Episódios de contaminação envolvendo hidrocarbonetos de petróleo são relatados com bastante freqüência, principalmente em função dos acidentes envolvendo transporte e estocagem de combustíveis, dentre os quais se destacam o benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno (BTEX). Assim, não é surpreendente o grande número de trabalhos, atualmente disponíveis, relacionados à remediação de águas subterrâneas. Entretanto, é conhecido que a total mineralização de benzeno, na maioria das tecnologias utilizadas para remediação de solos e águas subterrâneas, não ocorre totalmente podendo formar compostos fenólicos altamente tóxicos. Por este motivo, este trabalho teve por finalidade a análise dos subprodutos formados a partir da degradação do benzeno, que são eles: hidroquinona, resorcinol, catecol, fenol, p-benzoquinona. Para este propósito, os compostos fenólicos formados foram medidos utilizando um eletrodo de carbono vítreo modificado com filme de nanotubos de carbono e ftalocianinas metalicas. Os compostos fenólicos também foram analisados por cromatografia liquida de alta eficiência com detector espectrofotométrico, espectrometria no UV/Visível. Os sensores eletroquímicos propostos mostraram-se altamente eletrocatalíticos e sensíveis na determinação dos derivados da oxidação do benzeno, obtendo-se um limite de detecção de 4,54 μmol L-1 para a hidroquinona, de 1,63 μmol L-1 para o resorcinol, 0,14 μmol L-1 para o catecol, 4,19 μmol L-1 para o fenol e 1,78 μmol L-1 para a p-benzoquinona. Observa-se que existem algumas diferenças nos limites de detecção para cada composto fenólico estudado e que o eletrodo GC/MWCNT/CoPc apresentou menores limites de detecção para o catecol, resorcinol e p-benzoquinona podendo analisar predominantemente esses compostos fenólicos a partir da eletro-oxidação do benzeno. A metodologia proposta comparada com os métodos oficiais de análise e foi observado que os sensores atingem os limites mínimos necessários de detecção, demonstrando que sensores eletroquímicos baseados em CNTs tornam-se uma alternativa no desenvolvimento de metodologias altamente sensíveis, rápidas e de baixo custo. / Contamination episodes involving petroleum hydrocarbons are reported quite frequently, mainly because of accidents involving transportation and storage of fuels, among which stand out as benzene, toluene, ethylbenzene and xylene (BTEX). Thus, it is not surprising the large number of papers currently available relating to remediation of groundwater. However, it is known that the complete mineralization of benzene, most of the technologies used for remediation of soil and groundwater, it doesn\'t occur and it can form highly toxic phenolic compounds. For this reason, this paper aims to analyze the products formed from the degradation of benzene, which are: hydroquinone, resorcinol, catechol, phenol, p-benzoquinone. For this purpose, the phenolic compounds formed were measured using a glassy carbon electrode modified with a film of carbon nanotubes and metallic phthalocyanines. Phenolic compounds were also analyzed by high performance liquid chromatography with UV detection, spectroscopy in UV / Visible. The proposed electrochemical sensors were highly sensitive and the electrocatalytic determination of the oxidation of benzene derivatives, obtaining a detection limit of 4.54 μmol L-1 for hydroquinone, 1.63 μmol L-1 for resorcinol , 0.14 μmol L-1 for catechol, 4.19 μmol L-1 for phenol and 1.78 μmol L-1 for p-benzoquinone. It is observed that there are some differences in detection limits for each phenolic compound studied and the electrode GC/MWCNT/CoPc had lower detection limits for catechol, resorcinol and p-benzoquinone can analyze these phenolic compounds predominantly from the electro- oxidation of benzene. The proposed methodology was compared with the official methods of analysis and it was observed that the sensors reach the required minimum limits of detection, demonstrating that electrochemical sensors based on CNTs become an alternative for the development of high sensitivity, rapid and low-cost. methodologies.

Desenvolveu-se neste trabalho um procedimento para incorporação de nanotubos de carbono (NTC) em uma resina fenol / epóxi a ser utilizado como matriz de um compósito de fibra de carbono. Realizando para tal, a oxidação dos NTC com o uso de micro-ondas e sua funcionalização com 3-amino-propil-tri-etoxi-silano, usado com agente de acoplamento entre a resina e o NTC. Após o processamento, como resultado da adição dos NTC na resina, obteve-se um aumento na sua temperatura de transição vítrea e uma melhora no limite de resistência à flexão e impacto. No material compósito fibra de carbono, obtido por laminação manual, onde a resina fenol / epóxi mais NTC foi usada como matriz, obteve-se o aumento do limite de resistência à tração e ao impacto, confirmado por uma análise de variância com 95% de confiança, mostrando a eficácia no tratamento dos NTC. / This work has developed a procedure for incorporating carbon nanotubes (CNT) on a phenol / epoxy matrix to be used as a carbon fiber composite. Performing for such oxidation of the NTC with the use of microwaves and their functionalization with 3- aminopropyl-triethoxysilane, a coupling agent used between the resin and CNT. After processing, as a result of the addition of CNT, the resin obtained an increase in the glass transition temperature and an improvement in flexural strength and impact resistence. In the carbon fiber composite, hand lay-up prepared, where the phenol / epoxy and CNT was used as a matrix, we obtained the increase in the limit of tensile strength and impact resistance, confirmed by an analysis of variance with 95% confidence, showing efficacy in the treatment of CNT.

Desenvolveu-se neste trabalho um procedimento para incorporação de nanotubos de carbono (NTC) em uma resina fenol / epóxi a ser utilizado como matriz de um compósito de fibra de carbono. Realizando para tal, a oxidação dos NTC com o uso de micro-ondas e sua funcionalização com 3-amino-propil-tri-etoxi-silano, usado com agente de acoplamento entre a resina e o NTC. Após o processamento, como resultado da adição dos NTC na resina, obteve-se um aumento na sua temperatura de transição vítrea e uma melhora no limite de resistência à flexão e impacto. No material compósito fibra de carbono, obtido por laminação manual, onde a resina fenol / epóxi mais NTC foi usada como matriz, obteve-se o aumento do limite de resistência à tração e ao impacto, confirmado por uma análise de variância com 95% de confiança, mostrando a eficácia no tratamento dos NTC. / This work has developed a procedure for incorporating carbon nanotubes (CNT) on a phenol / epoxy matrix to be used as a carbon fiber composite. Performing for such oxidation of the NTC with the use of microwaves and their functionalization with 3- aminopropyl-triethoxysilane, a coupling agent used between the resin and CNT. After processing, as a result of the addition of CNT, the resin obtained an increase in the glass transition temperature and an improvement in flexural strength and impact resistence. In the carbon fiber composite, hand lay-up prepared, where the phenol / epoxy and CNT was used as a matrix, we obtained the increase in the limit of tensile strength and impact resistance, confirmed by an analysis of variance with 95% confidence, showing efficacy in the treatment of CNT.

Episódios de contaminação envolvendo hidrocarbonetos de petróleo são relatados com bastante freqüência, principalmente em função dos acidentes envolvendo transporte e estocagem de combustíveis, dentre os quais se destacam o benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno (BTEX). Assim, não é surpreendente o grande número de trabalhos, atualmente disponíveis, relacionados à remediação de águas subterrâneas. Entretanto, é conhecido que a total mineralização de benzeno, na maioria das tecnologias utilizadas para remediação de solos e águas subterrâneas, não ocorre totalmente podendo formar compostos fenólicos altamente tóxicos. Por este motivo, este trabalho teve por finalidade a análise dos subprodutos formados a partir da degradação do benzeno, que são eles: hidroquinona, resorcinol, catecol, fenol, p-benzoquinona. Para este propósito, os compostos fenólicos formados foram medidos utilizando um eletrodo de carbono vítreo modificado com filme de nanotubos de carbono e ftalocianinas metalicas. Os compostos fenólicos também foram analisados por cromatografia liquida de alta eficiência com detector espectrofotométrico, espectrometria no UV/Visível. Os sensores eletroquímicos propostos mostraram-se altamente eletrocatalíticos e sensíveis na determinação dos derivados da oxidação do benzeno, obtendo-se um limite de detecção de 4,54 μmol L-1 para a hidroquinona, de 1,63 μmol L-1 para o resorcinol, 0,14 μmol L-1 para o catecol, 4,19 μmol L-1 para o fenol e 1,78 μmol L-1 para a p-benzoquinona. Observa-se que existem algumas diferenças nos limites de detecção para cada composto fenólico estudado e que o eletrodo GC/MWCNT/CoPc apresentou menores limites de detecção para o catecol, resorcinol e p-benzoquinona podendo analisar predominantemente esses compostos fenólicos a partir da eletro-oxidação do benzeno. A metodologia proposta comparada com os métodos oficiais de análise e foi observado que os sensores atingem os limites mínimos necessários de detecção, demonstrando que sensores eletroquímicos baseados em CNTs tornam-se uma alternativa no desenvolvimento de metodologias altamente sensíveis, rápidas e de baixo custo. / Contamination episodes involving petroleum hydrocarbons are reported quite frequently, mainly because of accidents involving transportation and storage of fuels, among which stand out as benzene, toluene, ethylbenzene and xylene (BTEX). Thus, it is not surprising the large number of papers currently available relating to remediation of groundwater. However, it is known that the complete mineralization of benzene, most of the technologies used for remediation of soil and groundwater, it doesn\'t occur and it can form highly toxic phenolic compounds. For this reason, this paper aims to analyze the products formed from the degradation of benzene, which are: hydroquinone, resorcinol, catechol, phenol, p-benzoquinone. For this purpose, the phenolic compounds formed were measured using a glassy carbon electrode modified with a film of carbon nanotubes and metallic phthalocyanines. Phenolic compounds were also analyzed by high performance liquid chromatography with UV detection, spectroscopy in UV / Visible. The proposed electrochemical sensors were highly sensitive and the electrocatalytic determination of the oxidation of benzene derivatives, obtaining a detection limit of 4.54 μmol L-1 for hydroquinone, 1.63 μmol L-1 for resorcinol , 0.14 μmol L-1 for catechol, 4.19 μmol L-1 for phenol and 1.78 μmol L-1 for p-benzoquinone. It is observed that there are some differences in detection limits for each phenolic compound studied and the electrode GC/MWCNT/CoPc had lower detection limits for catechol, resorcinol and p-benzoquinone can analyze these phenolic compounds predominantly from the electro- oxidation of benzene. The proposed methodology was compared with the official methods of analysis and it was observed that the sensors reach the required minimum limits of detection, demonstrating that electrochemical sensors based on CNTs become an alternative for the development of high sensitivity, rapid and low-cost. methodologies.

VERÇOSA, Daniel Gomes. Torção natural em nanotubos de carbono de parede simples. 2012. 80 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-16T21:41:19Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_dgvercosa.pdf: 3436247 bytes, checksum: 0a1188195cc191e1fbc8767d711104c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-21T20:37:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_dgvercosa.pdf: 3436247 bytes, checksum: 0a1188195cc191e1fbc8767d711104c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-21T20:37:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_dgvercosa.pdf: 3436247 bytes, checksum: 0a1188195cc191e1fbc8767d711104c7 (MD5) Previous issue date: 2012 / A mais recente revolução tecnológica vem surgindo através de avanços na área da nanotecnologia, onde se destacam materiais nanométricos como os nanotubos de carbono de parede simples (SWNTs). Esse novo material, descoberto em 1993, têm gerado grande interesse acadêmico e industrial devido às suas propriedades físicas únicas. Trabalhos recentes indicam que essas propriedades são extremamente sensíveis a diversos tipos de deformação estruturais, como aquelas de natureza axial, radial e torcional. Neste trabalho estudamos teoricamente como a estrutura eletrônica dos SWNTs, e consequentemente suas propriedades, reagem à presença de torção. Utilizamos o modelo Tight-Biding estendido (ETB) para calcular a estrutura de bandas dos tubos. A simulação de torção é feita a partir de vínculos específicos que altera a componente angular dos vetores primitivos da rede do grafeno. Para obtermos a configuração mais estável dos SWNTs, utilizamos um método denominado gradiente simples modificado de modo a minimizarmos sua energia total. Foi observado que nanotubos quirais apresentam um valor de torção diferente de zero, denominada torção natural, no seu estado fundamental. Essa torção decresce, de forma universal, com o inverso do cubo do diâmetro. Por sua vez, a dependência da torção natural com o ângulo quiral varia de acordo com a metalicidade do SWNT. As energias de transição ótica para o tubo naturalmente torcionado e não torcionado são comparadas, sendo observado variações de até 50% no minigap de tubos metálicos. Por fim, discutimos quais as possíveis implicações da presença da torção natural na ciência por trás dessa nanoestrutura de carbono.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 10643873 bytes, checksum: 81e90e644eae7a4b72cfe4d225c4e791 (MD5) Previous issue date: 2013-09-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work, we have performed first-principles calculations studie the energetic and stability and electronic structure of BxCyNz nanotubes and nanoribbons through the use of calculations based on Density Functional Theory implemented in the SIESTA code. Firstly we have considered zigzag and armchair carbon nanotubes. Then, we have substituted carbon atoms by boron and nitrogen atoms; therefore it is generated island of BN in carbon nanotube. It is found that BN island induces modifications on the electronic structure of such nanotubes, which can induced an opening or closing in the energy gap, depending on chirality, number of rings and diameter of these nanotubes. In addition, it is shown that the spin polarization of BC2N nanoribbons depends on both widths and configurations of such nanostructures. It is also seen that zigzag and armchair BC2N nanoribbons present a gap energy that strongly depends on width of nanoribbons. In addition, a magnetic behavior is observed for the zigzag structures for all widths considered as the armchair show no magnetization. / Neste trabalho realizamos um estudo ab-initio da estabilidade energética e da estrutura eletrônica de nanotubos e nanofitas BxCyNz através do uso de cálculos baseados na Teoria do Funcional da Densidade implementado no código SIESTA. Primeiramente consideramos o nanotubo de carbono zigzag e armchair puro, e fomos adicionando um anel de BN até a quantidade de dez anéis. Em seguida, partimos do nanotubo de carbono com um anel de BN, e fizemos um estudo em função do diâmetro. Encontramos que a presença do anel de BN pode interferir nas propriedades eletrônicas dos nanotubos, podendo provocar abertura ou o fechamento do gap, de acordo com a quiralidade, o número de anéis e o diâmetro do nanotubo. Além da estabilidade e da estrutura eletrônica, também estudamos as propriedades magnéticas de fitas BC2N saturadas com hidrogênio, com diferentes larguras e configurações. Em particular, para BC2N compostas por ilhas de nitreto de boro rodeadas por átomos de carbono com bordas zigzag e armchair. Foi visto que fitas BC2N zigzag e armchair podem ter um pequeno gap semicondutor ou ser metálica dependendo da largura da fita. Além disso, um comportamento magnético é observado para as estruturas zigzag, para todas as larguras consideradas, enquanto as armchair não mostram qualquer magnetização.

Submitted by Naiara Letícia Marana null (namarana@fc.unesp.br) on 2017-06-23T18:05:03Z No. of bitstreams: 1 Marana_Naiara_Letícia_Tese.pdf: 4675285 bytes, checksum: acbe2527f22092d1278a0801ad362524 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-06-28T16:26:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marana_nl_dr_bauru.pdf: 4675285 bytes, checksum: acbe2527f22092d1278a0801ad362524 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-28T16:26:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marana_nl_dr_bauru.pdf: 4675285 bytes, checksum: acbe2527f22092d1278a0801ad362524 (MD5) Previous issue date: 2017-04-25 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A química computacional tem se mostrado uma ferramenta muito útil no meio científico e tem sido cada vez mais utilizada na pesquisa de novos materiais. Dentre os muitos sistemas estudados com o auxílio da química computacional, destaca-se o óxido de zinco (ZnO), muito utilizado em diversos dispositivos eletrônicos tais como, sensores, células solares, diodos de emissão de luz UV e diodos a laser. À temperatura e pressão ambientes, a estrutura cristalina mais estável do ZnO é hexagonal do tipo wurtzita, na qual os átomos de zinco estão coordenados a quatro átomos de oxigênio. Devido a coordenação tetraédrica e falta de centro de simetria dessa estrutura, o ZnO apresenta propriedades piezoelétricas podendo ser aplicado em sensores piezoelétricos, por exemplo. Atualmente, existem muitos trabalhos científicos relacionados com o ZnO, porém o número de trabalhos teóricos em relação aos trabalhos experimentais ainda é pequeno. Neste sentido, este projeto teve como objetivo a análise das propriedades do ZnO em três morfologias diferentes, bulk, superfícies e nanotubos, aplicando as principais técnicas de modelagem computacional aplicada ao estado sólido tais como escolha do funcional de densidade e funções de base, otimização da geometria, dopagem por substituição de átomos, cálculo de constantes elásticas e piezoelétricas, simulação de pressão hidrostática aplicada a célula unitária, secção do bulk para gerar superfícies, substituição de átomos para formar interfaces, nanotubos e adsorção de moléculas nos nanotubos. Os cálculos foram realizados aplicando-se a Teoria do Funcional de Densidade, com o auxilio do programa CRYSTAL14, utilizando o funcional híbrido B3LYP, com o conjunto de funções de base all-electron. A metodologia aplicada conserva a periodicidade dos sistemas cristalinos (1D para nanotubos, 2D para superfícies ou 3D para bulk), em que os blocos de construção são compostos por células unitárias e podem ser replicados pelo operador de simetria. As análises topológicas foram realizadas aplicando-se a Teoria Quântica de átomos em Moléculas de Bader. Após a escolha do nível de teoria, as propriedades estruturais, eletrônicas, vibracionais, topológicas e constantes elásticas e piezoelétricas foram analisadas para o bulk. Partindo da estrutura otimizada, os átomos de zinco foram substituídos por Mn2+ e Al3+, simulando sistemas dopados. Paralelamente, foi realizado o estudo do comportamento das constantes elásticas e piezoelétricas em função da variação de pressão hidrostática, que mostrou a resposta piezoelétrica do ZnO aumenta em função da pressão. Após o estudo do bulk, as superfícies (101 ̅0), (112 ̅0) e (0001) foram analisadas e estudadas através de sua energia superficial, propriedades estruturais, eletrônicas e topológicas. A partir da monocamada da superfície (0001), os nanotubos armchair, zigzag e quiral foram gerados e estudados de acordo com sua obtenção, estabilidade e diferentes propriedades. A adsorção de moléculas de NH3 à parede dos nanotubos armchair e zigzag foi estudada onde foram investigadas as alterações nas propriedades decorrentes da adsorção, mostrando que os nanotubos de ZnO são possíveis de serem aplicados em sensores de gás amônia. Por fim, o estudo de sistemas com interface ZnO/GaN foram estudadas para as superfícies (101 ̅0) e (112 ̅0) e nanotubos armchair e zigzag. Ao final, concluiu-se que os sistemas de interface podem ser aplicados em LEDs, por exemplo, pois o controle de espessura e material pertencente à camada externa da interface leva a diferentes emissões no espectro eletromagnético, indo do UVA ao Verde. Com este estudo, pretendeu-se investigar o máximo das três morfologias do ZnO na fase wurtzita e sugerir algumas possíveis aplicações. / Computational chemistry has proved to be a very useful tool in the scientific field and has been increasingly used in the research of new materials. Among the many systems studied with the aid of computational chemistry, we highlight zinc oxide (ZnO), widely used in many electronic devices such as sensors, solar cells, UV light emitting diodes and laser diodes. At room temperature and pressure, the most stable crystalline structure of ZnO is hexagonal of the wurtzite type, in which the zinc atoms are coordinated to four oxygen atoms. Due to the tetrahedral coordination and lack of center of symmetry of this structure, the ZnO presents piezoelectric properties and can be applied in piezoelectric sensors, for example. Currently, there are many papers related to ZnO, however the number of theoretical articles in relation to the experimental works are still small. In this sense, this project aimed the analysis of ZnO properties in three different morphologies, bulk, surfaces and nanotubes, applying the main techniques of computational modeling to solid state such as the choice of density functional and basic functions, optimization of geometry, doping by atom replacement, calculation of elastic and piezoelectric constants, hydrostatic pressure simulation applied to unit cell, bulk section to generate surfaces, replacement of atoms to form interfaces, nanotubes and adsorption of molecules in nanotubes. The calculations were performed applying the Density Functional Theory, with the help of the CRYSTAL14 program, using the hybrid function B3LYP, with the set of all-electron base functions. The applied methodology preserves the periodicity of the crystalline systems (1D for nanotubes, 2D for surfaces or 3D for bulk), in which the building blocks are composed of unit cells and can be replicated by the symmetry operator. The topological reviews were performed applying the Quantum Theory of atoms in Bader's Molecules. After choosing the level of theory, the structural, electronic, vibrational, topological and elastic and piezoelectric constants were analyzed for bulk. From the optimized structure, the zinc atoms were replaced by Mn2+ and Al3+, simulating doped systems. In parallel, a study of the behavior of the elastic and piezoelectric constants was conducted due to the hydrostatic pressure variation, which showed that the piezoelectric response of ZnO increases according to the pressure. After the bulk study, the surfaces (101 ̅0), (112 ̅0) and (0001) were analyzed and studied through their surface energy, structural, electronic and topological properties. From the surface monolayer (0001), the armchair, zigzag and chiral nanotubes were generated and studied according to their obtainment, stability and different properties. The adsorption of NH3 molecules to the wall of the armchair and zigzag nanotubes was studied and an investigation of the changes in the adsorption properties was carried out, showing that ZnO nanotubes are possible to be applied in ammonia gas sensors. Finally, the study of systems with ZnO/GaN interface was conducted for the surfaces (101 ̅0) and (112 ̅0), and armchair and zigzag nanotubes. At the end, it was concluded that the interface systems can be applied in LEDs, for example, because the control of thickness and material belonging to the outer layer of the interface leads to different emissions in the electromagnetic spectrum, going from UVA to green. This study aimed to investigate the maximum of three ZnO morphologies in the wurtzite phase and to suggest some possible applications. / FAPESP: 2013/19713-7 / FAPESP: 2016/07954-8

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:54:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5239_1.pdf: 8842795 bytes, checksum: 5f857757d3d05774891768c2acb67ae4 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / A interação do nanoporo protéico (canal iônico) formado pela α-hemolisina (α-HL) em suporte lipídico plano (membrana) com polímeros do etilenoglicol foi investigada sob dois aspectos: i) entender as bases físico-químicas do processo de transporte destas moléculas orgânicas via poros nanoscópicos e, ii) examinar a viabilidade do emprego do poro nanoscópico como elemento sensor, para detecção estocástica e monitoramento em tempo real de compostos orgânicos em sistemas aquosos. A escolha de duas formas de um mesmo polímero deve-se ao fato de que apesar deles serem quimicamente semelhantes e estáveis, geram estruturas com massa e configurações moleculares diferentes: circular, o éter de coroa (1,4,7,10,13,16-hexaciclooctano, 264 Da), e linear, polietilenoglicóis (PEGs, 200 a 3000 Da). A repulsão entrópica é o principal fator determinante da interação entre o nanoporo e estas moléculas em concentrações de KCl menores que 1 M. O aumento na concentração de KCl até 4 M, aumenta fortemente a força de interação entre o nanoporo e o polímero, tornando-a maior que a repulsão entrópica. O potencial transmembrana, a estrutura e a massa molecular do polímero também influem fortemente nesta interação. A presença destas moléculas orgânicas no lume aquoso do canal manifesta-se por decréscimo na condutância iônica média do nanoporo, e aumento no ruído de corrente iônica. Para o éter de coroa (264 Da) e PEGs com massas moleculares (200-400 Da) semelhantes, o ruído branco até 1 kHz, indica um rápido intercâmbio destas moléculas entre o canal e a solução banhante da membrana. Todavia contrariamente aos PEGs (200-400 Da), a redução de condutância (indicativo do particionamento do éter de coroa no canal), e a intensificação do ruído de corrente (relativo à dinâmica do polímero no nanoporo) dependem fortemente e de forma não monotônica do potencial transmembrana, demonstrando que o éter de coroa atua formando complexo com K+, enquanto que os PEGs menores, são neutros. Considerando o fenômeno de ocupação do canal pelo éter de coroa, descrito por um modelo Markoviano de dois estados, determinamos que o seu tempo de permanência no interior do canal, é máximo (~3 μs), na mesma voltagem (100 mV) em que ocorre a maior redução da condutância iônica. Por outro lado, PEGs de massa molecular maior (600, 1000, 1500, 2000 e 3000 Da) em concentrações salinas elevadas (>1 M KCl), interagem com o nanoporo, dependentemente do potencial transmembrana, indicando a presença de carga elétrica nas moléculas destes polímeros, nessas condições. Estas interações são muito mais fortes que àquelas observadas para o éter de coroa e PEGs de menor massa; conseqüentemente manifestam-se não só por aumento do ruído de corrente iônica, mas, principalmente, pela geração de assinaturas moleculares específicas, que correspondem a profundidade de bloqueio e o tempo de permanência de cada molécula do PEG, no lume aquoso do nanoporo. Os decréscimos nas condutâncias do canal (bloqueios) induzidos por PEGs foram praticamente proporcionais as variações na condutividade da solução salina banhante da membrana, indicando que a água no lume do poro nanoscópico e na solução banhante da membrana, se comporta de maneira similar, e que a presença do polímero reduz a condutividade em ambos os meios por um mesmo mecanismo. A interação entre os PEGs e o nanoporo depende da massa molecular do polímero. Em 4 M de KCl, o tempo de ocupação do poro aumentou de ~0.04 ms, na presença do PEG 600 Da, para ~270 ms, no caso do PEG 3000 Da (uma diferença de ~6000 vezes), enquanto que o coeficiente de partição aumentou em ~250 vezes. A energia de interação entre o nanoporo e os PEGs (≥1000 Da) foi estimada em ~0.13 kT por monômero do polímero. Deste modo altas concentrações de cloreto de potássio na solução banhante da membrana, aumenta a energia da interação das moléculas poliméricas com o nanoporo, criando as condições favoráveis para detecção estocástica de PEGs (600 a 3000 Da). Outrossim, a viabilização do sistema nanoporomembrana como elemento sensor para o desenvolvimento de biossensores estocásticos é possível, porém, estudos adicionais referentes à sua estabilização físico-química, aquisição e automação da análise de assinaturas digitais de corrente, são necessários

Submitted by Amauri Alves (amauri.alves@ufv.br) on 2015-11-04T11:59:25Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1259029 bytes, checksum: f58ecc9bd94860500a42f7572182e255 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-04T11:59:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1259029 bytes, checksum: f58ecc9bd94860500a42f7572182e255 (MD5) Previous issue date: 2015-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As infecções causadas pelos vírus dengue representam a principal arbovirose em nível mundial e são de grande importância para o nosso país. O controle desta doença se baseia na tentativa de eliminar os mosquitos transmissores, pois não existem vacinas disponíveis comercialmente para este vírus, o qual é representado por quatro sorotipos diferentes. Pesquisas recentes com desenvolvimento de vacinas contra a dengue têm explorado o uso de expressão de antígenos recombinantes em vetores de expressão, chamados vacinas de DNA. Recentemente tem sido estudado o uso de nanotubos de carbono para aplicações na área biológica, como transporte e disponibilização de drogas, proteínas e genes em células. No presente estudo foi utilizado um candidato vacinal de DNA tetravalente contra a dengue, o qual possui genes para a expressão do domínio III da proteína E dos quatro sorotipos do vírus. Foi feita a conjugação do mesmo com nanotubos de carbono de paredes múltiplas e foi verificado quanto a sua expressão tanto em cultura de células como em modelos animais, com avaliação do padrão de resposta imunológica gerado. Pelos resultados obtidos foi possível observar que o candidato vacinal de DNA tetravalente desenvolvido obteve uma resposta pouco satisfatória quando testado in vitro e in vivo, uma vez que o único resultado interessante foi com relação ao aumento de células B e a produção de citocinas pró-inflamatórias IFN- γ e IL-6. Além disso, foi demonstrado que a conjugação do candidato vacinal com o MWCNT não gerou aumento da resposta imune nos camundongos, sendo que o único resultado obtido foi um aumento de células B quando os camundongos foram tratados com esse composto. / Infections caused by dengue viruses are the main arbovirus infection worldwide and are of great importance for our country. Control of this disease is based on the attempt to eliminate the mosquitoes, because there are no commercially available vaccine for this virus, which is represented by four different serotypes. Recent research in development of vaccines against dengue have explored the use of recombinant expression vectors for expression of antigens, called DNA vaccines. Recently there has been studied the use of carbon nanotubes for applications in the biological field such as transportation and delivery of drugs, proteins and genes into cells. In the present study it was used a tetravalent DNA vaccine candidate against dengue, which has genes for the expression of domain III of the E protein of the four serotypes of the virus. The conjugation was performed with multi-walled carbon nanotubes and was checked for its expression in both cell culture and animal models, to evaluate the pattern of immune response generated. By the results, it was observed that the tetravalent DNA vaccine candidate obtained an unsatisfactory response when tested in vitro and in vivo, since the only interesting result was related to the increase of B cells and the production of the pro-inflammatory cytokines IFN-γ and IL-6. Furthermore, it was shown that the conjugation of the vaccine candidate with the MWCNT did not cause an increase of the immune response in mice and the only result was an increase of B cells when mice were treated with this compound.

Neste trabalho foram realizadas simulações computacionais para investigar as propriedades eletrônicas de nanossistemas baseados em nanotubos de carbono e grafeno por meio de cálculos de primeiros princípios. Um dos nanossistemas investigados é formado por um nanotubo de carbono acoplado a eletrodos de nanofios de paládio encapsulados. Foi mostrado que estados provenientes dos eletrodos interagem fortemente com os estados do nanotubo de carbono. Cálculos de transporte eletrônico foram realizados para investigar a potencialidade desse nanossistema em aplicações como transistor de efeito de campo. Foi mostrado que a intensidade da corrente elétrica desse nanossistema pode ser variada com o campo elétrico de gate. Outro trabalho desenvolvido no presente trabalho tem como base um nanossistema formado pelo grafeno depositado nos substratos SiO2 amorfo e h-BN. Foi determinada a energia de adsorção e a quantidade de carga transferida para investigar a influênicas desses substratos na adsorção da molécula de H2 pelo grafeno. Foi mostrado que a energia de adsorção da molécula de H2 adsorivda na interface grafeno/SiO2 amorfo é menor em comparação com o grafeno suspenso ou disposto sobre o substrato h-BN. Além disso, a adsorção do H2 nessa região resulta em uma transferência de carga de uma ordem de grandeza maior em comparação com a adsorção no grafeno suspenso, sendo observado um deslocamento do Cone de Dirac em relação ao nível de Fermi. Esse estudo poderá contribuir para a construção de futuros sensores de H2 à base de grafeno. / In this work, ab initio calculations were performed within DFT framework to analyse electronic properties of Carbon nanotubes and grapheme nano systems. In this work, computer simulations were performed to investigate the electronic properties of nanosystems based on carbon nanotubes and graphene within DFT framework. One of these systems studied is a Carbon nanotube semiconductor coupled to encapsulated leads of Pd nanowires. It has been shown that leads states interact strongly with the carbon nanotube states. Electronic transport calculations were performed to unfold new applications of this system, such as the field effect transistor. We noticed that charge current intensity can be tuned by electrical field. We also described the influence of amorphous SiO2 and h-BN, in H2 energy adsorption and charge transfer, where both materials are used as graphene substrates. It was shown that the latter adsorption energy in the graphene/Si02 is smaller than graphene/h-Bn and the graphene suspended itself. In fact this adsorption results in a charge transference one order greater than in the suspended graphene, which can be seen as a vertical shift of the Dirac Cone. This study may improve the construction of future H2 sensors based on graphene.