction procedure. Further protein characterization in protein spots were carried out using mass spectrometry and revealed for the first time for the studied organism, the expression of 12 new proteins. An ionomic study was also developed to investigate the distribution of these elements in the different structures of the plants, looking for the correlation of obtained data with biological processes that could be occurring in the sunflowers. The study showed a correlation between selenium and sulfur levels, suggesting the incorporation of selenium into amino acids used for the synthesis of proteins. The application of laser ablation technique coupled to the inductively coupled plasma mass spectrometer (LA-ICP-MS) has also been highlighted in this research, complementing the results obtained in the ionomic study through the identification of selenium in sunflower leaves protein spots. In addition, it was evaluated an analytical procedure for the direct and simultaneous quantitative determination of selenium and sulfur in the leaves of the plants using LA-ICP-MS, searching for a correlation between both elements / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências

[pt] A determinação de elementos traços em amostras de rocha por espectrometria de massas, combinada com ablação a laser (LA-ICPMS), tem se tornado uma importante ferramenta nas investigações em petrogênese, metalogênese e na prospecção de minérios. Apesar do surgimento de uma nova geração de lasers com menor duração de pulso (fs) e comprimento de onda (<266 nm), a calibração é ainda um ponto crítico, pois em geral, não há padrões disponíveis com matriz semelhante. Uma das interferências não espectrais mais relevantes em LA-ICPMS é o fracionamento químico, o qual acarreta diferenças entre as composições do alvo (padrão ou amostra) e da massa ablacionada, comprometendo a exatidão e a repetitividade dos resultados. Quando a análise integral é o objetivo principal, o assemelhamento de matriz pode ser alcançado por simples fusão das amostras e padrões em misturas de meta e tetraboratos, de modo similar ao que é feito, rotineiramente, na análise por fluorescência de raios-X (XRFA). Este trabalho relata metodologia para a determinação de elementos traços em amostras de basaltos, provenientes de sítios de exploração de petróleo. Os experimentos foram realizados com um sistema de ablação a laser CETAC LSX-100 em combinação com um espectrômetro ELAN 5000 ICPMS. Uma mistura de argônio-nitrogênio (2 % N2, 98 % Ar) foi utilizada como gás carreador, com o intuito de aumentar a massa ablacionada, e consequentemente, melhorar as intensidades de sinal e reduzir os limites de detecção. Conectou-se uma câmara ciclônica antes da tocha do ICP, com o objetivo de uniformizar o tamanho das partículas de aerossol, e deste modo, melhorar a repetitividade da medição e a robustez do plasma. A título de comparação, análises também foram feitas sem o emprego desta câmara. Padrões de calibração foram preparados a partir de dois materiais de referência certificados, o basalto NIST SRM 688 e a obsidiana NIST SRM 278. Os padrões de rochas pulverizadas foram misturados e homogeneizados com fundente de borato de lítio (CLAISSE, puro, 75 % Li2B4O7, 25 % LiBO2) nas proporções mássicas de rocha: fundente de 1:5, 1:11, 1:23, 1:47, respectivamente, obtendose, deste modo, cada padrão em quatro diferentes concentrações. O padrão interno escolhido foi o In, tendo sido este adicionado antes da fusão, resultando em alvos com a concentração de 100 mg kg(-1) neste elemento. Obtiveram-se os brancos, de modo similar, usando o fundente borato de lítio. A validação metodológica foi feita empregando-se o basalto (GSJ, JB-2) e o granito (NIMG, SARM-1), tendo sido a partir destes, preparados vidros com a proporção mássica (amostra: fundente) de 1:5 e contendo o padrão interno. Todas as fusões foram feitas em um forno de fusão automático (CLAISSE Fluxy). Análises por ICPMS e ICP OES foram feitas após dissolução de fragmentos dos alvos em HNO3, para verificação de possíveis perdas de elementos voláteis. Quarenta elementos foram determinados, a maioria das curvas de calibração apresentou coeficiente de determinação (R2) maiores que 0,995. Limites de detecção variaram de 0,013 mg kg(-1) para Tb, até 0,6 mg kg(-1) para Zn. Estes valores foram melhorados para vários elementos pelo uso da câmara ciclônica (V, Zn, Rb, Y, Nb, Ba, Ce, Sm, Tb, Dy, Ho, Tm). Nas análises do basalto (GSJ, JB-2) e do granito (NIMG, SARM-1), a exatidão foi melhor do que 5 % para V, Sr, Y, Ba, Ce, Nd, Yb e Lu; entre 5-10 % para: Sc, Zn, Rb, Tm, e de 10-20 % para: Co, Zr, La e Tb. A repetitividade foi melhor do que 5% para V, Rb, Sr, La, Nd, Ta; entre 5-10 % para: Sc, Co, Zn, Sr, Y, Zr, Ba, Tb, Yb; e de 10-20 % para: Ce, Tm, Lu e Hf. Foi utilizado ainda o método semiquantitativo TotalQuant II o qual, dentro da incerteza esperada para este tipo de calibração (cerca de 10 % a 20 %), forneceu resultados concordantes com calibração externa quantitat / [en] Determination of trace elements in rock samples by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICPMS) has become an important tool for investigations in petrogenesis, metallogenesis and ore prospecting. However, despite the availability of new generation lasers with shorter pulse duration (fs) and wave length (<266 nm), calibration remains still a critical issue when matrixmatched standards are not available. One of the most serious non- spectral interference in LA-ICPMS is chemical fractionation, which causes compositions of standard and sample and their respective ablated masses to be different, thus compromising accuracy and precision of the results. When bulk analysis is the main objective, matrix matching can be achieved by the simple fusion of samples and standards with meta/tetraborates fluxes, similar to what is routinely used in XRFA. This work reports on our experience with this procedure in the analysis of basaltic rocks, aiming at the trace element characterization of host rocks from oil exploration sites in Brazil. The experiments were performed with a CETAC LSX- 100 laser ablation system (Nd:YAG, 266 nm, operated in the Q-switched and scanning mode) coupled to an ELAN 5000 ICPMS. An argon- nitrogen mixture (2 % N2, 98 % Ar) was used as carrier gas to enhance the mass of material ablated, thus increasing signal intensities and reducing detection limits. A cyclonic spray chamber was arranged just before the ICP-torch as a tentative to uniform aerosol particle size for improving measurement repeatability and robustness of the plasma. For comparison, the system was also operated without a spray chamber. Calibration samples were prepared from two standard reference materials: NIST SRM 688 basalt and NIST SRM 278 obsidian. The powdered rock standards were mixed and homogenized with a lithium borate flux (CLAISSE, pure, 75 % Li2B4O7, 25 % LiBO2) using rock-to-flux mass ratios of 1:5, 1:11, 1:23 and 1:47, respectively, thus obtaining each standard in four different analyte concentrations. Indium was used as an internal standard (IS) and was added before fusion to achieve targets with IS concentration of 100 mg kg(-1). Blanks from the lithium borate flux were produced in a similar way. Method validation was performed with GSJ basalt JB-2 and NIMG granite SARM-1, prepared at a constant sampleto- flux mass ratio of 1L:5 and containing also the IS. All fusions were performed in an automated furnace (CLAISSE Fluxy). Solution nebulization ICP-MS/OES after dissolution of smaller target pieces in HNO3 was used to assess for volatilization losses. Forty elements were determined and good linearity of the calibration curves was obtained and for most of them the correlation coefficient (R2) was higher than 0.995. Detection limits ranged from 0.013 mg kg(-1) for Tb to 0.6 mg kg(-1) for Zn, and improved for several elements by using a cyclonic spray chamber (e.g. V, Zn, Rb, Y, Nb, Ba, Ce, Sm, Tb, Dy, Ho, Tm). In the analysis of GSJ basalt JB-2 and NIMG granite SARM-1, accuracy was better than 5 % for: V, Sr, Y, Ba, Ce, Nd, Yb, and Lu; between 5-10 % for: Sc, Zn, Rb, Tm, and 10-20 % for: Co, Zr, La and Tb. Repeatability was better than 5 % for: V, Rb, Sr, La, Nd, Ta, between 5-10% for: Sc, Co, Zn, Y, Zr, Ba, Tb, Yb, and 10-20 % for: Ce, Tm, Lu and Hf. Additionally, the semiquantitative TotalQuant II calibration was applied, which gave, within the expected uncertainty for this calibration method (10 % to 20 %), concordant results when compared to the quantitative external calibration procedure. Preliminary results on the application of these methods for the determination of trace elements in basaltic host rocks from oil exploration sites will be shown.

[pt] As nanopartículas, atualmente, têm sido alvo de pesquisas em diversas áreas devido as suas exclusivas propriedades magnéticas, fotônicas, optoeletrônicas e catalíticas. O presente trabalho teve como objetivo estudar a resposta SERS, bem como as possíveis interações existentes entre as nanopartículas de ouro com ácido etilenodiaminotetraacético e o seu respectivo complexo com cromo (III). Este complexo foi sintetizado e caracterizado pelas técnicas de análise elementar (espectrometria de absorção atômica e CHN), espectroscopia de infravermelho, espectroscopia Raman e espectroscopia de ultravioleta-visível. Foi possível verificar que, neste caso, o ligante EDTA se coordenou de maneira pentadentada com o íon Cr(3 mais); e que uma molécula de água ocupou a sexta posição de coordenação. Foram também sintetizadas em meio aquoso, suspensões coloidais de nanopartículas de ouro pelo método físico de ablação laser. Este método é interessante pois permite que as partículas sejam formadas sem a presença de quaisquer outros reagentes, utilizando unicamente ouro e água. Em seguida, elas foram caracterizadas pelas técnicas de espectroscopia de ultravioleta-visível, SERS, SEM e TEM. Os dados mostraram que as partículas possuíam diâmetros relativamente pequenos, entre 10 e 30 nm e que havia a presença de moléculas de monóxido de carbono adsorvidas em sua superfície, possivelmente oriundas do CO2 presente no ar que se solubiliza com facilidade em água e que em alguma etapa da ablação foi reduzido. A fim de estudar e apresentar a sensibilidade da técnica SERS, foram preparadas soluções de EDTA e do complexo sintetizado de modo que ao serem adicionadas às suspensões de nanopartículas, obtivessem concentração final igual a 10(-5) mol/L. Para serem analisadas via SERS, essas misturas foram gotejadas em uma placa de vidro previamente revestida com uma camada de alumínio, de modo que fosse extinta qualquer possível interferência da fluorescência oriunda do vidro. As bandas SERS obtidas foram, então, estudadas e os dados sugerem que as interações ocorridas na superfície das nanopartículas, tanto com o ligante quanto com o complexo, sejam do tipo ligação de hidrogênio. / [en] Nowadays, the nanoparticles have been target of searches in several in various areas due its magnetic, photonic, optoelectronic and catalytic exclusive proprieties. The present work aimed to study the SERS response and the possible interaction between the gold nanoparticles and ethylenediamninetatraacetic acid and its chromium (III) complex. This complex was synthesized and characterized by elemental analyses ( atomic absorption spectrometry and CHN ), infrared spectroscopy, Raman spectroscopy and Ultraviolet-visible spectroscopy techniques. It was possible to see that, in this case, the ligand EDTA coordenates as a quinquidentate with the chromium íon, and one water molecule occupied the sixty valence position. In this paper was synthesized also a aqueous colloidal solution of gold nanoparticle by the physic method pulsed laser ablation. This method is very interesting because allow the formation of the particles without the action of another reagent, utilizing just gold and quarter. After that, its was characterized by ultraviolet-visible spectroscopy, SERS, SEM and TEM. The dates showed that the particles had relatively small diameters, near 10 to 30 nm and there was the presence of carbon monoxide molecules adsorbed in its surfaces, possibility from CO2 present in the air that is so much soluble in water and in some stage of ablation was reduced. In order that study and present the sensibility of the SERS techniques, solutions of EDTA and synthesized complex was prepared in such a manner as when its added inside the colloidal solutions its final concentration was 10(-5) mol / L. In order to analyzed by SERS, these mixtures was deposited in a glass plate that before was covered by a aluminum layer so as to extinct some interference from glass fluorescence. The SERS bands got was studied and we believe that the interaction occurred in the nanoparticles surface with a both ligand and complex was by hydrogen bond.

No description available.

The essence of this diploma thesis is the design and implementation of software for laser ablation control. The paper describes laser ablation, hardware specifications of device and application requirements. The second part provides description of design and implementation of the actual application in NI LabView.

No description available.