Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-11-19Bitstream added on 2014-06-13T18:09:41Z : No. of bitstreams: 1 storti_fc_me_bauru.pdf: 1104117 bytes, checksum: f3374b86db01b726a613c1cc13d060e9 (MD5) / Nesta dissertação é apresentado um estudo envolvendo a arquitetura molecular (crescimento controlado, morfologia e organização molecular) de filmes Layer-by-Layer (LbL) contendo ftalocianina tetrasulfonada de cobre (CuTsPc). Inicialmente foram realizados estudos sobre a cinética de crescimento desses filmes para determinação do tempo de adsorção do material no substrato. Uma vez determinado este tempo, filme LbL foram fabricados utilizando soluções catiônica de poli(alilamina) hidroclorada - PAH) e aniônica de CuTsPc. Os filmes de PAH/CuTsPc foram produzidos de forma manual e utilizando um braço mecânico em valores de pHs 2,5; 5,5 e 8,5 sendo então caracterizados por espectroscopia eletrônica via absorção na região do ultravioleta-visível (UV-Vis), espectroscopia vibracional via espalhamento Raman e absorção na região do infravermelho com transformadora de Fourier (FTIR) e microscopias óptica e força atômica (AF,A). A espectroscopia de absorção na região do UV-Vis foi utilizada para acompanhar o crescimento do filme LbL assim como investigar a presença de agregados. A técnica de FTIR permitiu investigar as interações entre o PAH e a CuTsPc e determinar a organização molecular comparando filme LbL e cast. O acoplamento entre microscópio óptico e espectrógrafo Raman (técnica microRaman) possibilitou analisar a morfologia do filme LbL em escala micrométrica combinando informações ópticas e químicas. A morfologia do filme LbL em escala nanométrica foi investigada utilizando-se AFM. Foi observado que os filmes crescidos mecanicamente são mais espessos em relação aos crescidos manualmente, além de apresentarem maior rugosidade. Ainda em termos morfológicos, os filmes crescidos mecanicamente apresentam uma maior quantidade de agregados, porém, menores em termos de diâmetro médio, tanto em escala nano como micrométrica... / This dissertation presents a study involving the molecular architecture (controlled growth, morphology, and molecular organization) of layer-by-layer (LbL) films containing copper phthalocyanine tetrasulfonated (CuTsPc). Initially, the studies were performed on the kinetics of growth of these films to determine the time of adsorption of the material on the substrate. Once determined this time, LbL films were produced by using solutions of cationic poly (hydrochloric alilamina - PAH) and anionic CuTsPc. The films of PAH / CuTsPc were produced either manually or using a mechanical arm in pH values of 2.5, 5.5, and 8.5, and then characterized by electron spectroscopy via absorption in the ultraviolet-visible (UV-Vis), vibrational spectroscopy by Raman scattering and absorption in the infrared region with Fourier transform infrared (FTIR) and optical microscopy and atomic force microscopy (AFM). The absorption spectroscopy in the UV-Vis was used to follow the growth of the LbL film and to investigate the presence of aggregates. The FTIR technique allowed investigatin the interactions between the PAH and CuTsPc and determining the molecular organization comparing LbL films and cast. The coupling between optical microscope and Raman spectrograph (micro-Raman technique) allowed analyzing the morphology of the LbL film at micrometric scale combining optical and chemical information. The morphology of the LbL film at nanometer scale was investigated by using AFM. It was observed that the films grown mechanically are thicker in relation to grown manually and present greater roughness. Also in morphological terms, the films grown mechanically have an increased number of aggregates, however, smaller in terms of average diameter, at nano and micrometric scales. It was found that the pH is a key parameter to induce the formation of molecular clusters. For instance, more homogeneous LbL films in term... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-15Bitstream added on 2014-06-13T20:00:21Z : No. of bitstreams: 1 aoki_phb_me_bauru.pdf: 3726182 bytes, checksum: c582cd9cf1e3d2f3af8f65685764355e (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A presente dissertação de mestrado trata da fabricação de filmes ultrafinos (nanômetros de espessura) de fosfolipídios aniônicos (DPPG e CLP) e zwiteriônicos (DPPC e DOPC) utilizando as técnicas layer-by-layer (LbL) e Langmuir-Blodgett (LB), possibilitando assim a obtenção de filmes com diferentes arquiteturas moleculares. O objetivo principal foi explorar a aplicação destas diferentes arquiteturas moleculares na detecção do fármaco fenotiazínico azul de metileno (AM) em soluções diluídas. O crescimento linear, camada por camada, desses filmes foi verificado e monitorado por espectroscopia de absorção no UV-Vis. Verificou-se por FTIR que o crescimento dos filmes LbL e LB é determinado por interações eletrostáticas entre os fosfolipídios e o polieletrólito catiônico PAH utilizado como camada de suporte, favorecendo o crescimento dos filmes com fosfolipídios aniônicos. A morfologia foi analisada através de microscopias ópticas, AFM e MEV, revelando que os fosfolipídios estruturam-se como vesículas nos filmes LbL e monocamadas nos filmes LB. Filmes LbL e LB de fosfolipídios com diferentes espessuras foram então depositados sobre eletrodos interdigitados de Pt formando unidades sensoriais que foram aplicadas na detecção de AM via espectroscopia de impedância. Os resultados mostraram que as diferentes arquiteturas moleculares dos filmes LbL e LB levam a respostas elétricas distintas e permitem a detecção de AM em concentrações de nanomolar. A técnica SERS foi utilizada para obter informações estruturais do sistema AM/fosfolipídios nos níveis de diluição alcançados via espectroscopia de impedância. Para tanto, monocamadas LB foram depositados sobre filmes evaporados com 6 nm de Ag e nanopartículas de Ag foram dispersas no interior dos filmes LbL. A presença da Ag na forma de nanopartículas em ambos os casos permitiu a obtenção... / Thin films of anionic (DPPG and CLP) and zwiterionic (DPPC and DOPC) phospholipids with different molecular architectures were fabricated using the layer-by-layer (LbL) and Langmuir-Blodgett (LB) techniques. The main goal of this work was to explore the Application of these distinct molecular architectures in the detection of high diluted solutions of methylene blue (MB), a phenothiazine derivative drug. The linear growth, layer by layer, of these films was verified and monitored by UV-Vis absorption spectroscopy. It was found by FTIR that electrostatic interactions among the phosholipids and the supporting layer of PAH (cationic electrolyte) are the main driving force allowing the growth of the LbL and LB films, which favors the growth of the cationic phospholipids. The morphology was analyzed through optical microscopy, AFM and SEM, revealing that the phospholipids are structured as vesicles in the LbL films and as monolayers in the LB films. Different thickness of LbL and as monolayers in the LB filma containing phospholipids were deposited onto Pt interdigitated electrodes forming sensingn units applied in the detection of MB using impedance spectroscopy. The results showed that the different molecular architectures of the LbL and LB films take to different eletrical responses and allow the MP detection in concentrations of nanomolar. The SERS technique was applied to obtain structural information of the system MP/phospholipids at the dilution levels reached via impedance spectroscopy at the dilution levels reached via impedance spectroscopy. Then, LB monolayers were deposited onto 6nm of Ag evaporated films with and Ag evaporated films with and Ag nanoparticles were dispersed within the LbL films. The presence of Ag forming nanoparticles in both cases played a key role in achieving the MB SERRS signal allowing obtaining the detection in high dilution levels, approaching... (Complete abstract click electronic access below)

Neste trabalho foi estudada a influência da arquitetura molecular e das condições de fabricação de filmes sobre a birrefringência fotoinduzida em filmes automontados de um azopolímero comercial PS-119 ou do corante Brilliant Yellow (BY) como espécies fotorreativas. Os filmes automontados foram fabricados a partir de seis policátions, a saber, poli(alilamina hidroclorada) (PAH), poli(c1oreto de dodecildimetilamônio) (PDAC) (com 3 massas molares diferentes), poli(etileno imina) (PEI) e dendrímero poli(amidoamina) geração 4 (PAMAM-G4). No processo de fabricação o substrato era imerso alternadamente em solução aquosa de policátions e poliânions nos pHs 4, 6 e 8. O crescimento dos filmes foi monitorado por espectroscopia UV-VIS. após cada etapa de adsorção. Um aumento linear do pico em 480 nm, atribuído a transição , indicou que a mesma quantidade de material era adsorvida em cada passo de deposição. A birrefringência foi opticamente induzida usando-se um laser de 532 nm Nd-YAG. Dentre as propriedades dos filmes automontados, a que mais variou de um sistema para outro foi o tempo de escrita característico, definido como o tempo necessário para atingir 50% da birrefringência máxima. Este tempo dependia do polieletrólito e do pH da solução de partida. Os filmes PEI/PS-119 em pH 8 e PDAC(HMW)/PS-119, em pH 4, PAWBY em pH 8, e PDAC(HMW)/BY em pH 4, forneceram os seguintes tempos característicos: 34 min, 0,5 min, 10 min e 3 s, respectivamente. Estas grandes variações nos tempos de escrita estão relacionadas as diferenças nas estruturas dos policátions, que determinam a intensidade das interações entre os polieletrólitos. Os baixos tempos para PDAC, por exemplo, são atribuídos as menores interações com o poliânion, já que a carga do PDAC, um sal quaternário, sofre efeito de blindagem por grupos CH3. Mencione-se que o tempo de escrita para os filmes automontados de PDACIBY é o menor já relatado para filmes automontados, sendo da mesma ordem de grandeza dos filmes obtidos por spin-coating ou técnica de Langmuir-Blodgett (LB). A birrefringência residual, após o desligamento do laser de escrita, foi superior a 78% em todos os sistemas estudados, demonstrando a utilidade de filmes automontados para dispositivos de memória óptica permanente. / This work was aimed at investigating the influence of the molecular architecture and film fabrication on the photoinduced birefi-ingence of layer-by-layer (LbL) films containing the azopolymer PS 119® or the azodye Brylliant Yellow (BY) as photoreactive materials. The LbL films were produced with six polications, viz.: poly(allylamine hydrochloride) (PAH), poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDAC) (with three different molecular weights), poly(ethy1eneimine) (PEI) and generation 4 dendrimer poly(amidoamine) (PAMAM-G4). They were prepared via the alternate immersion of a substrate into the polycationic and polyanionic aqueous solutions, at concentrations of 0.5 mg/mL at three pHs: 4, 6 and 8. The assembly of multilayers was monitored aRer each adsorption step by UV-VIS spectroscopy. A linear increase was observed in the peak at 480 nm, assigned to the transition of the azobenzene moiety, indicating that the same amount of material was deposited at each deposition step. Birefringence was optically induced in films using a 532 nm NdYAG laser. Among the LbL properties, the characteristic writing time - corresponding to the time to achieve 50% of maximum birefiingence - was the quantity that most varied with the materials and experimental conditions employed. The writing time was estimated as 34 min. for PEI/PS-119 with solution at pH 8 films, 0.5 min. for PDAC(HMW)/PS-119, pH 4 films, ca. 10 min. for PAWBY, pH 8 films and 3 s for PDAC(HMW)íBY, pH 4 films. These differences in writing times are probably related to the structural differences of the polycations, which determine the degree of interactions between polycation and polyanion. Indeed, interactions between polyanion and PDAC are expected to occur to a lesser extent (in comparison to the other films) due to the hindering promoted by the dimethyl group in the quaternary ammonium salt, minimizing the interaction with sulfonated groups from PS-119 or BY. With less interaction the azobenzene groups are more mobile, thus causing the writing time to be shorter for PDACIpolyanion films. It should be stressed that the writing time for PDAC/BY is the shortest ever reported for LbL films, being of the same order of magnitude of writing times in cast and Langmuir-Blodgett (LB) films. The residual birefringence, aRer the writing laser was switched off, was at least 78% for all systems, indicating that these LbL films are suitable for long-term optical memories.

Neste trabalho foram estudados filmes automontados de poli(ometoxianilina) (POMA) e de poli(ácido vinilsulfônico) (PVS). Os filmes automontados de POMA/PVS podem crescer linearmente com o número de bicamadas sem que cada camada fique completamente adsorvida desde que o tempo de adsorção seja mantido constante. A cinética de adsorção de uma camada de POMA sobre diferentes substratos sólidos e sobre bicamadas de POMA/PVS já depositadas foi associada a dois processos: um muito rápido, de primeira ordem, e um mais lento controlado por difusão de Johnson-Mehl-Avrami, correspondendo, respectivamente, a nuc1eação e a um processo de crescimento, que foram confirmados por AFM. O processo de adsorção de POMA é favorecido quando já se encontram depositadas bicamadas de POMA/PVS. Os mecanismos de adsorção foram sugeridos a partir de isotermas de adsorção a diferentes temperaturas e da aplicação de modelos analíticos. A partir de medidas de dessorção termoestimulada foram identificados nos filmes de / POMA/PVS3 tipos de interação: forças de Van der Waals, uma interação com uma energia de ativação de 75 kJImoI que foi associada a pontes de hidrogênio e interações iônicas. As pontes de hidrogênio foram confirmadas por FTIR e adsorção a diferentes pHs. Finalmente, foi verificado que a condutividade destes filmes é fortemente dependente da atmosfera que os rodeia, característica que os toma muito interessantes para sensores de gases / Poly(o-methoxyaniline) (POMA) and poly(ethenesulfonic acid) (PVS)layer-by-Iayer f1lmswere studied. It has been demonstrated that POMA/PVS layer-by-Iayer films can grow linearly with the number of bilayers without complete layer formation as long as the adsorption interval time is maintained constant. The adsorption kinetics of the POMA layer onto solid substrates and onto already deposited POMA/PVS bilayers was found to take place in two steps: an initial, fast adsorption characteristic of a first -order kinetics, followed by a much slower process that is described by a Johnson-Mehl-Avrami function, respectively corresponding to nucleation and growth mechanisms, as demonstrated in AFM studies. The POMA adsorption process is favored when several alternated layers of POMA and PVS have already been deposited, because the surface area and the number of sites for adsorption increase. Adsorption mechanisms were proposed from adsorption isotherms fitted by analytical models, and from thermally stimulated desorption experiments in aqueous solutions 3 types of interaction were identified in POMA/PVS f1lms: van der Waals forces, an interaction with an activation energy for desorption of ca. +75 kJ/mole which was associated to H-bonding and an ionic interaction. Hydrogen bonding was confirmed by FTIR and adsorption at different pHs. Finally, it was demonstrated that the conductivity of POMA/PVS f1lms is strongly dependent of the surrounding atmosphere which makes these f1lms interesting for gas sensors

Este trabalho descreve a fabricação de filmes nanoestruturados de quitosana (Q) e metaloftalocianinastetrassulfonadas de níquel (NiTsPc), cobre (CuTsPc) e ferro (FeTsPc) pela técnica de automontagem. A formação dos filmes foi monitorada por espectroscopia na região do UV−vis, focalizando a absorbância da banda Q das metaloftalocianinas. A absorção aumentou linearmente com o número de bicamadas, indicando que a quantidade de metaloftalocianina adsorvida no filme é a mesma a cada bicamada depositada. A espessura média por bicamada variou entre 1,1 e 1,3 nm. Interações específicas nos filmes automontados foram analisadas por espectroscopia FTIR, nos modos de transmissão e reflexão, e Micro−Espectroscopia Raman, evidenciando a formação de interações iônicas entre grupos sulfônicos (SO3− da metaloftalocianina e grupos amina (NH3+) protonados da quitosana. Medidas de voltametria cíclica mostraram que os filmes de QNiTsPc sobre ITO são eletroativos, possuindo um par redox estável, reversível e bem definido em 0,80 V e 0,75 V, respectivamente. A corrente de pico anódica aumentou linearmente com a velocidade de varredura, indicando que a reação eletroquímica é controlada por um mecanismo de transferência de carga na superfície do eletrodo via saltos de elétrons (electronhopping). Entretanto, os filmes automontados de QCuTsPc e QFeTsPc apresentaram comportamentos instáveis e irreversíveis devido à possível formação de espécies agregadas adsorvidas no ITO. A partir dos resultados de voltametria cíclica e UV−vis determinaram−se os parâmetros de energia de gap (Eg), eletroafinidade (EA) e potencial de ionização (IP), mostrando que a energia de transição necessária do nível HOMO para o LUMO foi de 1,7 eV. Os eletrodos com filmes automontados foram utilizados como sensores de dopamina (DA) e ácido ascórbico (AA). Para ambos analitos, as concentrações utilizadas variaram de 5 x 10−6 a 1,5 x 10−4 mol L−1. O filme de QNiTsPc apresentou atividade eletrocalítica, alterando o potencial de oxidação da DA de 1,44 V, em ITO puro, para 0,76 V. Para os filmes de QCuTsPc e QFeTsPc, esse fenômeno não foi observado. O limite de detecção (LD) de DA e a AA foi obtido usando a equação de calibração de cada eletrodo, sendo da ordem de 10−5 mol L−1. O eletrodo com filme de QNiTsPc apresentou maior sensibilidade para ambos analitos. A seletividade dos eletrodos foi testada em soluções contendo AA e DA em diferentes proporções. A distinção entre os picos de oxidação do AA e DA não ocorreu para o filme automontado de QNiTsPc, devido ao efeito eletrocatalítico na oxidação da DA Por outro lado, os filmes de QCuTsPc e QFeTsPc apresentaram comportamento seletivo, distinguindo os picos de oxidação destes analitos. A seletividade apresentada pelo filme de QCuTsPc iniciou−se para concentrações de DA três vezes menor que AA e para o filme de QFeTsPc foi dez vezes menor que a de AA / ThisworkdescribesthefabricationofnanostructuredfilmswiththeLayer−by−layer (LbL) techniqueusingchitosan (Q) andmetallophthalocyaninesofnickel (NiTsPc), copper (CuTsPc) andiron (FeTsPc). The filmgrowthwasmonitoredwith UV−vis spectroscopy, focusingonthe Q−band ofthemetallophthalocyanines. The absorption increased linearly with the number of bilayers, thus pointing to the same amount of phthalocyanine being adsorbed in each bilayer. The average thickness per bilayer varied between 1.1 and 1.3 nm. Specific interactions in the LbL films were analysed with FTIR in transmission and reflection modes and Raman micro−Spectroscopy, which confirmed ionic interactions between the phthalocyanine sulfonic groups (SO3&#8722) and the chitosan amine groups (NH3+). Cyclic voltammograms showed that QNiTsPcLbL films on ITO are electroactive, with a well−defined, stable and reversible redox pair at 0.80 V and 0.75 V. The anodic peak current increased linearly with the scan rate, characteristic of electrochemical reactions controlled by electron hopping on the electrode surface. In contrast, CuTsPc and FeTsPcLbL films showed unstable and irreversible behaviour, probably due to adsorbed aggregated species on ITO. From the UV−VIS. Data and cyclic voltammograms, the energy gap (Eg), electroaffinity (EA) and ionization potencial (IP) were determined, leading to a HOMO−LUMO energy difference of 1.7 eV. Electrodes with LbL films were used for detecting dopamine (DA) and ascorbic acid (AA), in the concentration range from 5 x 10−6 to 1.5 X 10−4mol L−1. QNiTsPcLbL films showed electrocatalytic activity, by shifting the oxidation potential of DA from 1.44 V (for bare ITO) to 0.76 V. This did not occur with QCuTsPc and QFeTsPcLbL films. The limit of detection (LD) of DA and AA was obtained using the calibration equation for each electrode, being of the order to 10−5mol L−1. Electrodes made with QNiTsPcLbL films were the most sensitive. The selectivity of the electrodes was tested by using solutions containing DA and AA in different proportions. There was no distinction between AA and DA oxidation peaks for QNiTsPcLbL films, because of their electrocatalytic effect. On the other hand, using QCuTsPc and QFeTsPcLbL films one could distinguish between the two analytes. Distinction was made possible with QCuTsPcLbL films and DA concentrations three times less than the concentration of AA, while for QFeTsPcLbL films it was possible to distinguish DA concentrations ten times less than that of AA

Nanotubos de Carbono (Carbon Nanotubes - CNTs) são nanoestruturas de carbono na forma de tubos cilíndricos que apresentam excelentes propriedades ópticas, elétricas, térmicas e mecânicas. A imobilização dos CNTs em conjunto com polieletrólitos condutores e naturais na forma de filmes ultrafinos, utilizando a técnica automontagem, apresenta uma nova alternativa para o desenvolvimento de nanocompósitos aplicados em dispositivos sensores e biossensores. Neste trabalho de mestrado foram construídos e estudados filmes automontados contendo CNTs funcionalizados com grupos ácidos carboxílicos e imobilizados com os polieletrólitos polianilina (PANI) e quitosana (QUIT). Também foram fabricados para comparação filmes de PANI e poliestireno sulfonado (PSS). O crescimento dos filmes de PANI/CNT e PANI/PSS revelou um crescimento linear com o número de bicamadas, conforme mostraram as medidas de espectroscopia UV-Vis e voltametria cíclica (CV), enquanto que para o filme de QUIT/CNT, as medidas de microbalança de cristal de quartzo (QCM) mostraram um crescimento exponencial. Análises de espectroscopias Raman e infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) indicaram alterações nas bandas características dos filmes, comparadas com seus materiais precursores, indicando interação entre os componentes nas multicamadas dos filmes. Análises morfológicas obtidas por AFM mostraram um aumento da rugosidade com o aumento do número de bicamadas. O mapeamento Raman revelou que os filmes contendo CNTs apresentaram maior heterogeneidade química na superfície do que aos filmes somente com polieletrólitos. Foi observada uma queda na resistividade dos filmes, com o aumento do número de bicamadas, sendo esta, mais acentuada com a presença dos CNTs. Os eletrodos contendo os filmes automontados apresentaram alta estabilidade eletroquímica, a presença dos CNTs aumentou a intensidade das correntes de pico e tornou os sistemas mais reversíveis. Os eletrodos que se mostraram mais sensíveis à detecção de peróxido de hidrogênio foram selecionados para imobilização da enzima Glicose Oxidase (GOx). Foram investigados os seguintes sistemas biossensores: (PANI/CNT)7, (PANI/PSS)1 e (QUIT/CNT)5 apresentando na mesma ordem: valores de sensibilidades de 190 nA/(mmol/L), 36 nA/(mmol/L) e 220 nA/(mmol/L); Limite de detecção de 2,2 µmol/L, 67,5 µmol/L e 8,5 µmol/L, e valores deconstante de Michealis-Menten(\'K IND.M\'POT.APP\' ) de 2,2 µmol/L, 67,5 µmol/L e 8,5 µmol/L. Os resultados indicam que a utilização dos CNTs é bastante promissora para fabricação de dispositivos biossensores para aplicação em Nanomedicina, e além disso, a escolha dos componentes para formação dos nanocompósitos exerce grande influência no desempenho do dispositivo. / Carbon Nanotubes (CNTs) are cylindrical carbon nanostructures exhibiting excellent electrical, thermal, optical and mechanical properties. The immobilization of CNTs in nanostructured thin films in conjunction with polymers using the Layer-by-Layer (LbL) technique provides a new alternative for development of nanocomposites to be used as sensors and biosensors. In this study we report the fabrication of LbL films containing CNTs functionalized with carboxylic acid immobilized in conjunction with polyaniline (PANI) or chitosan (QUIT). Films comprising PANI and sulfonated polystyrene (PSS) were also produced for comparison. Film growth was monitored by UV-Vis spectroscopy, cyclic voltammetry (CV) and quartz crystal microbalance (QCM) and the results showed a linear increase with the number of bilayers in PANI films, and an exponential growth for QUIT/CNT films. FTIR and Raman analyses revealed changes in the bands of nanocomposites compared to their precursor materials, indicating the interactions between the components in the multilayers. Morphological analysis of the films obtained by atomic force microscopy (AFM) showed that the roughness of the films increased with the number of bilayers. Raman mapping showed that the presence of CNTs generated a high heterogeneity in film surface in comparison to a films formed only by polyelectrolytes. Electrical resistivity of the films decrease upon increasing the number of bilayers, especially for CNTs-containing films. Furthermore, electrodes containing LbL films exhibited high electrochemical stability, in which the presence of CNTs increased the intensity of response signal. The electrodes that exhibited best performance toward hydrogen peroxide detection were employed for immobilization of glucose oxidase (GOx) and used as glucose biosensors. The systems (PANI/CNT)7, (PANI/PSS) 1 and (QUIT/CNT)5 exhibited a sensitivity of 190 nA/(mmol/L), 36 nA/(mmol/L) and 220 nA/(mmol/L), respectively. The detection limit was estimated at 2.2 mmol/L, 67.5 mmol/L and 8,5 mmol/L, whereas the Michaelis-Menten constant ( \'K IND.M\'POT.APP\') values was found to be 2.2 mmol/L, 67.5 mmol/L and 8.5 mmol/L, respectively, to the three systems employed. The results indicated that the use of CNTs in Layer-by-layer thin films is promising for use as biosensors. Furhtermore, we showed that the choice of the polyelectrolyte is a crucial parameter to tailor specific, high performance sensors.

Orientador: Ana Flávia Nogueira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T23:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freitas_IvoBernardide_M.pdf: 1962051 bytes, checksum: f313acbe4cbb5d4065bb7bb26e42e3ac (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho foram estudados filmes finos multicamadas baseados em nanopartículas inorgânicas e um polieletrolito inerte, depositados pela técnica layer-by-layer (LbL). O trabalho está dividido em três partes: 1) Síntese e caracterização de nanopartículas de CdSe; 2) Montagem de filmes LbL baseados no cloreto de poli(diallildimetilamônio) (PDDA) e nanopartículas de CdSe e TiO2; e 3) Estudos fotoeletroquímicos dos filmes. As nanopartículas sintetizadas foram caracterizadas por espectroscopia de absorção no ultravioleta-visível (UV-vis), espectroscopia de fluorescência, microscopia eletrônica de alta resolução (HRTEM) e difração de raios-X (DRX). As partículas sintetizadas não apresentaram a mesma qualidade daquelas reportadas pela literatura, apresentando grande número de defeitos e larga distribuição de tamanhos. Como não foi possível a separação adequada de nanopartículas de diferentes tamanhos, optou-se por dar continuidade ao trabalho com somente um tamanho obtido. Foram fabricados filmes contendo TiO2 e PDDA, filmes contendo CdSe e PDDA e filmes contendo TiO2, CdSe e PDDA. Estes foram caracterizados por espectroscopia de absorção no UV-vis, espectroscopia de fluorescência, microscopia de força atômica (AFM) e espectroscopia Raman. Os filmes apresentaram um crescimento linear a cada bicamada realizada. Visando melhorar a qualidade dos filmes fabricados um tratamento com brometo de hexadeciltrimetilamonio (CTAB) foi utilizado. Os filmes de nanopartículas de CdSe com tratamento apresentaram uma quantidade de defeitos menor em relação aos filmes sem tratamento. Os fotoeletrodos foram caracterizados por medidas de fotocorrente em função do tempo (fotocronoamperometria). Os filmes contendo TiO2 e PDDA apresentaram valores de fotocorrente, entre 2 e 50 mA cm, exibindo comportamento de semicondutor do tipo-n. Ja os filmes contendo CdSe e PDDA apresentaram valores baixos de fotocorrente (2 mA cm). Mesmo após a realização do tratamento com CTAB e a incorporação de nanopartículas de TiO2 nos filmes não observou-se uma significante alteração nestes valores / Abstract: In this work, multilayered thin films based on inorganic nanoparticles and an inert polyelectrolyte deposited by the layer-by-layer technique were studied. The work was divided in three parts: 1) Synthesis and characterization of CdSe nanoparticles; 2) Assembly of LbL films based in poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) , CdSe and TiO2 nanoparticles; 3) Photoelectrochemical studies of the films. The nanoparticles synthetized were characterized by absorption spectroscopy, fluorescence spectroscopy, high resolution electron microscopy (HRTEM) and X-ray diffraction. The synthesized nanoparticles didn¿t show the same quality of those reported in literature. They presented a large number of defects and a broad size distribution. As it was not possible to obtain nanoparticles of different sizes, we decided to continue the work with only one nanoparticle size. Films were fabricated using CdSe and PDDA, TiO2 and PDDA, and CdSe, PDDA and TiO2. They were characterized by absorption spectroscopy, fluorescence spectroscopy, atomic force microscopy (AFM) and Raman spectroscopy. The films showed a linear increase to each bilayer performed. In order to improve the films quality containing CdSe nanoparticles, a treatment using hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) was performed. As a result, the treated films showed a smaller number of defects compared to the films without treatment. The photoelectrodes were characterized by measurements of photocurrent versus time (photochronoamperometry). The films containing TiO2 and PDDA showed appreciable values of photocurrent, between 2 and 50 mA cm, exhibiting an n-type semiconducting behavior. However, the films containing CdSe and PDDA showed low photocurrent values (2 mA cm). Even after the treatment with CTAB and the incorporation of the TiO2 nanoparticles in the films, no remarkable improvement in the photocurrent values was observed / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química

Kyoto University (京都大学) / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第15613号 / 工博第3302号 / 新制||工||1498(附属図書館) / 28140 / 京都大学大学院工学研究科高分子化学専攻 / (主査)教授 伊藤 紳三郎, 教授 赤木 和夫, 教授 辻井 敬亘 / 学位規則第4条第1項該当

Le relargage contrôlé est un enjeu industriel auquel l'encapsulation peut répondre. Une méthode prometteuse pour fabriquer des micro-capsules consiste à déposer couche après couche des polymères à la surface de goutte d'huiles ou de bulles d'air. Cette thèse a pour objet ces assemblages en multicouches de polymères aux interfaces liquides. A partir d'expériences menées sur des interfaces modèles entre deux fluides non miscibles et leur modélisation, nous avons étudié l'effet des interactions à l'échelle des chaînes de polymère sur les propriétés rhéologiques de l'interface. Dans un premier temps nous avons utilisé la géométrie modèle qu'est la goutte pendante pour étudier indépendamment les différents phénomènes impliqués dans l'assemblage des multicouches et dans leur déformation. Nous avons revisité différents modèles classique pour décrire l'adsorption de nos polymères à l'interface, puis nous avons mesuré les modules interfaciaux de différents systèmes de polymères. Pour cela, à l'aide de mesures complémentaires, nous avons établi un cadre pour les mesures de modules élastiques en goutte pendante. Dans un second temps, nous avons utilisé la microfluidique pour fabriquer différents types de micro-capsules et pour mesurer leurs propriétés mécaniques. Celles-ci résultent des différents phénomènes étudiés dans la première partie de cette thèse. Nous avons établi un modèle et effectué des simulations numériques qui nous permettent d'extraire les principales propriétés interfaciales de nos capsules à partir de la mesure de leur déformation dans les canaux microfluidiques. / In order to improve control over the delivery of chemicals, industries seek a way to encapsulate them. A promising method to produce artificial micro-capsules consists in assembling several layers of polymer at the interface of an oil droplet or an air bubble. This thesis focuses on these multilayer assemblies of polymers at liquid interfaces. Through experimental observations on model interfaces and modeling, we studied the effect of the molecular interactions of polymer chains at an interface between two immiscible fluids on the rheological behaviour of this interface. In a first part, we used the model macroscopic geometry of the pendant drop to study independently the different phenomena taking place during the assembly and the deformation of the multilayers. We revisited classical models to describe the adsorption dynamics of our polymers, and we measured the interfacial dilational modulus of various systems. To this aim, by performing independent measurements, we delimited the range of validity of the pendant-drop apparatus. In the second part, we used microfluidics to create micro-capsules of different kinds and to probe their mechanical properties resulting from all the phenomena studied in the first part. We developed a model and we performed numerical simulations to extract the main interfacial properties of our capsules from the measurement of their deformation in the channels.

Orientadores: Miriam Dupas Hubinger, Vanessa Martins da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-22T08:01:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_AnaGabrieladaSilva_M.pdf: 18654651 bytes, checksum: b9cbc1f805b1d0974af4067819e06088 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O óleo de café verde merece destaque na área cosmética por sua capacidade de bloquear a radiação solar UVB (290-320 nm) e por suas propriedades emolientes. Nesse contexto, para melhor aproveitar as propriedades desse óleo e aumentar a sua estabilidade oxidativa, pretendeu-se com este trabalho produzir micropartículas de óleo de café verde, pelo processo físico de spray drying. Como agentes encapsulantes foram utilizados lecitina, um fosfolipídeo de caráter aniônico quando em pH 3,0, quitosana, um polissacarídeo de caráter catiônico também em pH 3,0 e solúvel somente em sistemas ácidos diluídos, além de sólidos de xarope de milho ou amidos modificados derivados do milho, HiCap 100 e Snow-Flake. O preparo das emulsões foi feito através da técnica de estabilização por atração eletrostática de cargas opostas entre a lecitina e a quitosana. Com o propósito de se obter emulsões com dupla camada estáveis à separação de fase, foi utilizado um rotor-estator e um homogeneizador a alta pressão. As emulsões foram analisadas quanto à estabilidade, distribuição de tamanho e diâmetro médio das gotas, microscopia ótica, potencial zeta e comportamento reológico. As emulsões preparadas com Snow-Flake e xarope de milho/Snow-Flake (50/50) apresentaram comportamento pseudoplástico, além de apresentarem os maiores diâmetros de gota variando de 3,70 a 5,19 µm. Contudo, as emulsões com xarope de milho, HiCap 100 e xarope de milho/HiCap 100 (50/50) apresentaram comportamento de fluidos Newtonianos e diâmetros menores de gota, entre 1,15 e 1,51 µm. Para o processo de secagem foi utilizado um secador laboratorial do tipo mini spray dryer, com temperatura do ar de secagem de 170 °C. As micropartículas obtidas foram caracterizadas em relação ao conteúdo de umidade, atividade de água, distribuição de tamanho e diâmetro médio de partículas e microestrutura. Além disso, foram também determinados: a eficiência de encapsulação, o fator de proteção solar in vitro das micropartículas e estabilidade oxidativa pelo método Rancimat. As micropartículas apresentaram diâmetro entre 14,51 e 29,19 µm e excelentes valores de eficiência de encapsulação, superiores a 84%. As partículas produzidas com os amidos modificados apresentaram formato esférico sem rachaduras ou poros, já as micropartículas produzidas com somente xarope de milho apresentaram alguns poros e rachaduras, que causaram a menor estabilidade oxidativa dessas micropartículas. As micropartículas produzidas com HiCap 100 e xarope de milho/HiCap 100 (50/50) estabilizadas por lecitina-quitosana apresentaram maior estabilidade oxidativa. O fator de proteção das partículas variou entre 1,37 e 2,45, sendo de 2,12 para o óleo de café verde puro / Abstract: The green coffee oil stands out for its ability to block the UVB radiation (290-320 nm) and its emollient property. In this context, to improve the properties of this oil and increase its stability, the aim of this work was to produce microparticles of green coffee oil by spray drying. Encapsulating agents used were lecithin, a phospholipid with anionic character at pH 3.0, chitosan, a polysaccharide with cationic character also in pH 3.0 and soluble only in diluted acid solutions and corn syrup solids or corn modified starches as HiCap 100 and Snow-Flake. Emulsions preparation involved the technique of stabilization by electrostatic attraction between lecithin and chitosan. A rotor-stator homogenizer and a high pressure homogenizer were used in order to obtain stable emulsions by electrostatic layer-by-layer deposition. The emulsions were analyzed in relation to stability, size distribution and droplet diameter, optical microscopy, zeta potential and rheological behavior. The emulsions prepared with Snow-Flake and corn syrup/Snow-Flake (50/50) showed pseudoplastic behavior, besides having the biggest droplet diameters ranging from 3.70 to 5.19 µm. However emulsions prepared with corn syrup, HiCap 100 and corn syrup/HiCap 100 (50/50) showed Newtonian behavior and smaller droplet diameters ranging from 1.15 to 1.51 µm. For the drying process, a laboratory spray dryer and air temperature of 170 °C were used. Microparticles were characterized with respect to moisture content, water activity, particle size distribution and microstructure. Furthermore, encapsulation efficiency, sun protection factor in vitro and oxidative stability by the Rancimat method were determined. The microparticles had a diameter ranging from 14.51 and 29.19 µm and high values of encapsulation efficiency, above 84%. The particles produced with modified starches showed spherical shape without cracks or pores and those produced with only corn syrup showed some holes and cracks, that caused lower oxidative stability of these microparticles. The microparticles produced with HiCap 100 and corn syrup/HiCap 100 (50/50) stabilized by lecithin-chitosan showed the highest oxidative stability. The sun protection factor of particles ranged from 1.37 and 2.45 and 2.12 for the pure green coffee oil / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestra em Engenharia de Alimentos