Nanomateriais apresentam propriedades ajustáveis pelo seu tamanho e forma, como o fenômeno de superparamagnetismo em nanopartículas magnéticas ou o confinamento quântico dos portadores de carga em pontos quânticos (quantum dots). Assim, a síntese de nanopartículas esféricas monodispersas torna-se um fator extremamente importante, haja visto que tais propriedades podem ser ajustáveis para diferentes aplicações na área de tecnologia e biomedicina. Nanopartículas magnéticas e quantum dots podem ser apontados como promissores materiais para diagnóstico e terapia de neoplasias (câncer), e o desenvolvimento desses sistemas busca, atualmente, intensificar a magnetização e a eficiência de emissão, respectivamente, relativo às propriedades magnéticas e ópticas, além de outros requisitos. Neste trabalho, nanopartículas esféricas de cobalto metálico foram sintetizadas com diâmetro médio de 5,3 nm e desvio padrão de 0,4 nm, distribuição de tamanhos lognormal. A equação de Langevin modificada pelo modelo de partículas interagentes foi utilizada no ajuste da curva de magnetização M(H) para obtenção do diâmetro magnético médio e desvio padrão, 4,7 nm e 1,0 nm, respectivamente. Comparando os dois diâmetros, encontra-se uma camada morta de magnetização de aproximadamente 3,0 Å a qual, praticamente, não contribui para a magnetização da amostra, sendo a magnetização de saturação de 125 emu g-1. Nanoestruturas core/shell de Co/Au apresentaram a propriedade de ressonância plamon de superfície, uma propriedade adicional também desejada para aplicações biomédicas, sendo este sistema denominado magnetoplasmônico. Quantum dots de CdSe foram sintetizados como elevado controle de tamanho e forma. Utilizando rotas de síntese diferentes dos clássicos procedimentos denominados TOP-TOPO, e dióxido de selênio como precursor, estudos mostraram que na presença de um agente redutor no meio de reação e do solvente 1-octadeceno, as amostras apresentaram melhores propriedades óticas. A estrutura cristalina das amostras de CdSe corresponde à formação da fase blenda de zinco, diferentemente das sínteses TOP-TOPO que levam à formação da fase hexagonal wurtzita. A cinética de crescimento dos quantum dots de CdSe também foram avaliadas através de alíquotas retiras com o tempo de reação mostrando um crescimento exponencial do diâmetro das partículas, como previsto pelas teorias de nucleação e crescimento. Estudos por microscopia de fluorescência mostraram que os quantum dots apresentaram o comportamento de intermitência de fluorescência relatado na literatura como um dos fatores que levam a uma diminuição do rendimento quântico de fluorescência. Nanoestruturas core/shell de CdSe/ZnS foram obtidas com elevado controle da espessura da camada de recobrimento e a intensificação das propriedades de fotoluminescência foram mostradas. Os objetivos do trabalho foram alcançados com sucesso, onde foi possível observar a estabilização e a intensificação da magnetização da fase de cobalto metálico, pouco relatado na literatura. Ainda, foi possível conferir maior estabilidade química, versatilidade de funcionalização da superfície e uma segunda propriedade de ressonância plasmônica com o recobrimento com ouro, sem grande prejuízo da propriedade magnética. Em relação aos sistemas ópticos, os semicondutores de CdSe foram obtidos por nova rota de síntese com expressivo controle de tamanho e forma, recobertos com ZnS intensificando as propriedades ópticas do sistema.  / Nanomaterials properties are size- and shape-controlled, such as the superparamagnetism phenomenon of magnetic nanoparticles or the quantum confinement of charge carriers of quantum dots. Therefore, synthesis of monodisperse spherical nanoparticles became extremely important over the past few deacades, since nanoparticles can be used for plenty of applications in technology and biomedicine. Magnetic nanoparticles and quantum dots are promising materials for diagnosis and therapy of cancer. Spherical nanoparticles of metallic cobalt were synthesized with mean diameter of 5,3 nm and standard deviation of 0,4 nm, lognormal distribution. A modified Langevin equation using the interacting superparamagnetic model was used to fit magnetization curves obtaining the mean magnetic diameter and standard deviation, 4,7 nm and 1,0 nm, respectively. The difference between these two diameters was assigned to the magnetic dead layer (∼3.0 Å), which does not contribute to the sample magnetization, being the saturation magnetization of cobalt nanoparticles around 125 emu g-1. Co/Au core/shell nanostructures were synthesized and the surface plasmon ressonance property was observed, an additional property also desired for biomedical applications, being the Co/Au core/shell system called magnetoplasmonic. CdSe quantum dots were synthesized with high size- and shape-controlled. Using different synthetic routes from the classic TOP-TOPO synthesis, and selenium dioxide as a precursor, the results show that and reducing agent is necessary and 1-octadecene solvent leads to better optical properties. CdSe samples showed a zinc blend (cubic phase) crystal structure, different from TOP-TOPO syntheses that leads to wurtzite structure (hexagonal phase). The growth kinetics of CdSe particles were also evaluated through aliquots from reaction showing exponential growth of particles diameter, as predicted on the theory of nucleation and growth. Fluorescence microscopy studies showed that quantum dots exhibited fluorescence intermittence behavior already reported in the literature as one fo the reasons for the quantum yield decrease. CdSe/ZnS core/shell nanostructures were obtained with high control of the coating layer thickness and the increase of the photoluminescence properties were shown.

[pt] A combinação de alta densidade, locais seletivos de nucleação e controle da distribuição de tamanho de nanoestruturas semicondutoras tem acelerado o desenvolvimento de dispositivos ópticos e eletrônicos. Para construir estruturas satisfazendo essas necessidades, várias combinações de técnicas deposição de pontos quânticos e nanolitografia foram desenvolvidas. A nanolitografia por AFM foi aplicada em diversos materiais abrindo uma possibilidade para fabricar dispositivos opto-eletrônicos.Nesta tese de Doutorado, apresentamos um estudo sistemático de crescimento de nanoestruturas de InAs em buracos produzidos na superfície (100) de substratos de InP por nanoindentação com o AFM. Para isto, a ponta precisa exercer uma força no InP que produz deformações plásticas na superfície. A pressão aplicada entre a extremidade da ponta de AFM e a superfície da amostra pode ser variada de modo controlado através do ajuste de alguns parâmetros operacionais do microscópio tais como setpoint, raio da ponta e constante de mola do cantilever. A habilidade para controlar a forma do padrão indentado assim como a natureza dos defeitos cristalinos permite controlar o crescimento seletivo de InAs por epitaxia em fase de vapor de metais orgânicos. Também é apresentada a fabricação de nanoestruturas de InAs/InP alinhadas em uma dimensão. A nanoindentação é produzida pelo arraste da ponta do AFM sob força constante ao longo das direções <100> e <110> do InP. Observamos que o número e o tamanho das nanoestruturas nucleadas são dependentes da distância entre as linhas litografadas. Esses resultados sugerem que o mecanismo de crescimento das nanoestruturas de InAs não é governado por degraus atômicos gerados durante a indentação. Os dados sugerem que, a densidade de defeitos induzidos mecanicamente, tais como discordâncias e fraturas, é o responsável pelo número de nanoestruturas nucleadas. / [en] The combination of high density, site selective nucleation, and size distribution control of semiconductor nanostructures has become a challenge in the development of effective optical and electronic devices. In order to build structures satisfying these requirements, various combinations of quantum dot deposition and nanolithography techniques have been developed. The AFM nanolithography technique has been applied on several materials opening a possibility to fabricate opto-electronic devices. In this Phd Thesis, we present a systematic study of growth of InAs nanostructures on pits produced on (100) InP by nanoindentation with the AFM. For that purpose, the AFM tip needs to exert a force on the InP that produces plastic deformation on the surface. The applied pressure between the very end of the AFM tip and the sample surface may be varied in a controlled way by adjusting some of the microscope operational parameters like set point, tip radius and cantilever normal bending constant. The ability to control the shape of the indentation pattern as well as the nature of the crystalline defects allows control of the selective growth of InAs by metal organic vapor phase epitaxy. We also report the fabrication of one-dimensional arrays of InAs/InP nanostructures. The nanoindentation is produced by dragging the AFM tip under constant force of the substrate, along the <100> and <110> InP crystallographic directions. We have observed that the number and the size of nucleated nanostructures are dependent on the distance between the lithographed lines. These results suggest that the growth mechanism of the InAs nanostructures on the pits produced by AFM on InP is not governed by the number of atomic steps generated during the scratching. Instead, the data suggests that, the density of mechanically induced defects, like dislocations and cracks, are responsible for the number of nucleated nanostructures.

Nanoestruturas apresentam algumas propriedades que as diferem dos materiais em escalas maiores, o que abre uma série de possibilidades no campo de aplicação. Um ponto importante em nanotecnologia é o desenvolvimento de métodos adequados para a análise e caracterização de nanoestruturas. Este trabalho estuda o uso de Espectrometria por Retroespalhamento Rutherford (RBS) para a análise e caracterização de micro e nanoestruturas de Cu fabricadas utilizando membranas poliméricas Nuclepore® como moldes. As estruturas foram obtidas através do preenchimento dos poros dessas membranas com Cu por eletrodeposição, crescidas sobre um filme fino de Au com espessuras entre 5nm e 500nm depositado em um lado das membranas por Deposição Física em vácuo (PVD) e reforçado por um substrato espesso de Cu com cerca de 10um depositado sobre o filme de Au. Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) e Espectrometria de Retroespalhamento Rutherford (RBS) foram usadas para caracterizar as amostras. Analisando as amostras com micro e nanocilindros, a mudança do espectro RBS como uma função do ângulo de inclinação da amostra foi estudada usando a abordagem de Metzner et al (2007) generalizada para estruturas 3D em simulações numéricas. O diâmetro das micro e nanoestruturas variam entre 50 e 400nm, enquanto seus comprimentos variam entre 1 e 5um. As análises por SEM forneceram o perfil morfológico local dessas estruturas e estimativas para suas dimensões geométricas. As análises RBS forneceram informações sobre o perfil médio das estruturas provenientes de uma região mais extensa da amostra. / Nanostructured materials have properties that make these materials different from their counterpart in higher scale that opens many novel possibilities and technical applications. One of the main issues in nanotechnology is to develop suitable methods for the analysis and characterization of nanostructures. This works studies the use of Rutherford Backscattering Spectrometry for the analysis of micro and nano copper structures, grown in polycarbonate Nuclepore® membrane templates. The test structures were made by filling the pores of the membranes with copper by electrodeposition grown on top of a thin, 5nm to 500nm gold film, deposited on one side of the membrane by Physical Vapor Deposition (PVD) reinforced by a 10um thick copper substrate deposited on top of the gold film. Scanning Electronic Microscopy (SEM) and Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) were used to characterize the samples. Analyzing the samples with micro and nano cylinders, the change of the RBS spectra as a function of the sample tilt angle, was studied using the approach of Metzner et al (1997) generalized to 3D structures by numerical simulations. Cylinder diameters varied from 50nm to 400nm, while their length varied from 1 to 5um. SEM analysis gives local morphological profile and an estimate for geometrical dimensions. RBS analysis provides large areal information about average geometric parameters of the analyzed structures.

O estudo do ordenamento de nanopartículas em estruturas bi e tridimensionais, também conhecidas como superredes, é de grande interesse científico e tecnológico, tanto pelo interesse em se explicar a origem e as consequências deste fenômeno, quanto pelas possibilidades de aplicação oriundas das propriedades observadas nestes sistemas. Quando são utilizados dois tipos de nanomateriais diferentes em tamanho e/ou composição química, tem-se a formação de superredes binárias. Estas estruturas apresentam propriedades que são resultado das propriedades individuais de seus constituintes e, além disso, do conjunto de interações que existem no sistema. Graças a este conjunto de propriedades e interações coletivas, o princípio de se empregar nanopartículas como \"building blocks\" para a criação ou aprimoramento de dispositivos funcionais. Assim, neste trabalho são discutidas as sínteses de óxidos magnéticos do tipo MFe2O4 (com M = Co, Fe ou Mn) e as características necessárias para o emprego destes na formação de superredes de nanopartículas. Os materiais foram sintetizados procurando-se alcançar uma estreita distribuição de tamanho e homogeneidade quanto à forma. Foram empregados sistemas de nanopartículas nos estudos para a formação de superredes que apresentaram polidispersividade entre 6 e 20%, de forma a discutir o efeito desta propriedade no ordenamento das nanopartículas. Observou-se que o ordenamento em escala macroscópica é fortemente influenciado pela tensão de superfície da subfase, enquanto que o arranjo local das nanopartículas em relação aos seus vizinhos mais próximos é mais influenciado pela taxa de evaporação do solvente e pelas interações interpartículas. Para a formação de superestruturas binárias foram empregadas as nanopartículas de CoO/CoFe2O4 com 9,6 nm ou de Fe3O4 de 10,7 nm, com nanopartículas de CdSe de 3,6 nm. Os sistemas de nanopartículas binárias apresentaram arranjos do tipo AlB2 e tiveram, em sua maioria, crescimento na forma de supercristais facetados. A formação de estruturas bidimensionais com crescimento ao longo do plano da membrana foi favorecida pelo aumento na proporção das nanopartículas de maior diâmetro em relação às menores. A compreensão do fenômeno de auto-organização em membranas de superredes binárias possibilita a obtenção de novos materiais nanoestruturados e que apresentem propriedades moduladas. / Self-assembly nanoparticles into superlattices array have attracted significant attention both for the scientific understanding of nanocrystals ordering process and the development of new functional devices using bottom up techniques. The co-assembly of two types of nanoparticles in binary nanoparticles superlattices provides a new way to design metamaterials with unusual and modulated properties. These unusual properties arise from interparticle interactions in the superlattice structure, and from nanoparticles physical properties. To obtain highly ordered structures, it is required that nanocrystals have narrow size distribution. This thesis presents the synthesis of oxide magnetic nanoparticles (MFe2O4; M = Co, Fe, or Mn) and their application as building blocks in nanocrystal superlattices. Nanoparticles presented size distribution from 6% to 20%, and their assemblies has shown amorphous structure when samples have size distribution above 10%. Self-assembled nanoparticles superlattices in the liquid-air interface were obtained using either single or binary components. Single component superlattices were used as model for the understand of self-assembly process, which depends on subphase surface tension and dispersion evaporation rate. Nanocrystals superlattices were obtained from CdSe nanoparticles, with average size of 3,6 nm, and CoO/CoFe2O4 with size of 9,6 nm, and was observed a AlB2-type superstructure. The same superlattice structure was obtained for CdSe and Fe3O4, with average size of 10,7 nm, which indicate that AlB2 is the equilibrium phase for a rage of radii ratios and nanoparticles stoichiometry. These findings enable to better understand self-assembled binary nanocrystal superlattices formation and how to manipulate interparticle interactions in order to synthesize highly ordered structures.

Nenhuma / Tem sido demonstrado que as propriedades eletrônicas e ópticas de nanotubos de paredes simples (SWNT) sofrem grande influência do ambiente químico externo. O estudo deste efeito é de grande relevância tanto para o entendimento da estrutura eletrônica de cada nanotubo, quanto para a determinação da concentração de diferentes SWNTs em uma amostra, especialmente nos estudos de separação por tipo, onde o ambiente químico antes e após o processo de separação muda drasticamente. Visando contribuir neste tema, o presente trabalho teve como objetivo estudar os efeitos de diferentes ambientes químicos nos fenômenos de absorção e emissão de luz por SWNTs dispersos em água na forma de tubos individuais. O estudo foi conduzido com nanotubos de pequeno diâmetro produzidos pelo processo comercial HiPco (diâmetros entre 0,7 e 1,2 nm), os quais foram dispersos em soluções aquosas de diferentes agentes dispersantes: i) surfactantes aniônicos dodecilsulfato de sódio (SDS), dodecilbenzenosulfanato de sódio (NaDDBS), colato de sódio (NaC); ii) um oligonucleotídeo de DNA do tipo poli d(GT)10. Algumas dispersões foram preparadas em com diferentes concentrações de SWNTs e agente dispersante. A dispersabilidade dos SWNTs em água for estudada, avaliando-se as propriedades ópticas dos tubos e feixes dispersos nos diferentes ambientes químicos por meio das técnicas de espectroscopia de absorção óptica na região do UV-vis-NIR (AO), fotoluminescência (PL) e fotoexcitação de luminescência (PLE) (photoluminescence excitation spectroscopy). Os valores de energia para os processos de absorção e emissão para os SWNTs nos quatro ambientes químicos estudados foram extraídos dos mapas de PLE e dos dados de absorção óptica. Não foram vistos deslocamentos entre as posições das Eii para os SWNTs dispersos com os três surfactantes aniônicos (SDS, NAC e NaDDBS), indicando que estas substâncias propiciam uma vizinhança química para os tubos bastante semelhante. O mesmo não ocorreu na presença de DNA, onde os valores de Eii para os diferentes SWNTs presentes na amostra, apresentaram um deslocamento batocrômico (para menores energias) de ~ 20 meV em relação aos valores observados para os surfactantes aniônicos. Este deslocamento foi atribuído ao arranjo helicoidal da molécula de DNA em torno do tubo, que expõe a superfície, permitindo maior acesso das moléculas de água e acarretando no aumento da constante dielétrica efetiva nas vicissitudes dos tubos. Foi também investigada a influência do tipo e concentração de agente dispersante, e concentração de SWNT na eficiência de emissão de luz pelos nanotubos suspensos. Neste estudo, a combinação das técnicas de absorção óptica e PLE se mostrou muito útil na investigação do processo de dispersão dos nanotubos. Baseando-se no fato de que o processo de emissão de luz em nanotubos de carbono é altamente sensível ao estado de agregação devido ao efeito de quenching que ocorre quando os SWNTs semicondutores ficam em contato com SWNTs metálicos, enquanto o processo de absorção de luz é pouco afetado, a análise da razão das intensidades dos sinais de PLE e de absorção óptica mostrou ser uma ferramenta poderosa para avaliar a extensão da desagregação dos SWNTs colocados em suspensão. Desta forma, foi possível determinar as melhores condições para maximizar a emissão de luz das dispersões aqui estudadas. Foi verificado que nas condições experimentais usadas, a concentração de SWNTs em solução aumenta na seqüência NaDDBS < NaC < DNA < SDS. Entretanto, embora NaDDBS e NaC produzam dispersões mais diluídas, observou-se pela análise da razão entre os sinais de PL e absorção óptica que a concentração de tubos individuais nestes sistemas é bem maior. Nas dispersões com SDS e o oligonucleotídeo DNA, muitos tubos apresentam-se agregados, provavelmente na forma de feixes estreitos, diminuindo consideravelmente a eficiência de emissão de luz. / It has been demonstrated that the electronic and optical properties of single-wall carbon nanotubes (SWNT) are strongly affected by the environment. This strong environmental effect is very relevant in analyzing the composition of carbon nanotube samples using optical techniques, especially in the case of separation experiments, where the SWNT environments are generally very different before and after the separation process. In this context, this work aimed at studying the effects of different surrounding materials on the absorption and emission of light by the individualized SWNT suspended in water. The study was carried out with small-diameter HiPco SWNT (with diameters between 0.7 and 1.2 nm) which were dispersed in aqueous solutions of different dispersing agents: i) anionic surfactants sodium dodecyl sulfate (SDS), sodium dodecyl benzene sulfonate (NaDDBS) and sodium cholate (NaC); ii) DNA oligonucleotide poly d(GT)10. Samples were prepared with different concentrations of SWNT and surfactants and were analyzed by UV-vis-NIR optical absorption (OA), photoluminescence (PL) and photoluminescence excitation (PLE) spectroscopies. The energies of the emission and absorption peaks for the samples in the four different environments were obtained from PL maps and OA data. The optical transition energies for the nanotubes wrapped by the three surfactants (SDS, NaC and NaDDBS) present basically the same values, thereby indicating that the nanotubes experience a very similar chemical environment. On the other hand, the optical transition energies for DNA-wrapped nanotubes are redshifted by ~ 20 meV as compared to the surfactant-wrapped ones. This shift was associated to the change of dielectric environment because a smaller nanotube coverage by the DNA molecule as compared with those caused by the anionic surfactants. The surfactant molecules cover most of the nanotube surface while the DNA coverage is guided by the self-organization of DNA macromolecule around the nanotube in a helical conformation. The higher exposure of the nanotube surface to the water molecules in DNA system is responsible for the increase in the effective dielectric constant and, consequently, for the redshift in the optical transition energies due to excitonic effects. We have also focused our attention on the role played by the type of surfactant, surfactant concentration, and SWNT concentration on the efficiency of the emission of light by the suspended nanotubes. Based on the fact that the OA intensity is proportional to the concentration of nanotubes in the solution, while the PL signal is quenched when SWNT are aggregated into bundles, it was demonstrated in this work that the ratio between PL and OA intensities gives comparative information on emission efficiency. The PL/OA ratio can be associated, as a first approximation, with the relative amount of isolated nanotubes in the solution, since a nanotube dispersion which presents a high isolated/bundle ratio is expected to maximize the light emission efficiency. SWNT and surfactant concentrations are strongly related to the emission efficiency since different aggregation states are obtained when different concentrations of SWNT and surfactant are used for dispersing SWNT in water. Using this approach, it was possible to determine the best conditions to improve the PL efficiency of SWNT dispersions here investigated. Experimental results have shown that the SWNT concentration follows the sequence: NaDDBS < NaC < DNA < SDS. However, even though NaDDBS and NaC led to dispersions with the lowest net SWNT concentrations, the PL/absorption ratio analysis showed they are the best dispersing agents to obtain the highest concentrations of individually SWNT using the dispersion procedure performed in this work. In DNA and SDS dispersion, most of the SWNT are in the form of ropes or bundles, decreasing the efficiency of light emission.

Nenhuma / Este trabalho teve como objetivo o estudo da purificação de uma amostra comercial de nanotubos de carbono (NTCs) produzida pelo método de arco-elétrico a partir de grafite contendo catalisadores Ni/Y pela empresa Carbolex, Inc. (EUA). O trabalho teve também como objetivos investigar a eficiência de uma rota alternativa de funcionalização para introdução de grupos hidroxilas (-OH) e a dispersabilidade das amostras bruta, purificada e funcionalizada em diferentes solventes. Estudou-se uma rota de purificação branda, baseada na combinação de etapas de oxidação em fase gasosa, seguidas de tratamento em solução de ácido clorídrico (HCl), com o objetivo de danificar minimamente as paredes dos NTCs evitando a introdução de funcionalidades. Tendo em vista os grandes desafios encontrados no estudo de purificação, a maior parte do trabalho foi dedicada a esta etapa. Os NTCs foram caracterizados após cada procedimento de purificação, quanto a sua morfologia e propriedades estruturais, visando monitorar o grau de eficiência dos procedimentos realizados para a eliminação de impurezas, bem como o efeito destes processamentos na integridade dos tubos. Após caracterização da amostra bruta por várias técnicas, observou-se alto teor de impurezas metálicas (42 at% de Ni, ou 59% em massa de Ni2O3), carbono amorfo e nanoesferas grafíticas (nano-onions) com diferentes graus de grafitização. Por MET, observou-se que a maior parte das nanopartículas metálicas está encapsulada em camadas grafíticas, recobertas ainda por carbono amorfo. Parte do metal pôde ser analisada por XPS que indiciou a existência de Ni metálico (69%) e Ni2O3 (31%). Por TG, foi demonstrado que cerca de 9% do material apresenta alto grau de grafitização, queimando a temperaturas próximas a 700C. Dois protocolos de purificação foram investigados. No protocolo I, a amostra foi submetida a dois tratamentos térmicos de oxidação, seguidos por refluxo em solução de HCl, e no protocolo II, uma etapa adicional de refluxo em ácido foi realizada, logo após a primeira queima em argônio. Ambos os protocolos foram precedidos por uma etapa comum de extração de fulerenos em tolueno. Houve redução considerável do teor metálico após os processos de purificação I e II, atingindo os valores de 15 e 10 at% de Ni, respectivamente. Ni e Y não puderam ser detectados por XPS nas amostras purificadas pelos protocolos I e II, indicando que todo o material metálico restante estava encapsulado. Quanto à presença de carbonos não desejados, observou-se por MET e TG/DTG que, embora os dois protocolos tenham sido eficientes para retirar todo o carbono amorfo, parte das nanoesferas de carbono permaneceu nas amostras. Foram vistos, contudo, por MET, vários anéis grafíticos vazios, comprovando que o tratamento multi-etapas permitiu romper a camada de carbono para o ataque ácido dos metais. Após o protocolo II, não foram mais observadas nanoesferas com alto grau de grafitização nas medidas de TG/DTG, comprovando que o método foi eficiente para modificar a superfície destas nanopartículas. Não foi detectada por espectroscopia Raman a presença de grupos retiradores de carga, como carboxilas e hidroxilas, após os protocolos de purificação, sugerindo que não houve adição destas funcionalidades em grande extensão. Após o protocolo II, houve um aumento da razão entre as intensidades das bandas D e G, o qual pode estar associado a introdução de defeitos e/ou funcionalização das impurezas de carbono ainda presentes. As diferenças observadas na dispersabilidade em solventes para as amostras bruta e purificadas foram, da mesma forma, atribuídas à presença de impurezas de carbono funcionalizadas. Embora a amostra obtida pelo protocolo II ainda não estivesse com a pureza ideal, foi empregada uma rota química baseada na reação com NaOH catalisada por hidróxido de tetrabutilamônio (TBAH), visando à introdução de grupos -OH. A amostra funcionalizada apresentou um aumento significativo na dispersabilidade frente a todos os solventes testados, com exceção do hexano, no qual não houve nenhuma dispersão. Os melhores resultados foram observados para o diclorometano e THF, apresentando também boa dispersabilidade em água e nos solventes contendo grupos aminas e hidroxilas. Estes resultados comprovam que houve uma forte modificação química da amostra. Embora não tenha sido possível caracterizar a extensão da modificação química nos SWNTs, devido à presença de alto teor de impurezas de carbono na amostra, este resultado motiva a realização de novos estudos empregando esta rota de funcionalização. / The objective of this work was to study the purification of a sample of commercial carbon nanotubes (CNTs) produced by the Carbolex arc-discharge method using the catalyst mixture Ni/Y (4/1 at. %). Another objective of this work was to investigate an alternative functionalization route for the introduction of hydroxyl groups (-OH) onto CNT sidewalls and to evaluate the dispersability of the as-grown, purified, and functionalized samples in different solvents. A soft purification method based on the combination of gas-phase oxidation treatments, followed by the liquid-phase oxidation steps in an aqueous HCl solution with a minimal introduction of defects and functional groups was investigated. In view of the great challenges faced in purification studies, most of the work was dedicated to this stage. The CNT morphology and structural properties were characterized after each purification procedure to monitor the degree of efficiency of the purification procedures, as well as the effect of them on tube integrity. The characterization of the asgrow sample by several techniques, revealed a high degree of metallic impurities (42 at% of Ni, or 59% w/w of Ni2O3), amorphous carbon and graphitic nanospheres with different degrees of graphitization. TEM showed that most of the metallic nanoparticles were encapsulated by graphitic layers and covered by amorphous carbon. Part of the metal could be analyzed by XPS, which indicated the presence of metallic Ni (69%) and Ni2O3 (31%). TG demonstrated that approximately 9% of the material presented a high degree of graphitization, burning at temperatures around 700 C. Two purification protocols were investigated. In protocol I, the sample was submitted to two thermal oxidation treatments followed by reflux in HCl solution. In protocol II, an additional stage of reflux in acid was carried out soon after the first burning in argon. Both protocols were preceded by a common stage of extraction of fullerenes in toluene. Purification processes I and II resulted in a significant reduction of the metallic level, reaching 15 and 10 at% of Ni, respectively. XPS could not detect Ni and Y in the samples purified using protocols I and II, indicating that all the remaining metallic material was encapsulated. As for the presence of undesirable carbons, TEM and TG/DTG showed that even though both protocols were efficient in removing all amorphous carbon, part of the carbon nanospheres remained. However, it was noticed by the TEM that there were several empty graphitic rings , proving that the multi-stage procedure allowed for breaching the carbon layer for the acid attack of the metals. After protocol II and taking into account the TG/DTG levels, nanospheres with a high degree of graphitization were not noticed anymore, which proved that the method was efficient in modifying the nanoparticles surface. Raman spectroscopy revealed the presence of extractor groups, such as carboxylics and hydroxilics, which were not detected after the purification protocols. This suggests that these functionalities were not added extensively. The increase in the ratio between the intensities of bands D and G after protocol II may be associated with the introduction of defects and/or functionalization of the carbon impurities still present. The differences observed in the dispersability in the solvent of as-grow and purified samples were also attributed to the presence of functionalized carbon impurities. Although the purity of the sample obtained using protocol II was not ideal yet, a chemical procedure based on the reaction with NaOH catalyzed by tetrabutyl ammonium hydroxide (TBAH) was employed to introduce OH groups. The functionalized sample presented a significantly increased dispersability in regard to all the solvents tested, with the sole exception of hexane, in which no dispersion happened. The best results were observed using dichlorinemethane and THF; good dispersability was also observed in water and in solvents containing amine and hydroxyl groups. The strong chemical change of the sample has been demonstrated, even though it was not possible to characterize the extension of the SWNT chemical changes, due to presence high levels of carbon impurities in the sample. This result encourages further research using this route of functionalization.

Moléculas de DNA (ácido desoxirribonucleico) na forma de uma única fita (ssDNA) ou na forma de uma dupla fita (dsDNA) interagem fortemente com nanotubos de carbono de parede única (SWNT) por meio de interações não covalentes. Em certas condições a molécula de DNA se auto-organiza em um enrolamento helicoidal em torno da estrutura tubular dos nanotubos, formando um híbrido DNA/SWNT muito estável e solúvel em água. Este sistema tem, recentemente, recebido grande atenção, pois, além de permitir a desagregação e a solubilização de SWNTs individuais em solução aquosa, os híbridos DNA/SWNTs são candidatos promissores para uma série de aplicações em nanotecnologia e biologia molecular. As possíveis aplicações para este sistema, todavia, requerem uma compreensão mais detalhada do mecanismo de interação entre a biomolécula e o SWNT, que ainda não está bem descrito na literatura. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo estudar a interação não covalente em meio aquoso de SWNTs com segmentos sintéticos de DNA que possuam número e seqüência de bases nitrogenadas definidos. Inicialmente os estudos se concentraram na interação de seqüências do tipo poli d(GT)n (com n= 10, 30 e 45), que contêm bases guanina e timina alternadas, cuja eficiência para dispersar e separar nanotubos de carbono já foi demonstrada. Além do tamanho das seqüências, foi também estudada para estes sistemas a influência da força iônica e do pH do meio. Posteriormente, foi investigada a interação de moléculas de DNA contendo apenas um tipo de base (homopolímeros de DNA) poli dA20, poli dT20, poli dC20 e da mistura poli dA20:dT20, seqüências até o início do estudo ainda não reportadas, em detalhes, na literatura. A maior parte dos estudos foi realizada com SWNTs de diâmetros pequenos (entre 0,7 - 1,2 nm), sintetizados pelo método HiPcoÒ. Em alguns estudos foram também investigados SWNTs de diâmetro em torno de 1,4 nm produzidos pelo métodos de ablação a laser e arco elétrico, sendo este último funcionalizado com grupos carboxila (-COOH) devido ao processo de purificação em ácido forte. A eficiência dos segmentos de DNA para dispersar SWNTs em água foi ainda investigada através de comparação com agentes dispersantes conhecidos, como dodecilsulfato de sódio (SDS), dodecilbenzenosulfanato de sódio (NaDDBS) e colato de sódio (NaC). Em relação ao sistema HiPco/d(GT)n foi demonstrado, pela primeira vez, que a força iônica é fator determinante na interação, existindo um valor mínimo para que ela ocorra. A partir de certa concentração de sal (NaCl), a agregação entre as biomoléculas é promovida, diminuindo a quantidade de nanotubos que pode ser colocada em suspensão. Através de medidas de absorção no UV-vis-NIR foi determinada a quantidade de NaCl ótima para os diferentes tamanhos de seqüência no pH fisiológico (pH=7,4). Através de medidas de dicroísmo circular (CD), foi demonstrado, pela primeira vez, que SWNTs induzem uma mudança clara da conformação dos oligômeros d(GT)n. Estes transitam da configuração com hélice no sentido horário (dextrógira), quando estão livres, para a configuração de hélice no sentido antihorário (levógira), após a interação com os tubos. Observamos que a conformação assumida pelas seqüências d(GT)n depende fortemente da presença de grupos químicos na superfície dos SWNTs e do potencial iônico do meio. Resultados de FT-IR, absorção no UV-Vis e CD indicaram que grupos carboxílicos ligados à superfície do SWNT orientam a organização da fita de d(GT)n de forma bem distinta daquela observada para os nanotubos sem funcionalidades. Para o sistema SWNT-COOH/d(GT)20 a mudança conformacional do sentido horário para o anti-horário só ocorreu depois da adição de HgCl2 ao sistema. Estes resultados alertam para as modificações das propriedades químicas de nanotubos de carbono submetidos a tratamentos drásticos de purificação. Para os homonucleotídeos, os resultados de CD também indicam mudanças na organização helicoidal das moléculas com pronunciada estruturação das hélices após a interação com os SWNTs. Medidas de eletroforese em gel demonstraram que o DNA apresentava-se na forma de fita dupla apenas no sistema poli dA20:dT20. Por medidas de absorção óptica, demonstramos que poli dA20:dT20 foi menos eficiente na obtenção de SWNTs em suspensão, o que sugere que a interação acontece preferencialmente com ssDNA. Também foi demonstrado neste estudo, por meio de medidas de espalhamento Raman ressonante e de absorção na região do IV próximo (NIR), respectivamente, que a interação com DNA provoca deslocamentos (DE) nas energias de transição óptica E11 de SWNTs metálicos e semicondutores maiores do que aqueles observados para os outros agentes dispersantes investigados. Os valores de DE para a transição E11 apresentaram relação com o diâmetro, aumentando à medida que o diâmetro dos tubos aumenta. Com as medidas feitas, não foram observadas, entretanto, evidências de transferência de carga do DNA para os nanotubos, como recentemente sugerido em um estudo teórico. / Single- and double-stranded DNA (deoxyribonucleic acid) molecules can strongly bind to single-walled carbon nanotubes (SWNT) via non-covalent interactions. Under certain conditions, the DNA molecule spontaneously self-assembles into a helical wrapping around the tubular structure of the carbon nanotubes to form DNA/SWNT hybrids, which are both stable and soluble in water. This system has recently received extensive attention, since, besides rendering SWNTs dispersable in water as individual tubes, the DNA hybrids are very promising candidates for many applications in nanotechnology and molecular biology. All the possible applications for DNA-SWNT hybrids require, however, a fully understanding of DNA-nanotube wrapping mechanism which is still lacking in the literature. In this context, the aim of this work was to investigate the non-covalent interaction in aqueous medium between SWNTs and synthetic DNA segments having a known nucleotide sequence. Initially, the study was focused on poly d(GT)n sequences (n = 10, 30 and 45) that contain a sequence of alternating guanine and thymine bases and for which the efficiency to disperse and separate carbon nanotubes has already been demonstrated. Besides the size of GT sequences, the effects of ionic strength and pH in the interaction were also investigated. Afterwards, we studied the interaction of SWNT with DNA molecules that contain only a single type of nitrogenous base (DNA homopolymers), which has not been reported in details in the literature. We investigated homopolymers of poly dA20, poly dT20, poly dC20 and the duplex poly dA20:dT20. Most of the study was carried out with small-diameter HiPcoÒ SWNTs (with diameters between 0.7 and 1.2 nm). In some studies, SWNTs with diameter around 1.4 nm, synthesized via laser ablation and arc-discharge methods, were also investigated. The arc-discharge nanotubes used in this study were functionalized with carboxylic groups (-COOH) due to their purification using strong acid solutions. The efficiency of DNA segments to disperse SWNT was further investigated through the comparison with known dispersant agents such as sodium dodecyl sulfate (SDS), sodium dodecylbenzene sulfonate (NaDDBS) and sodium cholate (NaC). Concerning to HiPco/d(GT)n system, it was demonstrated, for the first time, that the ionic strength plays an important role in the interaction, there being a minimum value below which the DNA wrapping does not take place. Above a certain NaCl concentration, the aggregation of biomolecules is promoted, decreasing the number of suspended nanotubes in the solution. Through optical absorption measurements, the optimal NaCl concentration at physiological pH (pH=7.4) was determined for each one of the sequences studied. By circular dichroim (CD) measurements, it was demonstrated, for the first time, that SWNTs induce a clear conformational change of d(GT)n oligomers. These sequences undergo a transition from the right-handed configuration (dextrorotatory), when they are free, to the left-handed one (laevorotatory), after the interaction with the tubes. We further demonstrate that the conformation assumed by the d(GT)n sequences is dependent on the chemical groups attached to the SWNT surfaces and the ionic strength. FT-IR, UV-Vis absorption and CD results suggest that carboxilic groups drive the poly d(GT)10 strand to assembly onto the carbon nanotube side-walls in a completely different way than do nanotubes without functionalization. For the SWNTCOOH/ d(GT)20 system, the change from right- to left-handed conformation was only observed after the addition of HgCl2. These results alert for the necessity to check the chemical properties of carbon nanotubes submitted to strong purification procedures. For homopolymeric single-stranded DNA molecules, the CD results also indicate pronounced changes on the helical organization upon interaction with SWNTs. Agarose gel electrophoresis study showed the presence of double-stranded DNA only in poly dA20:dT20 system. Through optical absorption measurements, it was also demonstrated that poly dA20:dT20 has the smallest dispersion efficiency, which provides strong evidence that DNA/SWNT interaction is more favorable for single-stranded DNAs. By using resonant Raman scattering and optical absorption in the near-red region, it was demonstrated that the interaction with DNA oligonucleotides causes shifts (DE) in the first set of optical transition energies (E11) for metallic and semiconducting SWNTs greater than those observed for the other dispersant agents. The DE values depend on the tube diameter, increasing with increasing SWNT diameter. However, any evidence for charge transfer between bases and the nanotube surface, as recently suggested in a theoretical study, could be observed.

Materiais nanoestruturados têm atraído grande interesse nos últimos anos. Isso se deve, por um lado, aos recentes avanços na capacidade de investigar, manipular e organizar a matéria em escala nanométrica, que abriram um novo horizonte de possibilidades para a fabricação e o controle da estrutura da matéria ao nível atômico e molecular e, por outro, devido ao extenso potencial de aplicação em biosensores, dispositivos fotônicos, magnéticos e ótico-eletrônicos. Em especial, a demanda por materiais magnéticos com capacidade para gravação em alta densidade é uma área com grande interesse nas novas possibilidades oferecidas pela nanociência e nanotecnologia. Processos que possibilitem a criação de estruturas de nanopartículas nas quais seja possível a otimização das propriedades estruturais (tamanho, forma e distribuição) são de grande interesse científico e tecnológico. Dentre os métodos utilizados para síntese destas estruturas, aqueles que utilizam uma membrana de alumina anódica como molde têm sido considerados como muito interessantes devido às várias vantagens sobre as demais técnicas convencionais (p. e. as litografias por feixe de elétrons, por micro-feixe iônico e AFM), como o grande controle da forma das estruturas, uniformidade, longas áreas de ordenação sobre a amostra, baixo custo e relativa facilidade de fabricação. Neste trabalho, estudou-se a preparação de amostras de alumina nanoporosa a partir do alumínio ultra-puro pelo processo de oxidação anódica. Investigou-se a influência dos dois estágios de anodização no grau de ordenação da amostra e também se verificou a relação entre as condições de anodização, eletrólito e tensão, e as características morfológicas das amostras obtidas. As amostras foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microscopia de Força Atômica (AFM), técnicas que se mostraram poderosas ferramentas para investigação das nanoestruturas obtidas. Além da produção das amostras, foi construído e implementado um arranjo experimental para a fabricação de alumina nanoporosa por oxidação anódica no Laboratório de Física Aplicada - LFA-CDTN. / Nanostructured materials, i.e. materials whose structural elements (thin films, clusters, crystallites or molecules) have at least one dimension in the 1 to 100 nm range, have attracted great interest in recent years because the extensive application potential. The explosion in both scientific and technological interest in these materials over the past decade arises from the remarkable variations in fundamental electrical, optical and magnetic properties that occur as one progresses from an infinitely extended solid to a nanoscale material. As a remarkable example, the demand for magnetic materials capable of recording with high density is an area with great interest among the new possibilities offered by nanoscience and nanotechnology. Processes that enable the preparation of nanoscale materials in which it is possible to optimize the structural properties (size, shape and distributions), aiming to investigate the effects mentioned above, are of great scientific and technological interest. Among the methods used for synthesis of such nanostructures, those using an anodic alumina membrane have been considered as very interesting due to several advantages over other classical techniques (e.g. electron beam and ion beam lithography), such as the large control of structure size, uniformity, long area of ordering on the sample, low cost and relative simplicity of production. In this work, nanoporous alumina was prepared from ultra-pure aluminum by anodic oxidation process in order to be used as templates in the synthesis of magnetic nanostructures. It was investigated the influence of the two stages of anodizing in the degree of ordering of the sample and also investigated the relationship between the conditions of anodizing (electrolyte solution and voltage) and the morphological characteristics of the samples. The samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM), techniques that have proved powerful tools for investigation of nanostructure materials. Besides the production of the samples, it was implemented the infrastructure and methodology necessary for the production of nanoporous alumina in the LFA/CDTN.

Nenhuma / Desde que as singulares propriedades mecânicas e condutoras dos nanotubos de carbono (NCs) estão associadas a tubos individuais isolados, a dispersão e estabilização de seus feixes em diferentes líquidos são de extrema importância em estudos fundamentais e aplicados. Solventes do tipo amida são atualmente considerados os melhores candidatos, dentre os solventes orgânicos, à dispersão quantitativa dos feixes de nanotubos, sendo que a funcionalização das paredes dos tubos favorece essa dispersão em determinados meios. Amostras brutas de nanotubos de carbono são compostas por feixes contendo até centenas de tubos com distribuição em diâmetro, comprimento, quiralidade e caráter eletrônico, unidos por interações de van der Waals. Para a dispersão desses feixes, o potencial atrativo entre os tubos deve ser balanceado por um potencial repulsivo. Assim, o custo energético das interações nanotubosolvente, que depende fortemente da composição química da superfície dos tubos e das propriedades dielétricas do meio, precisa ser entendido. Teorias de solubilidade têm sido recentemente aplicadas no entendimento dos sistemas nanotubo-solvente. Nelas, a dispersão é favorecida quando os parâmetros de solubilidade do soluto e do solvente têm valores próximos. Nos parâmetros de Hansen, contribuições de energias dispersivas (dd), dipolares (dp) e de ligação de hidrogênio (dh) são consideradas nas interações intermoleculares. O parâmetro de Flory-Huggins (&#967;) estima a diferença de interação entre o soluto e o solvente, podendo ser expresso em termos dos parâmetros de Hansen. Neste trabalho, apresentamos um estudo sistemático da dispersão de nanotubos de carbono de parede única, como preparados e funcionalizados com grupos ácidos contendo oxigênio, em solventes do tipo amida. As interações nanotubos-solvente foram analisadas em termos dos parâmetros de solubilidade de Hansen e de Flory-Huggins. Por refluxo em solução de HNO3 diluída, quantidades similares (~ 0,3 mmol/g C) de grupos ácidos carboxílicos e hidroxílicos foram covalentemente introduzidos à superfície dos tubos, sem criar defeitos adicionais ou destruir tubos de diâmetros menores. Os materiais de partida e funcionalizado foram amplamente caracterizados por termogravimetria, microscopia eletrônica de varredura e transmissão, titulação potenciométrica e espectroscopias por dispersão de energia, Raman, na região do infravermelho e de fotoelétrons excitados por raios X. As dispersões obtidas por sonificação/centrifugação dos NCs, antes e após funcionalização, em N-metilpirrolidona (NMP), N,N-dimetilformamida (DMF), N,N-dimetilacetamida (DMA), Ndodecilpirrolidona (N12P) e ciclohexilpirrolidona (CHP) foram caracterizadas por espectroscopia de absorção óptica na região do ultravioleta-visível (UV-Vis). Em estudo de absorbância em função da concentração, foram estimados os limites de dispersão e os coeficientes de absorção dos nanotubos de carbono em cada solvente. A presença dos grupos funcionais aumentou a dispersabilidade dos tubos em NMP, DMF e DMA, mas diminuiu em N12P e CHP. Os coeficientes de absorção, entretanto, diminuíram para todos os solventes após oxidação, refletindo a diminuição da probabilidade da transição p-p* com a funcionalização e a interação com o solvente. Os parâmetros de solubilidade de Hansen e de interação de Flory-Huggins foram calculados para as amostras antes e após funcionalização, permitindo uma análise termodinamicamente quantitativa das interações intermoleculares nos sistemas estudados. Os valores dos parâmetros de Hansen obtidos para a amostra bruta foram dD = 18,0 MPa1/2, dP = 7,4 MPa1/2 e dH = 6,8 MPa1/2, enquanto aqueles para a amostra funcionalizada foram dD = 17,4 MPa1/2, dP = 12,0 MPa1/2 e dH = 9,2 MPa1/2. Em comparação com valores tabelados para os solventes, o parâmetro de energia dispersiva mostrou-se dominante na dispersão dos tubos não-funcionalizados, enquanto interações dipolares e ligações de hidrogênio exerceram uma maior influência na dispersão dos tubos funcionalizados com grupos oxigenados ácidos. Os parâmetros de interação de Flory-Huggins estimados mostraram que os sistemas com maior afinidade foram a amostra bruta dispersa no solvente CHP e a amostra funcionalizada dispersa nos solventes NMP, DMA e DMF.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Materiais mesoporosos têm despertado um interesse cada vez maior na comunidade científica, devido à singularidade das suas propriedades, o que os tornam materiais promissores para serem empregados em processos de adsorção, catálise, nanotecnologia e aplicações eletrônicas. Dentre os diversos materiais da série de sílica mesoporosa, destaca-se a família SBAn. Os materiais SBA-16 e SBA-15 se sobressaem em diversos estudos devido às suas diferentes morfologias, tamanho de poros uniformes, elevada área superficial e elevada densidade de grupos silanois na sua superfície. Estas características conferem aos materiais a possibilidade de modificação superficial e imobilização de diversos agentes tais como enzimas para aplicação em biocatálise. O desenvolvimento de técnicas de imobilização de enzimas em nanopartículas de sílica SBAn pode resultar em melhorias do seu desempenho catalítico, reduzir a sua inativação e melhorar a retenção da atividade catalítica por um maior período de tempo. No presente trabalho, diferentes tipos de nanopartículas de sílica SBAn foram sintetizadas e funcionalizadas com 3-amino-propil-triethoxysilane (APTES). As amostras foram caracterizadas por técnicas de Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Adsorção de Nitrogênio (BET), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos (SAXS), Análise Elementar (CHN) e Análise Termogravimétrica (TG). Foi avaliado o processo de imobilização de lipase de pâncreas do porco (PPL) por adsorção nos suportes sólidos das diferentes nanopartículas de SBAn puras e funcionalizadas, através de reação de hidrólise com o substrato caprilato p-nitrofenila determinados através da técnica de UV-Vis. Foram investigados os diferentes tipos de sílica SBAn e a influência da morfologia no processo de imobilização de lipase (PPL). Os resultados mostraram que a enzima (PPL) foi imobilizada com sucesso em canais de SBAn mesoporosos e que amostra tem um grande potencial para aplicações em biotecnologia. / Mesoporous materials have attracted an increasing interest in the scientific community because of the uniqueness of their properties, which make them promising materials to be employed in the process of adsorption, catalysis, nanotechnology, electronics applications. The mesoporous materials may be chemically manipulated by varying the surfactant and some parameters such as temperature and concentration of the synthesis, which influence the morphology and particle size. Many studies have been developed in the creation of stable materials with well-defined arrangements hexagonal, cubic, lamellar and tetragonal. Among the various materials, the series family of mesoporous silica, highlight the SBAn. These materials are very attractive due to its properties, such as high surface areas and a uniform mesopore size with ordered pore size distribution and readily controlled. The SBA-16 and SBA-15 materials stand out due to their different morphologies and wide application. In this study, different types of nano-silica particles SBAn were synthesized and functionalized with 3-amino-propyl-triethoxysilane (APTES). The samples were characterized by techniques of Fourier Transform Infrared (FTIR), nitrogen adsorption (BET), scanning electron microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Small Angle X- Ray Scattering (SAXS), Elemental Analysis (CHN) and Thermogravimetric Analysis (TG). The immobilization process by adsorption on solid support matrices SBAn silica nanoparticles by hydrolysis reaction with the substrate p-nitropheniyl caprylate determined by UV-VIS technique was evaluated. The different types of silica SBAn and its influence on morphology and functionalization in the process of immobilization of PPL were investigated. The results showed that the enzyme porcine pancreatic lipase (PPL) was successfully immobilized on mesoporous SBAn channels.