Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-10-17T12:28:18Z No. of bitstreams: 3 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DissertaçãoParcial (Int.,Revisão, Obj.) - Serafim F. Neto - PPGCF.pdf: 797236 bytes, checksum: d69a2043a2cca2ffa5e44d8f8b29dee5 (MD5) Reprodução Não Autorizada.pdf: 47716 bytes, checksum: 0353d988c60b584cfc9978721c498a11 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-10-17T12:28:30Z (GMT) No. of bitstreams: 3 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DissertaçãoParcial (Int.,Revisão, Obj.) - Serafim F. Neto - PPGCF.pdf: 797236 bytes, checksum: d69a2043a2cca2ffa5e44d8f8b29dee5 (MD5) Reprodução Não Autorizada.pdf: 47716 bytes, checksum: 0353d988c60b584cfc9978721c498a11 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-17T12:28:30Z (GMT). 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First, the isomeric mixture of amyrins was isolated and purified using a chromatographic column. Second, the mixture was characterized by physicochemical methods (RX, FTIR, 1H-NMR and 13C-NMR, MEV). Third, the nanoparticles were prepared by the emulsification-solvent diffusion method, using three different polymers (Eudragit E100, Poly-ɛ-caprolactone, and Kollicoat Mae100P), and two surfactants (Tween 80®, in the aqueous phase and Span 20®, in the organic phase). Nanoparticles were characterized by measuring the particle size, particle size distribution, potential zeta, conductivity and the encapsulation efficiency, of the preparation process. An HPLC method was validated for the quantification of amyrins in the purified material and in nanoparticles. A shelf life stability study of nanoparticles main properties was carried out. Finally, the antioxidant properties (DPPH and ABTS), the ability to inhibit pancreatic lipase and alpha-glucosidase enzymes, as well as relative cytotoxicity in human lung non-neoplastic fibroblast were evaluated. A mixture of α-β amyrin was extracted and purified with a yield of 28%. The isomeric mixture is a white, light and fine needle product (as observed by MEV). Analyzes of RX, FTIR, 1H NMR and 13C-NMR confirmed the presence of amyrin. A 99% of purity evaluated by an HPLC analytical method was confirmed. Nanoparticles showed a particle size of 128.80 nm, polydispersity 0.107, zeta potential -35.63 mV, and a conductivity of 0.149 μΩ.cm-1. Nanoparticles presented an excellent physicochemical shelf stability up to 90 days after preparation. Both the pure amyrin and the amyrin nanoparticles showed poor antioxidant activity against DPPH and ABTS radicals. The pure amyrin showed a low inhibitory effect of the pancreatic lipase and α-glucosidase enzymes. On the contrary, amyrin nanoparticles showed an excellent pancreatic lipase inhibitory effect (IC50 15.40 μg / mL) and α-glycosidase (IC50 44.40 μg / mL). Both products (amyrin and amyrin nanoparticles) showed no activity on the cellular viability of non-neoplastic human lung fibroblasts, showing the absence of cytotoxicity in this cell line. The results obtained suggest that amyrin-loaded nanoparticles are a viable alternative for their use as adjuvants on the diabetes treatment, and in diabetic patients with secondary complications such as obesity. However other studies should be conducted to prove the real functionality of nanoparticles in these health conditions. / Os triterpenos são um grupo de metabólitos que tem relatado ações farmacológicas como o efeito protetor hepático, ansiolíticos e antidepressivos, efeito antinoceptivo, atividade anti-inflamatória, atividade hipoglicemiante e hipolipemiante, dentre outras. Entre os triterpenos, a mistura isomérica de α-β amirina tem demostrado utilidade farmacológica em diversos estudos in vitro e in vivo, mas sua baixa solubilidade aquosa têm se apresentado como limitante na administração por via oral. O objetivo deste trabalho foi desenvolver nanopartículas carregadas com a mistura isomérica α-β amirina como uma vía provável para sua utilização na terapêutica que poderia evitar o problema farmacocinético citado anteriormente. Primeiro, foi isolada e purificada a mistura isomérica de amirinas usando cromatografia de coluna. Segundo, a mistura foi caracterizada por métodos químico físicos (RX, FTIR, RMN-1H e RMN-13C, MEV). Terceiro, foram preparadas as nanopartículas usando diversos polímeros(Eudragit E100, Poly-ɛ-caprolactona e Kollicoat Mae100P) e dois tensioativos (Tween 80® na fase aquosa e Span 20® na fase orgânica) pelo método emulsificação e difusão do solvente. As nanopartículas obtidas foram caraterizadas quanto a seu tamanho e distribuição de tamanho de partículas, potencial zeta, condutividade e foi quantificada a eficiência de ancapsulação do processo de preparação. Foi validado o método por HPLC para a quantificação de amirinas no material purificado e nas nanopartículas. Também foi feito um estudo de estabilidade em prateleira, durante 90 dias, das principais propriedades das nanopartículas. Por último foram avaliadas as propriedades antioxidantes (DPPH e ABTS), a capacidade de inibir as enzimas lípase pancreática e alfa glicosidase, assim como a citotoxicidade relativa em fibroblasto não neoplástico de pulmão humano. Foi isolada e purificada uma mistura de α - β amirina com um rendimento de 28% na extração. A mistura é um produto branco, leve e em forma de agulhas finas (observado por MEV). As análises de RX, FTIR, RMN-H e RMN-13C confirmaram presença da amirina, que foi avaliada por HPLC confirmando 99% de pureza. As nanopartículas da mistura de α-β amirina, apresentaram um tamanho de partícula de 128,80 nm, uma polidispersão de 0,107, potencial zeta de -35,63 mV e uma condutividade 0,149 μΩcm-1. As nanopartículas apresentaram uma excelente estabilidade físico-química, em prateleira, até 90 dias após a preparação. Tanto a amirina pura como as nanopartículas de amirina apresentaram pobre atividade antioxidante, frente aos radicais DPPH e ABTS. A amirina pura apresentou uma baixa atividade inibidora das enzimas lípase pancreática e α-glicosidase, diferente das nanopartículas que apresentaram uma excelente atividade inibidora de lípase pancreática (IC5015,40μg/mL) e α-glicosidase (IC50 44,40μg/mL). Ambos os produtos (Amirina e nanopatículas de amirina) não apresentaram atividade inibidora da viabilidade celular de fibroblastos de pulmão humano não neoplástico, mostrando ausência de citotoxicidade nesse linhagem celular. Segundo os resultados obtidos neste estudo pode se sugerir que as nanopartículas carregadas com a mistura isomérica de α-β amirina são uma alternativa viável para seu uso no tratamento coadjuvante da diabetes e de pacientes diabéticos com complicações secundarias como a obesidade. No entanto outros estudos deverão ser conduzidos para comprovar a funcionalidade real das nanopartículas nessas condições de saúde.

[pt] Nesta dissertação de mestrado, nós desenvolvemos um processo de litografia baseado na técnica de microscopia de força atômica. O estudo do processo de litografia aqui utilizado inicia-se com a deposição e caracterização de filmes finos de sulfeto de arsênio amorfo (a-As2S3) em substratos de silício e a deposição de uma camada metálica de alumínio, utilizada como máscara, sobre a superfície do a-As2S3. O microscópio de força atômica é utilizado para escrever os padrões de forma controlada na camada metálica, e para tal, a influencia dos parâmetros de controle do microscópio na realização da litografia foi analisada. Para a transferência do padrão litografado realiza-se um posterior processo de fotossensibilização e dissolução química do a-As2S3 com uma solução de K2CO3. Após a dissolução, uma camada de ouro foi depositada por erosão catódica DC, seguido de uma nova dissolução, desta vez com NaOH resultando na transferência de nanoestruturas de Au para o substrato de silício. / [en] In this dissertation, we have developed a lithography process based on the atomic force microscopy of technique. The study of the lithography process starts with the deposition and characterization of amorphous arsenic sulfide thin films (a-As2S3) in silicon substrates and the deposition of a metallic aluminum layer, used as mask, on the surface of the a-As2S3. An atomic force microscope was used to write patterns in a controlled way on the metallic layer. Therefore, the influence of microscope feedback system on the accomplishment of the lithography was analyzed. In order to transfer the lithographed pattern to a silicon substrate, the a- As2S3 was exposed to a UV light source and was dissolved with a K2CO3 solution. Then, a thin gold layer was deposited by sputtering DC, and a new dissolution, now with NaOH was performed, leading to the deposition of Au nanostructures onto the silicon substrate.

Orientadores: Munir Salomão Skaf, Vitor Rafael Coluci / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T20:42:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Faro_TatianaMellodaCosta_D.pdf: 8054394 bytes, checksum: ce0d79df42ce453ffc39b51bf0ad1094 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Atualmente, a economia mundial depende do uso de combustíveis fósseis para a geração de energia. Esse modelo apresenta problemas ambientais graves, uma vez que o petróleo é um material não-renovável e muito poluente. O gás hidrogênio apresenta-se como uma alternativa promissora para substituir os combustíveis utilizados atualmente devido a um conjunto de características positivas: ele é atóxico, tem uma alta densidade energética gravimétrica e gera apenas água como produto de sua combustão. Apesar de tais vantagens, ele ainda não é utilizado comercialmente em larga escala. O maior empecilho tecnológico para que o hidrogênio possa substituir os combustíveis fósseis está no seu armazenamento. Existem diversas propostas para armazenar o hidrogênio, como tanques contendo o hidrogênio nas formas de gás pressurizado ou de líquido, além de sistemas sólidos que permitam a sua adsorção. Todavia, nenhum sistema construído até então foi capaz de armazenar o hidrogênio de forma tão barata, segura e eficaz quanto seria necessário. Nanoestruturas de carbono são vistas como uma boa alternativa para construir dispositivos de armazenamento de hidrogênio baseados na fisissorção. Os nanopapiros de carbono, formados por folhas de grafeno enroladas no formato de um papiro, são considerados particularmente promissores para armazenar o hidrogênio, uma vez que possuem uma alta área superficial, extremidades abertas e distâncias intercamadas facilmente controláveis. Na primeira etapa deste trabalho, realizamos simulações de Dinâmica Molecular (MD) para estudar a dinâmica e a estabilidade de diversos nanopapiros em função de alguns dos seus parâmetros estruturais. Posteriormente, aplicamos o método de Monte Carlo Grand-Canônico (GCMC) para estudar o processo de adsorção de hidrogênio em nanopapiros selecionados, de forma a caracterizar quantitativamente e qualitativamente as fases adsorvidas / Abstract: Presently, the world economy depends on the use of fossil fuels to generate energy. This model presents serious environmental problems, since petroleum is a non-renewable and very pollutant material. Hydrogen gas presents itself as a promising alternative to substitute the fuels currently used due to a few positive characteristics: it is non-toxic, possesses a high gravimetric energetic density and only generates water as a combustion byproduct. In spite of all these advantages, hydrogen still isn't used commercially in a large scale. The biggest technological drawback for hydrogen to substitute fossil fuels is in its storage. There are many proposed ways to store hydrogen, such as tanks containing highly pressurized or liquid hydrogen, or solid systems that allow its adsorption. However, no system built up to the date had been able to store hydrogen as cheap, safe and efficiently as necessary. Carbon nanostructures are seen as a good alternative to build hydrogen storage devices based on physisorption. Carbon nanoscrolls, formed by graphene sheets scrolled in a papirus-like shape, are considered as particularly promising adsorption materials, since they possess a high surface area, open edges and easily controllable interlayer distances. In the first step of this work, we made Molecular Dynamics (MD) simulations to study the dynamics and the stability of several nanoscrolls as a function of their structural parameters. Subsequently, we used the Grand-Canonical Monte Carlo (GCMC) method to study the hydrogen adsorption process in selected nanoscrolls, as to characterize the adsorbed phases quantitatively and qualitatively / Doutorado / Físico-Química / Doutora em Ciências

[pt] A pesquisa aponta para a possibilidade de realizar a reação de redução de CO2 (CO2RR) para a formação de nanomateriais de carbono por ablação a laser pulsado(PLA) de alvos magnéticos de Ferro(Fe) e Níquel(Ni) em água pura deionizada. Os materiais coloidais sintetizados foram caracterizados por diferentes técnicas de espectroscopias ópticas (UVVis, ICP-MS, FTIR e Raman) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), revelando a presença de nanopartículas de óxidos e hidróxidos de metais de transição, junto com nanomaterial orgânico. Esse último, é bem visível por TEM, espectroscopia de raio-X por dispersão em energia (EDS), espectroscopia por perda de energia de elétrons (EELS), e espectroscopia Raman, que indica a presença de carbono amorfo grafítico e vibrações CH. No caso do nanomaterial obtido do Níquel, os resultados FTIR confirmam a presença da fase do hidróxido beta-Ni(OH)2, enquanto as medidas Raman e TEM sugerem também a presença de nano-folhas de Ni(HCO3)2. Os resultados experimentais foram enfim discutidos no contexto da origem e da evolução de moléculas simples e complexas de interesse astroquímico, com foco especial nas espécies potencialmente formadas na superfície de pequenos corpos metálicos do Sistema Solar e grãos de poeira cósmica do meio interestelar. / [en] The proposed research points to the possibility to perform CO2 reduction reaction (CO2RR) to solid carbon nanomaterials by the pulsed laser ablation (PLA) of magnetic target of iron (Fe) and nickel (Ni) in pure deionized water. The synthesized colloidal dispersions were characterized by different optical spectroscopies (UV-Vis, ICP-MS, FTIR and Raman) and transmission electron microscopy (TEM), revealing the presence of nanosized transition metal oxide and hydroxide nanoparticles, together with organic nanomaterial. The latter is well visible by TEM, energy-dispersive X-Ray spectroscopy (EDS), electron energy-loss spectroscopy(EELS), and Raman spectroscopy, which indicates the presence of amorphous graphitic carbon and CH vibrations. In the case of Ni derived nanomaterial, FTIR results confirm the presence of a beta-Ni(OH)2 hydroxide phase, while Raman and TEM measurements suggest also the presence of Ni(HCO3)2 nanosheets. The experimental results were finally discussed in the frame of the origin and evolution of simple and complex molecules of astrochemical interest, with special focus on those species potentially formed on the surface of metallic minor bodies in the solar system and cosmic dust grains in the interstellar medium(ISM).

A tecnologia de células a combustível associada à crescente exigência de baixo impacto ambiental tornou-se bastante promissora no cenário mundial de energia. As células a combustível são, em princípio, dispositivos que convertem energia química diretamente em energia elétrica e térmica, possuindo, entretanto, uma operação contínua, graças à alimentação constante de um combustível. Particularmente, o negro de fumo Vulcan XC72 é usualmente empregado como suporte dos eletrocatalisadores, e alguns fatores como uma superfície acessível e área superficial suficientemente grande para uma máxima dispersão dos cristalitos dos eletrocatalisadores, além de tamanho dos poros, distribuição dos poros adequada e a presença de grupos funcionais na superfície do negro de fumo são considerados fundamentais para o desenvolvimento de materiais inovadores. Entretanto, o material denominado Vulcan XC72 ainda revela condições insuficientes para este fim. Este estudo consiste na preparação e caracterização físico-química de carbono funcionalizado por peróxido de hidrogênio e com cadeias poliméricas do tipo poliestireno sulfonado condutoras de prótons, visando sua posterior utilização como suporte de eletrocatalisadores para células a combustível tipo PEMFC e DMFC. Após a funcionalização do carbono, obteve-se uma melhora da dispersibilidade do negro de fumo em solução aquosa, efeito este benéfico para a preparação dos eletrocatalisadores. Observou-se também que os grupos funcionais e as cadeias poliméricas funcionaram como estabilizadores do crescimento dos cristalitos produzindo catalisadores mais homogêneos e com menor diâmetro médio dos cristalitos; e especialmente, no caso da funcionalização com cadeias poliméricas, obteve-se uma diminuição da queda ôhmica do sistema, referente à melhoria da transferência protônica. / The fuel cell technology associated with the growing exigency of low environmental impact energy became prosperous in the world energy scenery. The fuel cell is basically a device that converts directly the chemical energy of a fuel into electrical and thermal energy with a continuous operation by the constant feed of a fuel. Especially, the carbon black Vulcan XC72 is usually employed as an electrocatalyst support, and some factors as an accessible and high surface area in order to get maximum particles dispersion, pore size, adequate pore distribution and the presence of functional groups in the carbon black surface are considered fundamental characteristics for an innovative materials development. However, the Vulcan XC72 still reveals insufficient conditions for these purposes. This study consists in the preparation and in the physical chemical characterization of functionalized carbon black by hydrogen peroxide and by polymeric chains with proton conduction properties, and its posterior utilization as electrocatalyst support for PEMFC and DMFC application. After the carbon functionalization, an improvement in the carbon black dispersibility in water media was observed, a beneficial effect for electrocatalyst preparation. It was also observed, that the functional groups and the polymeric chains worked as stabilizers in the particle growing, producing much more homogeneous electrocatalysts, exhibiting smaller average particle size. Especially, in the case of polymeric chains functionalization, a decrease in the ohmic drop was observed for this system, attributed to an improvement in the proton transference.

A tecnologia de células a combustível associada à crescente exigência de baixo impacto ambiental tornou-se bastante promissora no cenário mundial de energia. As células a combustível são, em princípio, dispositivos que convertem energia química diretamente em energia elétrica e térmica, possuindo, entretanto, uma operação contínua, graças à alimentação constante de um combustível. Particularmente, o negro de fumo Vulcan XC72 é usualmente empregado como suporte dos eletrocatalisadores, e alguns fatores como uma superfície acessível e área superficial suficientemente grande para uma máxima dispersão dos cristalitos dos eletrocatalisadores, além de tamanho dos poros, distribuição dos poros adequada e a presença de grupos funcionais na superfície do negro de fumo são considerados fundamentais para o desenvolvimento de materiais inovadores. Entretanto, o material denominado Vulcan XC72 ainda revela condições insuficientes para este fim. Este estudo consiste na preparação e caracterização físico-química de carbono funcionalizado por peróxido de hidrogênio e com cadeias poliméricas do tipo poliestireno sulfonado condutoras de prótons, visando sua posterior utilização como suporte de eletrocatalisadores para células a combustível tipo PEMFC e DMFC. Após a funcionalização do carbono, obteve-se uma melhora da dispersibilidade do negro de fumo em solução aquosa, efeito este benéfico para a preparação dos eletrocatalisadores. Observou-se também que os grupos funcionais e as cadeias poliméricas funcionaram como estabilizadores do crescimento dos cristalitos produzindo catalisadores mais homogêneos e com menor diâmetro médio dos cristalitos; e especialmente, no caso da funcionalização com cadeias poliméricas, obteve-se uma diminuição da queda ôhmica do sistema, referente à melhoria da transferência protônica. / The fuel cell technology associated with the growing exigency of low environmental impact energy became prosperous in the world energy scenery. The fuel cell is basically a device that converts directly the chemical energy of a fuel into electrical and thermal energy with a continuous operation by the constant feed of a fuel. Especially, the carbon black Vulcan XC72 is usually employed as an electrocatalyst support, and some factors as an accessible and high surface area in order to get maximum particles dispersion, pore size, adequate pore distribution and the presence of functional groups in the carbon black surface are considered fundamental characteristics for an innovative materials development. However, the Vulcan XC72 still reveals insufficient conditions for these purposes. This study consists in the preparation and in the physical chemical characterization of functionalized carbon black by hydrogen peroxide and by polymeric chains with proton conduction properties, and its posterior utilization as electrocatalyst support for PEMFC and DMFC application. After the carbon functionalization, an improvement in the carbon black dispersibility in water media was observed, a beneficial effect for electrocatalyst preparation. It was also observed, that the functional groups and the polymeric chains worked as stabilizers in the particle growing, producing much more homogeneous electrocatalysts, exhibiting smaller average particle size. Especially, in the case of polymeric chains functionalization, a decrease in the ohmic drop was observed for this system, attributed to an improvement in the proton transference.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-04-27T13:00:02Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Euclides_Almeida_Fisica.pdf: 5907240 bytes, checksum: 503a5b57e757a03f24206d4d3d26032c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-27T13:00:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Euclides_Almeida_Fisica.pdf: 5907240 bytes, checksum: 503a5b57e757a03f24206d4d3d26032c (MD5) Previous issue date: 2012-07-30 / CNPQ / O principal objetivo deste trabalho foi investigar fenômenos ópticos ultrarrápidos em sistemas nanoestruturados empregando diferentes técnicas espectroscópicas não lineares, tanto no domínio do tempo quanto no domínio da frequência. Para fornecer uma base adequada que permita entender os experimentos feitos nessa tese, os princípios físicos das espectroscopias ópticas não lineares são apresentados. Inicialmente é apresentada uma descrição da função resposta não linear no domínio do tempo. A evolução temporal da polarização óptica, que gera o sinal espectroscópico, é descrita em detalhes usando uma teoria de perturbação diagramática. Técnicas ópticas não lineares são apresentadas, tais como eco de fótons, bombeamento-e-sonda e hole burning, assim como o comportamento dinâmico de um material pode ser interpretado a partir do sinal gerado. A técnica de mistura degenerada de quatro ondas com luz incoerente foi usada para investigar, pela primeira vez, o defasamento ultrarrápido de éxcitons em uma vitrocerâmica contendo nanocristais de niobato de sódio. O tempo de defasamento medido (T2 = 20 fs) indica qu empregada para investigar processos de transferência de carga em colóides com nanopartículas de TiO2 e rodamina 6G. O comportamento do sinal de depleção transiente é comparado com o observado para a rodamina livre suspensa em etanol. A análise dos resultados permitiu atribuir o comportamento de depleção à transferência de carga de estados excitados termalizados das moléculas de corante para a banda de condução do semicondutor e a transferência no sentido inverso do semicondutor para as moléculas. / The main objective of this work was the investigation of ultrafast optical phenomena in selected nanostructured systems employing different nonlinear spectroscopic techniques, either in the time or the frequency domain. To provide an appropriate background to understand the performed experiments the principles of nonlinear optical spectroscopies are presented. Initially a description of the nonlinear optical response function in the time domain is given. The time evolution of the optical polarization, that gives rise to the spectroscopic signal, is described in detail using a diagrammatic perturbation theory. Nonlinear optical techniques are discussed such as photon echoes, pump-and-probe and hole-burning, as well as how the dynamical behavior of a material can be interpreted from the generated signals. The degenerate four-wave mixing technique with incoherent light was used to investigate for the first time the ultrafast dephasing of excitons in a glass-ceramic containing sodium niobate nanocrystals. The short dephasing time measured (T2 = 20 fs) indicates that different dephasing channels contribute for the excitonic dephasing, namely: electron-electron scattering, electron-phonon coupling and fast trapping of electrons in defects on the nanocrystals interface. Low-temperature luminescence experiments were also performed to measure excitonic and trap states lifetimes. The persistent spectral holeburning technique was applied to measure localized surface plasmons dephasing times in colloidal silver nanoparticles capped with different stabilizing molecules. The dependence of T2 with three different stabilizers was demonstrated and theoretically analyzed. The results show that the dephasing times are shorter than the theoretically calculated T2 using the bulk dielectric functions of the metal. This discrepancy is attributed to changes in the electronic density of states at the nanoparticles interface caused by the presence of the stabilizers. Ab-initio calculations based on the Density Functional Theory were performed to further understand the interaction between the nanoparticles and stabilizing agents. The femtosecond transient absorption technique was employed to study the ultrafast dynamics of in-gap states in a glassceramics containing sodium niobate nanocrystals. Two main temporal components were found for the excited state absorption signal: a fast component, with decay time of ≈ 1 ps, and a slower component which is attributed to deep trap states. This slower component is responsible for the excited state absorption contribution in optical limiting experiments previously reported in the literature. The dynamics of the optical limiting in this sample was also studied, in the millisecond range, exciting the sample with a train of femtosecond pulses. The optical limiting behavior reflects the dynamics of population in the excited and trap states and this dynamics was modeled using rate equations for the electronic states’ populations. Finally, the pump-andprobe transient absorption technique was employed to investigate charge-transfer processes in colloids with rhodamine 6G and TiO2 nanoparticles. The transient bleaching signal behavior is compared with the one observed for unlinked rhodamine 6G dissolved in ethanol. The analysis of the results allowed the attribution of the bleaching behavior to charge-transfer from thermalized excited states of the dye molecules to the semiconductor conduction band and to the back charge-transfer from the semiconductor to the molecules.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Hybrid nanostructures which integrate two or more technologically interesting physical properties are fundamental for developing new generations of electronic devices. Exhibiting at least two coupled ferroic orders, multiferroics are an outstanding class of multifunctional materials. Compounds which present coupling between ferromagnetism and ferroelectricity are specially interesting. Although natural multiferroics are rarely found, the possibility of obtaining strain-mediated magnetoelectric coupling in composite structures, by integrating magnetostrictive and piezoelectric layers, paves the way to control electric properties by applying magnetic field or to the electric control of magnetism. Nevertheless, most scientific efforts have been on monophasic compounds or bulk composites. Considering the incorporation of magnetoelectric nanostructures in devices, expanding the scope of the magnetoelectric effect and targetting it to different kinds of applications is needed. Besides new characterization techniques, seeking new alternative materials to the lead-based piezoelectrics or oxide-based magnetostrictives is necessary. Recently, a few works using semiconductors such as ZnO and AlN, or amorphous magnetic alloys such as those based on Co, Fe and Ni, have been reported. In spite of not presenting remarkable piezoelectric and magnetostrictive effects, the features of such materials are promising for high frequency applications, for instance. Considering these issues, four independent surveys are presented. Firstly, the origin of the coupling, latest advances and current scenario of the field are reviewed. Then magnetostriction measurements in thin films are addressed by employing a direct technique based on the cantilever-capacitance method. The goals are to study magnetoelastic properties of some materials whose magnetostriction are not found very often in literature, and to check the reliability of this technique for investigating thin films. In this sense, measurements of some amorphous magnetic alloys mainly based on Co, Fe and Ni are performed. Most samples presents larger magnetoelastic response for magnetic field applied along the magnetization easy axis, as opposed to the theoretically expected. Two investigations on aluminum nitride thin films are reported. Firstly, the growth of AlN films onto several different substrates and buffer layers is studied. Films grown onto glass and polyimide show excellent structural properties for eletromechanical systems and flexible electronics applications. Samples with low residual stress on silicon substrates, suitable for incorporating in existing technologies, are obtained. Secondly, bilayers composed by AlN and ferromagnetic films are investigated. In addition to the structural and morphological properties of the AlN films which are checked, the magnetic characterization of the structures also contributes to design multilayers for exploring the magnetoelectric effect. Finally, problems involving electric fields in scanning probe microscopies are adressed. Surface images of AlN piezoelectric films are systematically acquired. Among other major observations, the possibility of getting reliable piezoresponse images of strongly polarized areas as well as of visualizing ferroelastic domains, is demonstrated. Furthermore, a new microscopy for investigating a sample s ferro and piezoelectric properties is proposed, exploring the direct piezoelectric effect. By utilizing acoustic excitation and electrical detection, the potency of this technique is illustrated with measurements on quartz and AlN surfaces. / Nanoestruturas híbridas, integrando duas ou mais propriedades físicas de grande interesse tecnológico, são fundamentais para o desenvolvimento de novas gerações de dispositivos eletrônicos. Uma classe interessante de materiais multifuncionais são os multiferróicos, que exibem pelo menos duas ordens ferróicas acopladas. Dentre eles, os que apresentam acoplamento entre ferromagnetismo e ferroeletricidade despertam interesse especial. Apesar de serem raros de ocorrer naturalmente, a possibilidade de gerar efeito magnetoelétrico em estruturas compósitas, intermediado pela deformação elástica entre camadas magnetostrictivas e piezoelétricas, abre caminho para que seja possível controlar propriedades elétricas aplicando-se campo magnético, ou propriedades magnéticas aplicando-se campo elétrico. Todavia, a maior parte das pesquisas atuais ainda envolve compostos monofásicos ou compósitos em forma massiva. Tendo em vista a incorporação de nanoestruturas magnetoelétricas em dispositivos, é fundamental ampliar a abrangência do efeito magnetoelétrico e direcioná-lo para diferentes tipos de aplicações. Para isto, além de novas técnicas de caracterização, é necessário buscar-se materiais alternativos aos tradicionais piezoelétricos baseados em chumbo e magnetostrictivos baseados em óxidos. Recentemente tem-se encontrado trabalhos pontuais onde são utilizados piezoelétricos semicondutores como ZnO e AlN, e ligas magnéticas amorfas como as baseadas em Co, Fe e Ni. Mesmo sem apresentar efeitos piezoelétrico e magnetostrictivo com magnitudes notáveis, as características destes materiais são promissoras para aplicações envolvendo altas frequências, por exemplo. Neste necessário, são apresentados quatro estudos independentes entre si. Primeiramente, é realizada uma revisão sobre a origem do acoplamento, os últimos avanços e o panorama atual das pesquisas na área. Em seguida, através de uma técnica direta baseada no método do cantiléver-capacitância, aborda-se o problema das medidas de magnetostricção em amostras na forma de filmes finos. Os objetivos são estudar as propriedades magnetoelásticas em alguns materiais que não são frequentemente abordados pela literatura, e avaliar a potencialidade da técnica para a análise de filmes finos. Para isto, são realizadas medidas principalmente em ligas ferromagnéticas amorfas baseadas em Co, Fe e Ni. Para a maioria das amostras analisadas, a resposta magnetoelástica é maior quando o campo magnético é aplicado na direção do eixo de fácil magnetização, de forma contrária à esperada teoricamente. São apresentadas duas investigações envolvendo filmes finos de nitreto de alumínio. Primeiro é estudado o crescimento de filmes de AlN sobre vários substratos e camadas semente. Filmes crescidos sobre vidro e poliimida apresentam excelentes propriedades estruturais para aplicações em sistemas eletromecânicos e eletrônica flexível. Amostras obtidas com baixos valores de tensão residual, sobre substratos de silício, são interessantes para incorporação em tecnologias existentes. Segundo, são investigadas bicamadas de AlN com filmes ferromagnéticos. Além das propriedades estruturais e morfológicas dos filmes de AlN, a análise das características magnéticas das estruturas contribui para o design de multicamadas que exploram o efeito magnetoelétrico. Finalmente, são abordados problemas em medidas de microscopias de varredura por sonda envolvendo campos elétricos. Imagens da superfície de filmes piezoelétricos de AlN foram coletadas sistematicamente. Entre outras observações importantes, demonstra-se que é possível adquirir imagens confiáveis de piezo-resposta em regiões fortemente polarizadas, e visualizar a formação de domínios ferroelásticos. Também é proposta uma nova técnica de microscopia, para investigar as propriedades ferro e piezoelétricas de uma amostra, explorando o efeito piezoelétrico direto. Utilizando excitação acústica e detecção elétrica, o potencial da nova técnica é demonstrado com imagens de superfícies cristalinas de quartzo e AlN.