Espalhamento de íons de energia intermediária (MEIS) é uma técnica analítica de feixe de íons que pode determinar quantitativamente composições elbmentares e perfis I de profundidade com resolução subnanométrica. Dessa maneira, MEIS pode ser uma poderosa ferramenta para caracterização de nanopartículas, em partichlar das suas composições internas, o que é dificilmente obtido por qualquer outra técn~ca analítica. Para esse propósito, foi desenvolvido uma simulação Monte Cado de espec~ros de MEIS que considera qualquer geometria e distribuição de tamanhos das nanoestfuturas. Esse método também considera a assimetria da distribuição da perda de ene~gia devido a uma única colisão violenta, como a que ocorre no evento de retroespalhaménto. Usando esse método, estudamos a influência da geometria das nanopartículas, den~idade superficial, distribuição de tamanhos e forma de linha da perda de energia nos espectros 2D (energia) I e 3D (energia e ângulo) de MEIS. Os principais resultados desse estudo podem ser resumidos como segre: i) observamos que a influência da distribuição da perda de energia no espectro de MEIS é significativa apenas para nanoestruturas pequenas (diâmetro < 10 nm) mas a especificação da geometria correta das estruturas é significativa para todos os tamanhos; ii) negligenciar a assimetria da perda de energia devido à colisão de retroespalhamento pode resultar na interpretação de uma falsa distribuição de tamanhos para nanopartículas pequenas; iii) simulações para um exemplo hipotético de pequenas nanopartículas esféricas de ZnSe mostram que a técnica MEIS é capaz de realizar perfil de profundidade dentro das nano- I estruturas. Finalmente, medimos uma amostra de nanopartículas de ouro, adsqrvidas sobre um filme multicamadas de polieletrólitos fracos, a fim de obter a geometri e a distribuição de nanopartículas de ouro por MEIS. Os resultados concordam muito bem com a imagem obtida por microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Além disso, niostramos que os espectros de MEIS não podem ser ajustados supondo um filme de ouro padrão. / Medium energy ion scattering (MEIS) is an ion-beam analytical te~hnique which can quantitatively determine elemental compositions and depth profiles w~th subnanometric depth resolution. In this way, MEIS can be a powerful tool for characterization of nanoparticles, in particular of their inner composition, which is hardly achieved by any other analytical technique. For this purpose a Monte Carlo simulation of MEIS spectra that considers any geometry and size distribution of the nanostructures walsdeveloped. This method also considers the asymmetry of the energy-loss distribution due\to a single violent collision such as the backscattering evento Using this method we studied the influence of I the geometry of the nanoparticles, superficial density, size distribution a'ildthe energy-loss line-shape on the 2D (energy) and 3D (energy and angle) MEIS spectra. The main results of the present investigation can be summarized :as follows: i) we observed that the influence of energy-loss distribution on the MEIS sp~ectrumis significant only for smalI nanoparticles (diameter < 10 nm) but use of the actual nanoparticle geometry is significant for alI sizes of nanostructures; ii) neglecting the asymmetry of the energy-loss due to the backscattering colIision may be misinterpreted as a false size distribution for smalI nanoparticles; iii) simulations for a hypothetical example of smalI spherical ZnSe nanoparticles show that the MEIS technique is capable to perform depth profile inside the nanostructures. FinalIy we have measured a sample of gold nanoparticles adsorbed op a multilayered film of weak polyeletrolites in arder to obtain the shape and the size distribution of gold nanoparticles by MEIS. The results agree quite welI with the image obtained by transmission electron microscopy (TEM). Furthermore we show that the MEIS spectra cannot be fitted by assuming a standard Au film.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-11-28T13:59:12Z No. of bitstreams: 1 Suzane Bezerra de Franca.pdf: 1013298 bytes, checksum: 5456da0d50be532ac59f59fee0c7c3c5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-28T13:59:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Suzane Bezerra de Franca.pdf: 1013298 bytes, checksum: 5456da0d50be532ac59f59fee0c7c3c5 (MD5) Previous issue date: 2005-02-25 / In this work, the development of the nanoworld’s conception was studied among pupils primary school. Considering that this issue is not included in the scholar resumes, and also that it has a very abstract character, a set of distinct activities was structured and applied to the pupils in four meetings. The purpose of these activities was to provide information about the subject, allowing the pupils to reach their own conclusions about the nanoworld instead of limiting themselves to ready answers. During the accomplishment of these meetings, some pedagogical instruments, such as conceptual maps, for example, were applied with the purpose to collect data about the construction process of the pupils and to assist them to organize their own ideas. These instruments, as well as a list with the relevant topics to be discussed, were used to formalize a protocol, which was useful to the analyses of the construction process of each pupil in each stage. After the application of the analyses` protocol, it was observed that the previous conceptions of the pupils about the subject were very limited. However, the intervention was significant because, in the end of the activities, the majority of the pupils hod only not ha a clear idea about the nanoworld’s conception, but also they could related to it many other pertinent concepts as electronic microscopy, scales, magnification, applications and benefits of the nanotechnology in the cure of illnesses. / Neste trabalho estudou-se o desenvolvimento da concepção de nanomundo junto a alunos da 8º série do Ensino Fundamental. Como esse tema ainda não faz parte dos currículos escolares, e devido ao seu caráter bastante abstrato, estruturou-se um conjunto de atividades diversas para serem desenvolvidas com os alunos em quatro encontros com o intuito de fornecer informações sobre a temática, e permitir que os alunos chegassem às suas próprias conclusões sobre o nanomundo, ao invés de se limitarem a respostas prontas. Durante a realização desses encontros, foram aplicados alguns instrumentos pedagógicos, como os mapas conceituais, por exemplo, que tiveram como objetivo coletar dados sobre o processo de construção dos alunos, mas que também auxiliaram os mesmos a organizar suas idéias. Estes instrumentos, bem como, uma lista com os pontos que seriam relevantes para discussão, foram utilizados na formalização de um protocolo, a partir do qual foram realizadas as análises dos processos de construção de cada um desses alunos em cada etapa. Após a aplicação do protocolo de análise observou-se que, as concepções prévias dos alunos sobre o tema eram bastante limitadas, mas que a intervenção foi significativa visto que, no final, a maioria dos alunos não apenas tinha uma idéia do que seria o nanomundo, mas relacionavam a esta concepção inúmeros outros conceitos pertinentes como os de microscopia eletrônica, escala, ampliação, aplicações e benefícios da nanotecnologia na cura de doenças.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-16T12:53:12Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_RafaeliOlequesPires.pdf: 1220663 bytes, checksum: 54cb1e137bd526bbde3fe44c848329e7 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-16T12:53:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_RafaeliOlequesPires.pdf: 1220663 bytes, checksum: 54cb1e137bd526bbde3fe44c848329e7 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2011-03-29 / From the 60s, a debate about a new and promising world-wide technologies started, and it was called nanotechnology. Together with the global growth, many fields of research had started to use in their studies, for example, in the pharmaceutical area. Among these innovations, we can include the discovery of new composites, biodegradable products and the development of carries in nanoscale. Among the most used nanocarries there are nanosphere and nanocapsules, showing controlled release compared to conventional drug delivery systems. The release process was studied by some authors that described this process using mathematical equations, one for each use. However, actually, there is no mathematical equation that represents the behavior of the nanocarries, emphasizing the factors relevant at nanoscale. Then, the present study analyzed a specific carrier - nanocapsule - to develop a mathematical equation that represents the behavior of the drug release from polymeric nanocapsules. For the construction of the mathematical model, we used mathematical modeling as methodology. We proved there isn’t change in particle size during the release process, when used poly ( -caprolactone). After that, we noticed that the parameters that interfere in the release process were drug solubility in the oil core of nanocapsule and the encapsulation efficiency. Based in these two parameters, the mathematical model was constructed and then validated, showing to be an good model to describe the drug release profiles from nanocapsules. / A partir da década de 60, iniciou-se o debate sobre uma das mais novas e promissoras tecnologias mundiais, a nanotecnologia. Juntamente com o crescimento mundial, vários campos de pesquisa começaram a utilizá-la em seus estudos, como por exemplo, as inovações na área farmacêutica. Entre estas inovações destacam-se a descoberta de novos compostos, produtos biodegradáveis e o desenvolvimento de carreadores em escala nanométrica: os nanocarreadores. Estes, os mais utilizados são as nanoesferas e nanocápulas, por apresentarem uma liberação sustentada e controlada de fármaco comparada a formulações convencionais. À medida que os anos foram passando, o processo de liberação de fármaco foi sendo explicado e representado por equações matemáticas distintas, cada uma com suas aplicações e peculiaridades. Mas, atualmente, não existe nenhuma equação matemática que represente o comportamento dos nanocarreadores, dando ênfase aos fatores relevantes na nanoescala. Assim, o presente trabalho analisou um carreador específico – nanocápsula – para modelar uma equação matemática que represente o comportamento da liberação de fármacos a partir do mesmo. Para a construção do modelo matemático, foi utilizada a modelagem matemática como metodologia. Foi comprovado que não ocorre modificação no tamanho de partícula durante o processo de liberação, quando utilizado o polímero poli( -caprolactona). Depois disso, percebeu-se que o parâmetro que influencia no processo de liberação é a solubilidade do fármaco no núcleo oleoso da nanocápsula e a taxa de associação às naopartículas. Baseado nestas duas variáveis, foi construído o modelo matemático, que quando validado, mostrou-se ser um excelente modelo para descrever os perfis de liberação de fármacos através das nanocápsulas.

O objetivo deste trabalho é investigar o ensino e aprendizado de conceitos da nanociência e da nanotecnologia no ensino médio, envolvendo o estudo dos nanomateriais e seus impactos na sociedade. Muitas vezes a percepção da nanociência e da nanotecnologia está associada a atividades científicas desenvolvidas em laboratórios sofisticados e caros, o que estabelece uma barreira para o seu ensino e aprendizagem. Sendo o carbono um elemento muito comum na natureza, o estudo das nanopartículas de carbono permite introduzir conceitos da nanociência e da nanotecnologia em sala de aula, utilizando materiais de baixo custo, e assim possibilitando a aproximação dos alunos de um dos ramos centrais da ciência atual. / The purpose of this study is to investigate the teaching and learning of concepts of nanoscience and nanotechnology in high school, involving the study of nanomaterials and its impact on society. Many times the perception of nanoscience and nanotechnology is associated with scientific activities developed in sophisticated and expensive laboratories; this idea establishes a barrier to teaching and learning. Since carbon is a very common element in nature, the study of carbon nanoparticles allows us to introduce concepts of nanoscience and nanotechnology in the classroom, using low cost materials and, thus, making possible the approach of the students to one of the central branches of modern science.

Orientador: Lizandra Maria Zimmermann. / Dissertação (Mestrado em Química) - Programa de Pós-Graduação em Química, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Orientador: Dirceu Noriler. / Coorientador: Henry França Meier. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Atualmente, a nanociência e nanotecnologia são consideradas como um campo emergente onde, continuamente, as barreiras entre as disciplinas são rompidas. Seu principal foco de estudo consiste em buscar o controle estrutural ao nível molecular, arranjando os átomos de modo a se conseguir um entendimento e controle das propriedades fundamentais da matéria. Neste estudo foram propostas modificações moleculares e, consequentemente, na morfologia, propriedades ópticas e cristalinas em filmes finos de TiO2 com o objetivo de aumentar sua eficiência fotônica. Os filmes finos de TiO2 foram preparados pelo processo sol-gel avaliando a influência de diferentes ácidos e agente direcionador para a obtenção dos arranjos nanoestruturados. A seguir, os filmes que apresentaram maior eficiência fotônica foram incorporados com nanopartículas metálicas (Au, Ag, Pd e Pt) com objetivo de minimizar os processos de recombinação eletrônica do par lacuna/elétron. Das diversas rotas estudadas, os filmes finos de TiO2 preparados com ácido acético obtiveram maior eficiência fotônica devido à pouca aglomeração dos grãos de titânia, o que pode ter favorecido uma maior exposição dos sítios fotocatalíticos. A presença do agente direcionador na formulação teve pouco efeito na eficiência fotônica, possivelmente devido à maior aglomeração dos grãos nos filmes finos de TiO2. Com a adição de nanopartículas metálicas, os filmes finos de TiO2 com nanopartículas de platina e ouro apresentaram maior eficiência fotônica. A presença de hexamina nos filmes finos de TiO2 com nanopartículas metálicas teve pouca influência na eficiência fotônica, exceto com nanopartículas de platina e ouro. A melhora da eficiência fotônica, nestes casos, pode ser atribuída a uma possível diminuição da velocidade de recombinação do par lacuna/elétron. Dessa forma, com o presente trabalho pôde-se comprovar a grande influência das condições de preparação do TiO2 nas propriedades ópticas, morfológicas e na eficiência fotônica. Futuramente, com o maior entendimento do mecanismo desta influência poder-se-ão delinear de forma mais precisas a morfologia e eficiência fotônica destes filmes finos de TiO2, conforme a aplicação a qual serão destinados. / Currently, nanoscience and nanotechnology are considered an emerging field and continuously breaking the barrier among various disciplines. The main focus of study involves controlling structures at molecular level, arranging the atoms in order to achieve an understanding and controlling the fundamental properties of matter. In this study, molecular changes on the basis of morphology, optical and crystalline properties of TiO2 thin films in order to increase their photon efficiency were proposed. The TiO2 thin films were prepared by solgel process evaluating the influence of different acids and templates to obtain the nanostructured arrangements. Then, metal nanoparticles like Au, Ag, Pd and Pt were incorporated on TiO2 thin films. This incorporation might minimize the electron-hole recombination, so it could improve the photon efficiency. From the several routes studied, the TiO2 thin films prepared with acetic acid showed the best performance by the reason of low agglomeration of TiO2 grains, which favors the exposure of the photoactive sites. The presence of template in the formulation had a slightly effect on photon efficiency, possible due to the higher agglomeration of the grains on the TiO2 thin films. The addition of Pt and Au nanoparticles on TiO2 thin films showed superior photon efficiency. The TiO2 thin films with hexamine and metallic nanoparticles did not show the improvement on photon efficiency except for Pt and Au nanoparticles. On these situations, the improvement on photon efficiency is might be due to a possible decrease at the electron-hole recombinations velocity. Thus, the present work demonstrates the great influence of preparation conditions on the optical, morphological properties and the photon efficiency. In the future, with greater understanding of the mechanism of this influence, the properties of TiO2 thin films will be able tailoring depending on the application.

Atualmente, a nanociência e nanotecnologia são consideradas como um campo emergente onde, continuamente, as barreiras entre as disciplinas são rompidas. Seu principal foco de estudo consiste em buscar o controle estrutural ao nível molecular, arranjando os átomos de modo a se conseguir um entendimento e controle das propriedades fundamentais da matéria. Neste estudo foram propostas modificações moleculares e, consequentemente, na morfologia, propriedades ópticas e cristalinas em filmes finos de TiO2 com o objetivo de aumentar sua eficiência fotônica. Os filmes finos de TiO2 foram preparados pelo processo sol-gel avaliando a influência de diferentes ácidos e agente direcionador para a obtenção dos arranjos nanoestruturados. A seguir, os filmes que apresentaram maior eficiência fotônica foram incorporados com nanopartículas metálicas (Au, Ag, Pd e Pt) com objetivo de minimizar os processos de recombinação eletrônica do par lacuna/elétron. Das diversas rotas estudadas, os filmes finos de TiO2 preparados com ácido acético obtiveram maior eficiência fotônica devido à pouca aglomeração dos grãos de titânia, o que pode ter favorecido uma maior exposição dos sítios fotocatalíticos. A presença do agente direcionador na formulação teve pouco efeito na eficiência fotônica, possivelmente devido à maior aglomeração dos grãos nos filmes finos de TiO2. Com a adição de nanopartículas metálicas, os filmes finos de TiO2 com nanopartículas de platina e ouro apresentaram maior eficiência fotônica. A presença de hexamina nos filmes finos de TiO2 com nanopartículas metálicas teve pouca influência na eficiência fotônica, exceto com nanopartículas de platina e ouro. A melhora da eficiência fotônica, nestes casos, pode ser atribuída a uma possível diminuição da velocidade de recombinação do par lacuna/elétron. Dessa forma, com o presente trabalho pôde-se comprovar a grande influência das condições de preparação do TiO2 nas propriedades ópticas, morfológicas e na eficiência fotônica. Futuramente, com o maior entendimento do mecanismo desta influência poder-se-ão delinear de forma mais precisas a morfologia e eficiência fotônica destes filmes finos de TiO2, conforme a aplicação a qual serão destinados. / Currently, nanoscience and nanotechnology are considered an emerging field and continuously breaking the barrier among various disciplines. The main focus of study involves controlling structures at molecular level, arranging the atoms in order to achieve an understanding and controlling the fundamental properties of matter. In this study, molecular changes on the basis of morphology, optical and crystalline properties of TiO2 thin films in order to increase their photon efficiency were proposed. The TiO2 thin films were prepared by solgel process evaluating the influence of different acids and templates to obtain the nanostructured arrangements. Then, metal nanoparticles like Au, Ag, Pd and Pt were incorporated on TiO2 thin films. This incorporation might minimize the electron-hole recombination, so it could improve the photon efficiency. From the several routes studied, the TiO2 thin films prepared with acetic acid showed the best performance by the reason of low agglomeration of TiO2 grains, which favors the exposure of the photoactive sites. The presence of template in the formulation had a slightly effect on photon efficiency, possible due to the higher agglomeration of the grains on the TiO2 thin films. The addition of Pt and Au nanoparticles on TiO2 thin films showed superior photon efficiency. The TiO2 thin films with hexamine and metallic nanoparticles did not show the improvement on photon efficiency except for Pt and Au nanoparticles. On these situations, the improvement on photon efficiency is might be due to a possible decrease at the electron-hole recombinations velocity. Thus, the present work demonstrates the great influence of preparation conditions on the optical, morphological properties and the photon efficiency. In the future, with greater understanding of the mechanism of this influence, the properties of TiO2 thin films will be able tailoring depending on the application.

Nanofios semicondutores de óxido metálico apresentam enorme potencial em aplicações de nano-sensoriamento de diferentes gases e substâncias químicas e biológicas, bem como na aplicação a detectores UV-visível. Neste trabalho, desenvolvemos e aperfeiçoamos a síntese de nanofios de ZnO em substratos de safira (001), silício (111) e silício (100) sob diferentes concentrações de oxigênio usando o processo de transporte de vapor-liquido-sólido (VLS). No presente trabalho, investigamos a influência da concentração de oxigênio no crescimento de nanofios de ZnO por Espectroscopia de Fotoluminescência a temperatura variável com a finalidade de estudo da mudança na concentração de defeitos. Apresentamos, ainda, caracterizações elétricas (IxV e Ixt) de nanoestruturas de ZnO sob diferentes pressões com o objetivo de estudar os defeitos envolvidos nos processos de transportes eletrônicos. Por último, propomos o desenvolvimento de micro-contatos através da técnica de microfeixe iônico e através de nanolitografia por feixe de elétrons com a finalidade de aplicações a sensores químicos, gasosos e fotodetectores. / Metal oxide nanowires semiconductors have enormous potential in high-sensitive, fast and selective sensing applications. It may be used to selectively detect different gases, chemical and biological substances and also in UV-visible photodetectors. The described processes involve the synthesis as well as the characterization of ZnO nanowires grown on sapphire (001), silicon (100) e silicon (111) substrates by the Vapor-liquid-solid transport method. In the present work, we describe the influence of oxygen concentration introduced in the growth step measured by photoluminescence at variable temperature to demonstrate the change in defect levels emission (DLE). Furthermore, we have shown electrical characterization (IxV and Ixt) in order to study the ambient effect for transport mechanisms in ZnO nanowires. We also report the development of crucial steps in the fabrication for an upcoming ZnO nanowire sensor device (gas, chemical and photodetector) using lithography techniques such as ion micro-beam and electron beam with the purpose of fabricating metallic micro-pads.

O objetivo deste trabalho é investigar o ensino e aprendizado de conceitos da nanociência e da nanotecnologia no ensino médio, envolvendo o estudo dos nanomateriais e seus impactos na sociedade. Muitas vezes a percepção da nanociência e da nanotecnologia está associada a atividades científicas desenvolvidas em laboratórios sofisticados e caros, o que estabelece uma barreira para o seu ensino e aprendizagem. Sendo o carbono um elemento muito comum na natureza, o estudo das nanopartículas de carbono permite introduzir conceitos da nanociência e da nanotecnologia em sala de aula, utilizando materiais de baixo custo, e assim possibilitando a aproximação dos alunos de um dos ramos centrais da ciência atual. / The purpose of this study is to investigate the teaching and learning of concepts of nanoscience and nanotechnology in high school, involving the study of nanomaterials and its impact on society. Many times the perception of nanoscience and nanotechnology is associated with scientific activities developed in sophisticated and expensive laboratories; this idea establishes a barrier to teaching and learning. Since carbon is a very common element in nature, the study of carbon nanoparticles allows us to introduce concepts of nanoscience and nanotechnology in the classroom, using low cost materials and, thus, making possible the approach of the students to one of the central branches of modern science.