Os íons terras raras apresentam propriedades espectroscópicas diferenciadas e números de coordenação entre 6 e 12 e seu estado de oxidação mais comum é o íon trivalente. Apesar de esses íons apresentarem uma baixa intensidade de luminescência, em função de sua baixa absortividade molar, esses são capazes de formar complexo onde o ligante absorva luz e transfira para o centro metálico essa energia, fenômeno conhecido como efeito antena. Essas propriedades tornam os seus complexos alvos de estudos como marcadores em ensaios imunoluminescentes, aliado ao uso de nanopartículas poliméricas. Todos esses fatores podem ser utilizados para a montagem de uma metodologia para o diagnóstico da doença de Chagas, doença tropical negligenciada, que apesar de seus mais de 100 anos após descoberta, ainda possui diversas questões em aberto e sem estudo aprofundado. Dessa maneira, propomo-nos a sintetizar e caracterizar nanopartículas de PHB misturadas aos complexos de terras raras, especificamente, complexos -dicetona - Tb3+ , Sm3+ , Gd3+, ou Eu3+. Pretende-se ligar essas nanopartículas a um espaçador como o glutaraldeído ou então diretamente a um anti-IgG humano e assim, num acoplamento antigeno-anticopo verificar sua emissão de luminescência para detecção de soro positivo para a doença. Dessa forma, obtém-se um biomarcador luminescente para diagnóstico da doença de Chagas. / The rare-earth ions exhibit different spectroscopic properties, coordination numbers between 6 and 12 and trivalent is its most common oxidation state. Despite these ions present low luminescence, due to their low molar absorptivity, they are capable of forming complexes where the ligand absorbs light and transfers this energy to the metal center, a phenomenon known as \"antenna effect\". These properties make their complexes object of studies as markers in fluoroimmunoassay allied to the use of polymeric nanoparticles. All these factors can be used for the assembly of a methodology for diagnosis of Chagas\' disease, a tropical overlooked disease, which despite its more than 100 years after discovering, still has several open issues and without thorough study. Thus, We propose to synthesize and characterize PHB nanoparticles labeled with the rare earth complexes, most specifically -diketone complexes - Tb3+ , Sm3+ , Gd3+, or Eu3+ as marker for biological targets. It\'s intended to link these nanoparticles to a glutaraldehyde as a spacer or directly to an anti-human IgG and thus, in a coupling antibody-antigen, verify its luminescence-emission for detecting positive serum sickness. Therefore, we have a luminescent biomarker for diagnosis of Chagas\' disease.

Zeólitas tipo Y contendo terras raras, RE,Ca/NaY (RE = La, Ce, Nd, Eu, Gd), foram preparadas a partir da forma NaY (razão Si/Al = 2,4 ) por trocas iônicas sucessivas com soluções de cloreto de cálcio e cloreto de terras raras, -através de refluxo; e subseqüente filtragem a vácuo, secagem e tratamento térmico sob fluxo de nitrogênio. Após o tratamento térmico, os Íons aquosos trivalentes de terras raras sofrem hidrólise, formando hidroxilas catiônicas do tipo [RE. OH]2+ e prótons H+, tornando-se localizados nas cavidades e canais da zeólita. O próton reage com o oxigênio da rede cristalina, originando centros ácidos muito fortes. O tipo específico de terra rara trocado ionicamente influencia a acidez total, força e distribuição dos sítios ativos na zeólita. As composições químicas das celas unitárias das amostras foram determinadas por espectrometria de emissão atômica por plasma de argônio induzido (ICP-AES). A cristalinidade, após troca iônica e tratamento térmico, foi confirmada por espectroscopia na região do infravermelho (FT-IR) e difração de raios-X. A microssimetria do íon európio na zeólita Eu,Ca/NaY foi investigada por espectroscopia eletrônica de emissão na região do visível, sob excitação de radiação ultravioleta (396 nm). As propriedades ácidas das amostras RE, Ca/NaY foram estudadas por termogravimetria (TG) e calorimetria exploratória diferencial (DSC), usando n-butilamina como molécula sonda. Por TG, foi investigada a acidez total das amostras; enquanto que por DSC, utilizando o modelo cinético de Borchardt & Daniels, foi investigada a força ácida relativa das amostras. A presença dos centros ácidos de Brönsted e Lewis foi determinada por espectroscopia na região do infravermelho (1700-1300 cm-1) , usando piridina como molécula sonda. A atividade catalítica e seletividade das amostras foram avaliadas na reação química modelo de alquilação de benzeno com a olefina linear 1-dodeceno para formação de alquilbenzeno linear. A reação foi estudada na fase líquida, em um microrreator de batelada, à temperatura de 80°C. 0s produtos monoalquilados e os isômeros lineares de 1-dodeceno foram determinados por cromatografia em fase gasosa e espectrometria de massa (GC-MS). / The Y zeolites containing calcium and rare earth polivalent cations, RE,Ca/NaY (RE = La, Ce, Nd, Eu, Gd), were prepared by ion exchange, refluxing the NaY zeolite (Si/Al = 2,4) with calcium chloride and rare earth chloride solutions, followed by thermal treatment under nitrogen flow. The trivalent hydrated rare earth ions undergo hydrolysis, forming [RE.OH]2+ cation hydroxyls and protons H+, which react with oxygen in the lattice, generating strong acid sites. The rare earth elements influence the total acidity, strength and distribution of the active sites in the zeolite. The unit cell chemical compositions of the samples were determined by Inductively Coupled Plasma / Atomic Emission spectroscopy (ICP/AES). The crystallinity was confirmed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and X-ray diffraction. The europium microsimetry in the Eu,Ca/NaY zeolite was investigated by emission electronic spectroscopy in the visible region, under ultra-violet excitation (396 nm). The acid properties of the RE,Ca/NaY samples were studied by Thermogravimetry (TG) and Differential Scanning Calorimetry (DSC), using n-butilamine as molecular probe. From TG curves, the total acidity was calculated, whereas the relative acid strength was determinated by DSC curves, using the Borchardt-Daniels kinetic model. The nature of Brönsted and Lewis acid sites was investigated by FT-IR, in the 1700 - 1300 cm-1 region, using pyridine as molecular probe. The catalytic activity and selectivity of the samples were evaluated on the alkylation of benzene with 1-dodecene model reaction, to form linear alkylbenzenes, in liquid phase, at 80°C using a bath reactor. The reactant conversion, extent of isomerization and product distribution were monitored by Gas Chromatography and Mass Spectrometry techniques (GC-MS).

Na década de 70 operou-se no IPEN/CNEN-SP uma instalação piloto para estudos do processamento de diferentes concentrados de tório obtidos do tratamento químico da monazita com intuito da obtenção de compostos de tório de pureza nuclear. Esta instalação passou a operar em escala industrial em 1985, gerando em torno de 25 toneladas de resíduo até meados de 2002, quando encerrou suas atividades. Este resíduo contendo tório e terras raras foi denominado Retoter (Resíduo de Tório e Terras Raras) e armazenado no galpão de Salvaguardas do IPEN. O presente trabalho estuda o tratamento deste resíduo, visando questões ambientais, radiológicas e tecnológicas. Estudaram-se dois processos cromatográficos para a separação do tório das terras raras. Um deles, a cromatografia de extração, onde o agente extrator fosfato de tri-n-butila foi suportado em resinas poliméricas Amberlite XAD16. O outro processo, estudado para fins comparativos, já que o material utilizado na cromatografia de extração é inédito no que diz respeito à separação do tório, foi a cromatografia de troca iônica utilizando resinas catiônicas fortes DOWEX 1-X8. Estudou-se, também, o processo cromatográfico de extração com o agente extrator DEHPA suportado em Amberlite XAD16 para o fracionamento, em grupos, dos elementos das terras raras. O tório foi separado com elevado grau de pureza para fins estratégicos e as terras raras recuperadas, livres de tório, foram testadas como catalisadores na reforma de etanol para a geração de hidrogênio, o qual é utilizado em células a combustível para a geração de energia elétrica. / In the 70s a pilot plant for studies of different concentrates processing obtained from the chemical processing of monazite was operated at IPEN / CNEN-SP, with a view to obtaining thorium of nuclear purity. This unity was operated on an industrial scale since 1985, generating around 25 metric tons of residue and was closed in 2002. This waste containing thorium and rare earths was named Retoter (Rejeito de Tório e Terras Raras, in portuguese) and stored in the IPEN Safeguards shed. This paper studies the treatment of the waste, aimed at environmental, radiological and technology. Were studied two cases for the chromatographic separation of thorium from rare earths. One of them was the chromatographic extraction, where the extracting agent tributyl phosphate was supported on polymeric resins Amberlite XAD16. The other method is studied for comparison purposes, since the material used in chromatographic extraction is unprecedented with regard to the separation of thorium, was the ion-exchange chromatography using DOWEX 1-X8 strong cationic resin. Was studied also the chromatographic process of extraction with the extracting agent DEHPA supported on Amberlite XAD16 for the fractionation in groups of rare earths elements. Thorium was separated with high purity for strategic purposes and rare earths recovered free from thorium, were tested as a catalyst for ethanol reforming to hydrogen obtaining which is used in fuel cells for power generation.

Este trabalho concentra-se na preparação e caracterizações estrutural e espectroscópica de materiais nanoestruturados à base de SiO2-Nb2O5 dopados e codopados com íons Er3+, Yb3+ e Eu3+ na forma de pós e guias de onda planares. Os nanocompósitos foram preparados através de uma nova rota sol-gel utilizando óxido de nióbio como precursor em substituição ao alcóxido de nióbio. A correlação estrutura propriedades luminescentes foi estudada por difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho, espectroscopia vibracional de espalhamento Raman, análise térmica, reflectância difusa e especular, espectroscopia de fotoluminescência e acoplamento M-line. Inicialmente foi avaliado a influência da concentração de nióbio nas propriedades estruturais e luminescentes de nanocompósitos (100-x)Si-xNb dopados e codopados com íons Er3+, Yb3+ e Eu3+ tratados termicamente a 900 °C por 3h. A cristalização do Nb2O5 foi dependente da concentração de Nb na matriz, com a distribuição dos íons lantanídeos preferencialmente no Nb2O5, afetando as propriedades luminescentes. Para os nanocompósitos codopados com íons Er3+ e Yb3+ foram obtidos valores de largura de banda a meia altura (FWHM) da ordem de 70 nm na região de 1550 nm e tempos de vida de até 5,2 ms. A emissão na região do visível, decorrente de processos de conversão ascendente, revelou-se dependente da concentração de nióbio. Foi verificada emissão preferencial na região do verde para menores concentrações de Nb. Enquanto que, para as maiores concentrações, processos de relaxação cruzada levaram a um aumento relativo na intensidade de emissão na região do vermelho. A eficiência quântica de emissão dos nanocompósitos (100-x)Si-xNb dopados com Eu3+ variou com o comprimento de onda de excitação, refletindo os diferentes sítios de simetria ocupados por este íons nesta estrutura complexa. A influência da temperatura de tratamento térmico no processo de cristalização do Nb2O5 em nanocompósitos 70Si:30Nb codopados com íons Er3+ e Yb3+ foi avaliada. Material amorfo foi obtido a 700 °C enquanto que a 900 e 1100 °C foram identificas as fases ortorrômbica (fase T) e monoclínica (fase M) do Nb2O5. Intensa emissão na região de 1550 nm com valores de FWHM de 52 e 67 nm e tempos de vida de 5,6 e 5,4 ms foram verificados a 700 e 900 °C sob excitação em 977 nm, respectivamente. Por fim, foram obtidos guias de onda planares com excelentes propriedades ópticas e com grande potencial de aplicação em dispositivos de amplificação óptica. Especificamente, materiais fotônicos com banda larga de emissão na região do infravermelho foram preparados, indicando fortemente a potencialidade para a aplicação em telecomunicações envolvendo não somente a banda C como também as bandas L e S em materiais contendo somente íons Er3+ como centros emissores. / This work focuses on the preparation and structural and spectroscopic characterization of nanostructured materials based on Er3+-, Yb3+-, and Eu3+-doped and co-doped SiO2-Nb2O5 as powders and planar waveguides. A new sol-gel route based on niobium oxide instead of niobium alkoxide was used to prepare the nanocomposites. X ray diffraction, transmission electron microscopy, Fourier-transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, TGA/DSC analysis, Diffuse and specular reflectance, photoluminescence spectroscopy, and M-line coupling helped to evaluate the correlation between structure and luminescent properties. Initially, the influence of the Nb content on the structural and luminescent properties of Er3+-, Yb3+-, and Eu3+-doped and co doped (100-x)Si-xNb nanocomposites annealed at 900 °C for 3 h was examined. Nb2O5 crystallization depended on the Nb content; with the lanthanide ions occupied the Nb2O5-rich environment preferentially, which affected the luminescent properties. For the Er3+/Yb3+ co-doped nanocomposites, the full width at half maximum (FWHM) and the lifetime values were as high as 70 nm and 5.2 ms, respectively. The visible emission originating from upconversion processes also depended on the Nb content. For lower Nb concentrations, emission occurred in the green region, whereas cross-relaxation led to emission in the red region for higher Nb concentrations. The emission quantum efficiency of the Eu3+- doped (100-x)Si-xNb nanocomposites changed with the excitation wavelength, showing that these ions occupied different symmetry sites. The effect of the annealing temperature on the Nb2O5 crystallization process was also assessed for the Er3+/Yb3+ co-doped 70Si:30Nb nanocomposites. An amorphous material emerged at 700 °C, whereas the orthorhombic (T-phase) and monoclinic (M-phase) Nb2O5 phases arose at 900 °C and 1100 °C. The nanocomposite emitted in the 1550 nm region under 977-nm excitation. FWHM values of 52 and 67 nm and lifetime values of 5.6 and 5.4 ms were verified at 700 °C and 900 °C, respectively. In conclusion, planar waveguides with excellent optical properties and potential use in optical amplification devices were achieved. More specifically, photonic materials exhibiting an NIR broadband emission were developed. These waveguides are potentially applicable in telecommunication, and materials containing only Er3+ as emitter center should cover not only the C band but also the S and L bands.

Orientador: Massao Ionashiro / Co-orientador: Gilbert Bannach / Banca: Adelino Vieira de Godoy Netto / Banca: Ronaldo Spezia Nunes / Banca: Salvador Claro Neto / Banca: Lázaro Moscardini D'Assunção / Resumo: No presente trabalho foram sintetizados em solução aquosa os compostos Ln(L)3nH2O - onde Ln representa os íons lantanídeos trivalentes (La ao Lu, exceto o promécio) e o ítrio(III) e L representa o íon mandelato (C6H5CH(OH)CO2 -)). Os compostos foram sintetizados por lenta adição de quantidades estequiométricas do ligante mandelato de sódio nas respectivas soluções de cloretos ou nitratos de lantanídeos e de ítrio, sob agitação contínua. A formação dos compostos de lantânio ao neodímio foi verificada após a manutenção das soluções em ebulição durante 30 minutos. Após a sua filtração, observou-se grande perda por solubilidade destes compostos durante a lavagem dos seus precipitados, sendo obtidas apenas pequenas quantidades dos mesmos. Devido a isso, foi realizada nova preparação destes compostos por meio da reação dos seus respectivos carbonatos com o ácido mandélico em ligeiro excesso. Já para os compostos de samário ao lutécio e ítrio a precipitação ocorreu de forma instantânea assim que se adicionou o ligante aos cloretos dos respectivos íons metálicos. A caracterização dos compostos no estado sólido foi realizada através da utilização das seguintes técnicas: complexometria; difratometria de raios X pelo método do pó; espectroscopia de reflectância total atenuada na região do infravermelho; termogravimetria e análise térmica diferencial simultâneas (TG-DTA); termogravimetria e termogravimetria derivada (TG/DTG); termogravimetria e calorimetria exploratória diferencial simultâneas acopladas à espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (TG-DSC/FTIR) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Estas técnicas forneceram informações sobre a estequiometria, a desidratação, os sítios de coordenação, o comportamento térmico, composição e estrutura dos compostos sintetizados. Com os resultados obtidos pelas curvas TG e pela... / Abstract: In the present work, the compounds Ln(L)3nH2O - where Ln represents trivalent lanthanide (La to Lu, except promethium) and yttrium(III) ions and L is mandelate (C6H5CH(OH)CO2 -)) - have been synthesized. The compounds were synthesized by stoichiometric addition of the sodium mandelate ligand to the respective solutions of chloride or nitrate lanthanides and yttrium, slowly with stirring. The formation of the lanthanum to neodymium compounds occurred after maintaining the solutions under ebullition for 30 minutes. After filtration, due to a great loss during the washing of these precipitates, small quantity of these mandelates were obtained. Thus, the same were also prepared by neutralization of the respective lanthanide carbonates with mandelic acid in slight excesso. The characterization of these compounds in solid state was performed using the following techniques: complexometry; X-ray powder diffractometry; infrared spectroscopy; simultaneous thermogravimetry and differential thermal analysis (TG-DTA); thermogravimetry and derivative thermogravimetry (TG/DTG); simultaneous thermogravimetry and differential scanning calorimetry coupled to absorption spectroscopy in the infrared region with Fourier transform (TG-DSC / FTIR) and differential scanning calorimetry (DSC). These techniques provided information about stoichiometry, dehydration, coordination sites, thermal behavior, composition and structure of synthesized compounds. From TG curves and complexometry results, a general formula could be established for these compounds in the solid state. The X-ray powder patterns pointed out that the synthesized compounds have a low crystalline structure and evidence concerning the formation of isomorphous series. The infrared spectroscopy data suggest that the mandelate ion acts as a chelating bidentate ligand towards the metal ions considered in this work, with a prominently ionic character. The TG-DTA and DSC curves provided... / Doutor

Orientador: Massao Ionashiro / Banca: Rodrigo Fernando Costa Marques / Banca: Egon Schnitzler / Banca: Gilbert Bannach / Banca: Ronaldo Spezia Nunes / Resumo: Foram sintetizados os compostos LnL 3 •2H 2 O, sendo que Ln representa os lantanídeos trivalentes (La ao Lu e o ítrio (Y) e o L representa o nicotinato (C 6 H 4 NO 2 -- ). Os compostos foram sinteti zados por adição do ácido nicotínico em carbonatos de lantanídeos e ítrio, sob agitação e aquecimento. A caracteri zação dos compostos no estado sólido, foi reali zada utilizando as técnicas de difratometria de raios X pelo método do pó, complexometria, espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e pelas técnica s termo analíticas: termogravimetria e calorimetria exploratória diferencial simultâneas (TG - DSC), calorimetria exploratória diferencial (DSC), analise dos gases desprendidos (EGA) por espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (EGA:TG - FTIR) e termomicroscopia. Os resultados forneceram informações sobre o comportamento térmico, estequiometria dos compostos estudados, cristali nidade, sítios de coordenação e também foi possível identificar os principais produtos gasosos desprendidos durante o aquecimento. / Abstract: The LnL 3 •2H 2 O compounds, whe re L n represents the trivalent lanthanides (La to Lu ) and yttrium (Y), and L represents nicotinate (C 6 H 4 NO 2 -- ) were synthesized. The synthesis was perfomed by addition of nicoti nic acid lanthanides and yttri um carbonates, with stirri ng and heating. The characteri zation of the compounds i n the solid state was carried out usi ng the techniques of X - ray diffraction powder pattern, complexometry, infrared spectroscopy (FTIR) and by thermoanalytical techniques: simultaneous thermogravimetry and differential scanning calorimetry (TG - DSC), differential scanni ng calor imetry (DSC), evolved gas analysises (EGA) by infrared spectroscopy (EGA: TG - FTIR) and thermal microscopy.The results provided information on the thermal behavior of the studied as compounds stoichiometry, crystallinity, coordination sites . It was also poss ible to identify the main gaseous products evolued during heating. / Doutor

Sensores ópticos possibilitam a determinação da temperatura de maneira rápida e à distância, em ambientes onde os sensores de contato padrão se mostram ineficientes, como centrais elétricas (fortes campos eletromagnéticos), circuitos eletrônicos e células biológicas (escala micrométrica). Estes dispositivos são baseados em variações de uma propriedade óptica de um dado material devido à variação de temperatura. A técnica da razão da intensidade de fluorescência (FIR) faz uso da variação das intensidades relativas das emissões de dois níveis termicamente acoplados de um centro emissor, muitas vezes um íon terra-rara trivalente. O neodímio (Nd3+) é comumente empregado por apresentar emissões na janela biológica óptica do infravermelho próximo. Neste trabalho, vidros fluorofosfatos dopados com Nd3+ são utilizados como materiais para determinação da temperatura através da FIR. As emissões são coletadas por uma fibra óptica conectada a um espectrômetro portátil, cujos espectros medidos são analisados por um software. Este sistema permite a determinação em tempo real das razões das intensidades de fluorescência e, consequentemente, da temperatura. Sensibilidades de até 1,96%/K são obtidas para a razão entre as emissões do Nd3+ em 800 e 870 nm. Já o uso da razão entre as intensidades das emissões em 750 e 870 nm resulta em sensibilidades que chegam a 2,46%/K. A adição de itérbio (Yb3+) aos vidros faz com que a sensibilidade chegue a 2,77%/K quando emissões de ambos os íons são comparadas. O papel dos fônons na transferência de energia entre os íons é analisado. Os valores de razão de fluorescência obtidos a partir da análise pela teoria de Judd-Ofelt são aproximadamente 25% inferiores aos obtidos experimentalmente, não permitindo, neste sistema, o cálculo a priori da curva de calibração do sensor. / Optical sensors enable fast and long-distance temperature measurements in environments where standard contact sensors are ineffective, such as power stations (strong electromagnetic fields), electronic circuits and biological cells (sub-micron scale). These devices are based on temperature induced changes in optical properties of a given material. The fluorescence intensity ratio technique (FIR) makes use of the relative emission intensities variation of two thermally coupled levels of an emission center, usually a trivalent rare-earth ion. Neodymium (Nd3+) is commonly employed as its emissions lie in the near-infrared biological optical window. Here, Nd3+-doped fluorophosphate glasses are employed as a temperature sensing material through the use of FIR. The emissions are collected by an optical fiber connected to a portable spectrometer, whose measured spectra are analyzed by a software. This system enables real-time determination of the fluorescence intensity ratios and, therefore, the temperature. Sensibilities as high as 1.96%/K are obtained through the ratio between 800 and 870 nm Nd3+ emissions. The use of the emission ratio between 750 and 870 nm results in 2,46%/K sensibilities. The addition of ytterbium (Yb3+) dopant to the glasses makes the sensibilities increase to 2,77%/K when the emissions from both ions are compared. The phonons role in the energy tranfer between the ions is analyzed. The fluorescence ratio values obtained via Judd-Ofelt analysis are approximately 25% lower than the experimentally obtained, thus preventing, in this system, a priori calculation of the sensors calibration curve.

Nenhuma / Microanalysis performed in situ by electron microprobe technique (EPMA) enabled systematic and detailed studies of chemical dating of monazite from marine placers in Buena region, northern coast of Rio de Janeiro State. High spatial resolution BSE imaging allowed recognizing complex internal zoning and selecting spots for microanalysis. Zoning patterns commonly concentric and complex types for every heterogeneous grains studied presented remarkably similar composition. Heterogeneous patterns probably are associated with metamorphic recristalization (peak of metamorphism) and/or dissolution-reprecipitation (retrograde metamorphism) processes which transported Th contents between different domains of heterogeneous grains. Homogeneous grains are scarce and could be specific cross-cutting section of domains from heterogeneous grains. Following elements have been identifyied by EPMA: Ce, La, Pr, Nd, Sm, Gd, Dy, Y, Th, U, Pb, Si, Ca, Fe and Mn and revealed a typical Monazite-(Ce) composition. Th contents for concentric heterogeneous grains range from ≈ 4 to 7 wt% and from ≈ 2 to 10 wt% for complex heterogeneous grains are related to magmatic monazites undergone to metamorphic processes. Light rare earth elements (including Gd) demonstrate strong depletion related to Dy and Y in every analysed grain of monazite. (La/Nd)N ratio for both heterogeneous (≈ 1.5 a 2.7) and homogeneous grains (≈ 1.7 a 3.2) is similar, as well as (La/Y)N ratio shows an average value approximately ~ 200 for all grains. U-Th-Pb contents yielded chemical ages in the range since 592 to 530Ma consistent with metamorphism peak during 590 and 550Ma sin-collisional event of the Araçuaí/Ribeira Belt related to Mantiqueira Tectonic Province. Isotopic age data obtained by LA-ICP-MS (580 to 530Ma) are equivalent to chemical ages and validate the laborious methodology for U-Th-Pb ages by EPMA developed and applied in this study. Supported on ages and igneous and metamorphic growing patterns showed by heterogeneous grains, the suggested source rocks for monazite from Buena could possibly be related with lithologies of G2 and G3 suite, crystalized and submitted to metamorphic processes from high-amphibolite to granulite facies. / As microanálises executadas in situ pela microssonda eletrônica, segundo a metodologia desenvolvida neste trabalho, tornaram possível um estudo sistemático da química mineral e datação U-Th-Pb da monazita proveniente de pláceres marinhos na região de Buena-RJ, litoral norte fluminense. Imagens obtidas por elétrons retroespalhados com alta resolução espacial permitiram reconhecimento de complexo zoneamento interno e posicionamento dos pontos para execução das microanálises. Os padrões de zoneamento comumente encontrados em todos os grãos heterogêneos estudados correspondem aos tipos concêntricos e complexos que apresentam composições muito semelhantes. As heterogeneidades de grãos provavelmente estão associadas a processos de recristalização durante metamorfismo progressivo (pico do metamorfismo) e/ou dissolução-reprecipitação (retrometamorfismo), os quais remanejam os teores de Th entre os diferentes domínios dos grãos. Escassos grãos homogêneos de monazita parecem tratar de uma seção de corte em domínios específicos de grãos heterogêneos. Os seguintes elementos foram identificados por EPMA: Ce, La, Pr, Nd, Sm, Gd, Dy, Y, Th, U, Pb, Si, Ca, Fe e Mn e apontam para composição de monazita-(Ce). Os teores em Th para grãos heterogêneos concêntricos no intervalo entre ≈ 4 e 7 % (peso) e para grãos heterogêneos complexos entre ≈ 2 a 10 % (peso) são semelhantes aos valores de monazita magmática submetidas a processos metamórficos. A distribuição de elementos terras-raras em todos os grãos apresenta um forte empobrecimento dos elementos mais leves (incluindo Gd), em relação a Dy e Y. A razão (La/Nd) N para os grãos heterogêneos (≈ 1.5 a 2.7) e homogêneos (≈ 1.7 a 3.2) é equivalente. O valor médio em torno de 200 na razão (La/Y) N é similar nos grãos homogêneos e heterogêneos. A partir de teores de U-Th-Pb foram determinadas idades químicas no intervalo entre 530 e 592Ma relacionadas com o pico do metamorfismo regional da Província Mantiqueira, durante a fase sin-colisional da Faixa Araçuaí/Ribeira, onde idades variam entre 590 e 550Ma. Idades isotópicas realizadas por LA-ICP-MS forneceram idades (530 e 580Ma) compatíveis com as idades químicas. Esses resultados comprovam a validade da laboriosa rotina analítica para obtenção das idade U-Th-Pb em monazita, utilizando a microssonda eletrônica, que foi desenvolvida e aplicada durante este trabalho. Com base nas idades e nos padrões ígneos e metamórficos de desenvolvimento dos grãos heterogêneos, as prováveis rochas-fonte desses grãos de monazita seriam as litologias das suítes G2 e G3 que foram cristalizadas e, concomitantemente, submetidas a processos de metamorfismo que variaram de fácies anfibolito alto a granulito.

Os íons terras raras apresentam propriedades espectroscópicas diferenciadas e números de coordenação entre 6 e 12 e seu estado de oxidação mais comum é o íon trivalente. Apesar de esses íons apresentarem uma baixa intensidade de luminescência, em função de sua baixa absortividade molar, esses são capazes de formar complexo onde o ligante absorva luz e transfira para o centro metálico essa energia, fenômeno conhecido como efeito antena. Essas propriedades tornam os seus complexos alvos de estudos como marcadores em ensaios imunoluminescentes, aliado ao uso de nanopartículas poliméricas. Todos esses fatores podem ser utilizados para a montagem de uma metodologia para o diagnóstico da doença de Chagas, doença tropical negligenciada, que apesar de seus mais de 100 anos após descoberta, ainda possui diversas questões em aberto e sem estudo aprofundado. Dessa maneira, propomo-nos a sintetizar e caracterizar nanopartículas de PHB misturadas aos complexos de terras raras, especificamente, complexos -dicetona - Tb3+ , Sm3+ , Gd3+, ou Eu3+. Pretende-se ligar essas nanopartículas a um espaçador como o glutaraldeído ou então diretamente a um anti-IgG humano e assim, num acoplamento antigeno-anticopo verificar sua emissão de luminescência para detecção de soro positivo para a doença. Dessa forma, obtém-se um biomarcador luminescente para diagnóstico da doença de Chagas. / The rare-earth ions exhibit different spectroscopic properties, coordination numbers between 6 and 12 and trivalent is its most common oxidation state. Despite these ions present low luminescence, due to their low molar absorptivity, they are capable of forming complexes where the ligand absorbs light and transfers this energy to the metal center, a phenomenon known as \"antenna effect\". These properties make their complexes object of studies as markers in fluoroimmunoassay allied to the use of polymeric nanoparticles. All these factors can be used for the assembly of a methodology for diagnosis of Chagas\' disease, a tropical overlooked disease, which despite its more than 100 years after discovering, still has several open issues and without thorough study. Thus, We propose to synthesize and characterize PHB nanoparticles labeled with the rare earth complexes, most specifically -diketone complexes - Tb3+ , Sm3+ , Gd3+, or Eu3+ as marker for biological targets. It\'s intended to link these nanoparticles to a glutaraldehyde as a spacer or directly to an anti-human IgG and thus, in a coupling antibody-antigen, verify its luminescence-emission for detecting positive serum sickness. Therefore, we have a luminescent biomarker for diagnosis of Chagas\' disease.

A utilização das terras raras (TR) em larga escala teve início com a patente de Welsbach em 1903, que é ainda aplicada na fabricação de pedras de isqueiros. Hoje as TR estão presentes nas mais diferentes áreas, como na produção de superligas, vidros especiais, pigmentos, cerâmicas, imãs permanentes, lasers, eletroeletrônicos, catalisadores, ressonância magnética nuclear, etc., movimentando, na última década, um mercado de US$ 2 bilhões por ano. Devido às suas propriedades muito semelhantes, os elementos das TR são difíceis de serem separados, requerendo, normalmente, processos complexos, o que os torna de elevado preço de comercialização. Elementos como o európio (Eu) e o samário (Sm), cujos teores nos materiais que contém TR são baixos (cerca de 0,05% e 2%, respectivamente, na monazita), são caros e os campos de aplicação destes materiais justificam a busca por outros processos de separação, que sejam no mínimo mais simples e/ou mais eficientes. O estado trivalente é característico para todas as TR, mas alguns elementos podem apresentar outros estados de oxidação, como o Ce, Eu, Sm e Yb. No caso do Eu e do Sm, foco de estudo neste trabalho, o estado divalente é facilmente obtido por redução eletroquímica nos potenciais –0,65V e –1,55V (vs. SCE), respectivamente. Este fato torna possível a separação destes elementos das demais terras raras e entre eles mesmos. Portanto, fazendo uso desta característica, propôs-se um processo de separação individual do Eu e do Sm em meio (NH4)2SO4 por eletro-redução/precipitação, onde o Sm é separado primeiramente como sulfato e o Eu, que permanece em solução, é precipitado após a diminuição da temperatura e do potencial aplicado. O processo desenvolvido a partir de uma solução sintética de Eu e Sm foi aplicado a uma mistura de óxidos de TR semi-pesadas produzida no IPEN-CNEN/SP, obtendo-se a separação do Sm. Este produto foi analisado por espectrofotometria, indicando elevado grau de pureza. / The rare earths (RE) were first used in 1903, when Welsbach developed a lighter that is still used today. Nowadays, the RE are employed in many different fields, as in the production of super-alloys , as catalysts for petroleum industry, in the manufacture of non-ferrous alloys, color television tubes, x-ray screens, special glasses, ceramics, computer industries, nuclear medicine, lasers, pigments, etc., moving, in the last decade , a market of US$ 2 billions per year. Due to their similar properties, the RE elements are very difficult to separate, requiring complex processes, what make the products very expensive. Elements like Eu and Sm, which contents in the minerals are low (0.05% and 2.0%, respectively, in monazite) are extremely expensive, but their field of application justifies the research for looking for other processes, more simple and/or more effective. Trivalent state is a characteristic of all RE, but some of them presents oxidation state +2, like Ce, Eu, Sm and Yb. In the case of Eu and Sm, the focus of the present work, the divalent state is achieved by electro-reduction in the potentials –0.65 and –1.55 (SCE), respectively. This makes possible the separation of these elements from the other rare earths and from each other. Thus, making use of this characteristic, a process for the individual separation of Eu and Sm in (NH4)2SO4 solution by electro-reduction/precipitation is proposed, where Sm is first separated from the solution as sulfate, and Eu, that remains in the solution, is precipitated after the decrease of temperature and potential applied. The process developed from a synthetic Eu and Sm solution was applied to a mixture of semi-heavy RE oxide, produced at IPEN-CNEN/SP, obtaining the separation of Sm. This product was analyzed by spectrophotometry, showing high purity.