Medidas de espectroscopia Raman em cristais KDP e Nanotubos de Carbono: implementação da técnica

Atualmente, os físicos vêm desenvolvendo novas técnicas de caracterização de materiais, principalmente os novos materiais que os cientistas (de todas as áreas) estão produzindo a partir de outros já existentes como vidros, cerâmicas, polímeros, materiais semicondutores e supercondutores, materiais magnéticos, dentre outros. Seguindo esta linha, o Grupo de Física de Materiais da Amazônia vem adquirindo novas técnicas para caracterização de materiais e este trabalho marca o início da incorporação de mais uma técnica de caracterização junto ao laboratório de física da UFPA, a Espectroscopia Raman. Neste trabalho, utilizamos como amostras para realizar e testar a técnica implantada, cristais KH2PO4 (KDP) e nanotubos de carbono de parede simples (SWNT). O KDP foi escolhido devido ao fato de ter os espectros Raman muito conhecidos e ser um material de simples produção. O KDP puro ou dopado continua sendo alvo de pesquisa (teórica e/ou experimental) atual, principalmente por apresentar uma transição de fase ferroelétrica e ser um material que tem muitas aplicações nas indústrias que utilizam tecnologia de lasers, sensores, gerador de segundo e terceiro harmônico. Já os nanotubos de carbono também foram utilizados como amostras por ser um material de grande interesse científico, tecnológico e de grande aplicação no mundo moderno, pois podem ser empregados em nanotecnologia na produção de transistores e diodos, além disso, podem ser incorporados a certos materiais aumentando, assim, a resistência mecânica dos mesmos.Para as amostras de KDP foram realizadas medidas em temperatura ambiente, pressão uniaxial e temperatura. Nas medidas com a temperatura conseguimos observar o inicio da decomposição e de uma possível transição de fase em alta temperatura no KDP. As medidas com pressão uniaxial mostram que embora não se observe uma transição de fase bem definida é possível se identificar alteração que podem indicar o inicio de uma quebra de simetria devido aos efeitos de pressão. Nas amostras de nanotubos (nanotubos de paredes simples-SWNT) foram realizadas medidas de Raman em temperatura ambiente. Nessas medidas identificamos as bandas D e G bastante conhecidas as quais são reportadas em quase todos os artigos sobre esse tema. O mais importante foi a implantação da nova técnica que é uma técnica forte que pode ser aplicada em diferentes campos do conhecimento científico fortalecendo o Grupo de Física de Materiais da Amazônia.

Aplicação de métodos teóricos na investigação da transferência auto-consistente de elétrons em nano-retificador orgânico

Neste trabalho apresentamos um estudo teórico da estrutura eletrônica de uma molécula do tipo Doador-dinitrobenzene e um grupo Aceitador-dihydrophenazine (D-A) com pontes poliênicas variando de π = 0 à π = 10. Trata-se de um sistema promissor para o desenvolvimento de retificadores moleculares, que sob dopagem química podem vir a adquirir propriedades elétricas de material condutor. E ainda, sob ação de campo elétrico externo apresenta comportamento equivalente ao de dispositivos usuais, mas com inúmeras vantagens como, por exemplo, tamanho extremamente reduzido e intensa resposta ótica em regime não-linear. Para estudar esse sistema, fizemos otimizações de geometria sistematicamente, levando em conta cálculos de ZINDO/S-CIS (Zerner´s Intermediate Neglect of Differential Orbital/Spectroscopic – Configuration Interaction Single) que utilizam 220 configurações em média. Observamos uma transferência eletrônica calculada por métodos derivados de Hartree-Fock. Nossos resultados mostram uma delocalização bem definida dos Orbitais Moleculares de Fronteira (OMFs) HOMO[LUMO] nos grupos D[A] para molécula com ponte poliênica relativamente grande. Para estruturas com ponte poliênica relativamente pequena o contrário é observado, e uma uniformidade dos OMFs nos terminais DA é verificada. O que indicaria que somente as estruturas com ponte poliênica relativamente grande seriam promissoras pra criação de dispositivos, tendo LUMO como canal de condução. Um estudo detalhado do rearranjo de carga molecular para a mesma estrutura, sob a ação de um campo elétrico externo mostrou que o transporte de carga no grupo D[A] independe do tamanho da ponte poliênica. A voltagem aplicada é intensa o bastante para criar um potencial de saturação para este sistema com grupos DA muito próximos (evidenciando uma região de saturação e uma região de operação para sistemas com pontes pequenas), normalmente presente e sistemas com ponte molecular relativamente grande e nos dispositivos semicondutores macroscópicos. Acreditamos que o OMF LUMO desempenha um papel importante no que diz respeito ao transporte de carga em estruturas relativamente grandes, seguido de falhas em estruturas moleculares onde o grupo D está muito próximo do A. Nossos resultados mostram que temos um retificador molecular que pode trabalhar corretamente como um retificador macroscópico.

Efeito da laserterapia de baixa intensidade sobre a cicatrização de úlceras hansênicas: ensaio clínico randomizado

Úlcera neuropática é uma das sequei as mais estigmatizantes da hanseníase. Sua presença é bastante incapacitante para o indivíduo, podendo levar a deformação e/ou amputação do membro afetado. Diversas técnicas de tratamento têm sido utilizadas no manejo destas úlceras, no entanto, os resultados nem sempre são satisfatórios, ocasionando a existência de pessoas que convivem há vários anos com ferimentos crônicos. A laserterapia de baixa intensidade (LBI) tem sido utilizada em diversos países no tratamento de úlceras de difícil cicatrização, entretanto seus resultados são inconclusivos e muitos dos trabalhos publicados apresentam falhas metodológicas. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da LBI sobre o processo de cicatrização de úlceras em pacientes hansenianos, em um teste clínico controlado e randomizado. O estudo foi realizado no ambulatório de curativos da Unidade de Referência Estadual em Dermatologia Sanitária do Pará - Marcello Candia, a partir de um levantamento clínico-epidemiológico para caracterização da população estudada, por meio de anamnese, identificação da localização das úlceras, registro fotográfico digital, avaliação da área das lesões utilizando o programa ImageTool 3.0, e medida da profundidade das úlceras de 51 pacientes, totalizando 97 lesões. A comorbidade mais frequente nesta população foi a hipertensão arterial sistêmica (13 casos). Em seguida, 25 sujeitos foram distribuídos aleatoriamente em dois grupos de estudo. O grupo controle (GC), formado por 12 pacientes (14 Úlceras) permaneceu recebendo o tratamento de rotina, composto por curativos simples diários, uso de sulfadiazina de prata 1 %, e orientações para autocuidados e prevenção de incapacidades. O grupo experimental (GE), formado por 13 sujeitos (17 úlceras), permaneceu recebendo o mesmo tratamento de rotina do GC mais a aplicação de LBI três vezes por semana, durante um período de 12 semanas. A LBI foi aplicada com um equipamento de laser diodo A1GaInP (660 nm), na dose de 2 J/cm² com a técnica de varredura sem contato no leito da lesão, e 4 J/ponto nas bordas da lesão com aplicações pontuais com contato. A densidade de potência foi de 1 W/cm². As variáveis estudadas foram: área da lesão em cm², profundidade em milímetros e escore PUSH. No GC a média da área das úlceras foi de 5,3 (±9.2) antes e 4,4 (± 8,5) depois do tratamento, a profundidade foi de 6,3 (± 5,4) antes e 5,4 (± 5.7) depois, o escore PUSH foi 9,7 (± 3,4) antes e 8,4 (± 5.3) depois. No GE a média da área das Úlceras foi de 4,2 (± 5,9) antes e 3,8 (± 5,7) depois do tratamento, a profundidade foi de 6.2 (± 5.1) antes e 4,1 (± 3,9) depois, o escore PUSH foi 9,6 (± 3,3) antes e 7,9 (± 5,3) depois. A análise estatística não evidenciou diferença significativa (p > 0,05) em nenhuma das variáveis estudadas antes e depois do tratamento. A LBI, dentro dos parâmetros utilizados neste estudo, não demonstrou benefícios adicionais para a cicatrização de úlceras em hansenianos. A diminuição do peso exercido sobre a área da lesão e o controle da pressão arterial são medidas importantes no manejo destas úlceras.

Design de nanodispositivos eletroluminescentes baseados no ALQ3

Neste trabalho reportamos a investigação teórica da solvatação dos isômeros do tris- (8-idroxiquinolinolato) de alumínio III – Alq3, as propriedades eletroluminescentes na solvatação de Alq3 em líquidos orgânicos como metanol, etanol, dimetilformamida (DMF) e acetonitrila, a fim de se entender a dependência na variação de ambientes do sistema, aperfeiçoando o funcionamento de filmes transportadores em dispositivos eletroluminescentes do tipo OLED (Organic Light-Emitting Diodes) e por fim investigamos o mecanismo do transporte eletrônico no Alq3 aplicando uma baixa corrente elétrica na molécula e evidenciando as curvas corrente-voltagem característica do dispositivo. A simulação consiste na aplicação do método sequencial Monte Carlo / Mecânica quântica (S-MC/MQ), que parte de um tratamento inicial estocástico para separação das estruturas mais prováveis de menor energia e posteriormente com um tratamento quântico para plotar os espectros eletrônicos das camadas de solvatação separadas através do método ZINDOS/S. Nas propriedades elétricas do transporte utilizamos o método da função de Green de não equilíbrio acoplado a teoria do funcional densidade (DFT) inferindo que as ramificações mais externas correspondentes aos anéis no Alq3 seriam terminais para o translado eletrônico. Nossos resultados mostraram que a média dos espectros de absorção para solvatação do Alq3 em soluções sofre um desvio mínimo com a mudança de ambiente, estando em ótimo acordo com os resultados experimentais da literatura; e as curvas I-V confirmaram o comportamento diodo do dispositivo, corroborando com os sentidos mais pertinentes quanto aos terminais no Alq3 para se ter um transporte eletrônico satisfatório.

Estudo do transporte eletrônico em nanoestruturas baseadas em carotenoides e tétrades com fulereno C60

Neste Trabalho é apresentado um estudo teórico da estrutura eletrônica de uma molécula de fulereno C60 com junções em quatro terminais baseados em grupos doadores de elétron – etratiofulvaleno (TTF) – e grupos aceitadores de elétrons – fenilpropanodinila (FPP) e dispositivos moleculares baseados em derivados dos Carotenoides. O mecanismo de transporte investigado para os derivados dos Carotenoides foram utilizados para o melhor entendimento das curvas de Fowler- Nordheim (FN) e Millikan-Lauritsen (ML) para os sistemas baseados em fulereno C60. Em todos os casos foi possível confirmar que a análise empírica de Millikan-Lauritsen (ML) também é suficiente para descrever em todos os aspectos a espectroscopia de voltagem de transição (TVS). Para estudar os sistemas, foram feitas otimizações de geometria sistematicamente e observado uma transferência eletrônica calculada por métodos derivados de Hartree-Fock e Teoria do Funcional Densidade (DFT). Os resultados apresentados mostram um estudo detalhado do rearranjo de carga molecular para a estrutura, que sob a ação de um campo elétrico externo apontou que o transporte de carga está diretamente ligado ao tipo de junção que esse sistema é submetido de forma que a voltagem aplicada é intensa o bastante para criar um potencial de saturação nos sistemas em estudo: fulereno C60 com três terminais de tetratiofulvaleno e um terminal de fenil-propanodinila (C60-(TTF)₃-FPP); fulereno C60 com quatros terminais de fenil-propanodinila (C60-(FPP)₄). Os resultados mostram que se tem um retificador molecular que pode trabalhar corretamente como um retificador macroscópico.

Transporte eletrônico de nanofita de grafeno sob a influência de constrições e oxidação

Neste trabalho, investigamos os efeitos da funcionalização de grupos oxidativos sobre a estrutura de nanofitas de grafeno zigue-zague e também os efeitos de constrições, onde estes efeitos foram analisados por meio de transporte eletrônico via campo externo longitudinal. Nossos cálculos foram parametrizados pelo modelo semi-empírico de Huckel estendido-ETH, adotando-se o método das funções de Green de não equilíbrio- NEGF. As correntes foram calculadas via equação de Landauer que usa a função de transmissão da região espalhadora ao fluxo de elétrons com energia (E) vinda do eletrodo esquerdo. Por meio dessa abordagem, foi possível analisarmos o comportamento dos portadores de carga em cada um os dispositivos propostos, bem como, a natureza de tal comportamento. Verificaram-se nas curvas I(V) dois regimes de transporte: Ôhmico e NDR, verificando máximos de corrente e, também a tensão de limiar (VTh1

Aplicação da cromatografia líquida de alta eficiência na investigação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos em testemunhos sedimentares

Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são compostos orgânicos originários de fontes naturais e antrópicas e, por apresentarem potencial carcinogênico e mutagênico, são considerados poluentes prioritários por agências ambientais. Desta forma, métodos analíticos para investigação de tais compostos que sejam rápidos e de baixo custo são de relevância considerável para o monitoramento ambiental. O presente trabalho teve como objetivos otimizar um método analítico para HPAs utilizando cromatografia líquida com detecção por arranjo de diodos (HPLC-DAD) e aplicar em testemunho sedimentar de região estuarina. Para otimização e avaliação do método, uma coluna sedimentar de 46 cm de comprimento foi coletada na foz do Rio Tucunduba (Belém, Pará) e seccionada em porções de 2 cm (subamostras). Após secagem, 30 g de cada porção foram extraídos com mistura de diclorometano em acetona (1:1) em ultrassom por 40 min. Os extratos obtidos foram centrifugados, purificados em sílica-gel, adaptação em funil necessária principalmente para reter partículas finas, e em seguida concentrados em rotaevaporador à vácuo e, por fim, filtrados com membrana de nylon 0,22 μm antes da injeção no HPLC. Amostras fortificadas com padrões analíticos de 16 HPAs e brancos também foram processados da mesma maneira. Um conjunto de parâmetros para validação do método foi investigado e observou-se: (1) boa linearidade: as curvas de calibração (analíticas) apresentaram coeficientes de correlação elevadas; (2) precisão adequada: obteve-se desvio padrão relativo dentro do aceitável, sendo o mínimo de 2,1% para acenaftileno e máximo de 19,7% para o fluoranteno; (3) limites de detecção baixos: entre 0,004 a 1,085 ng g g^-1, viabilizando análises em concentrações reais in situ; (4) recuperação adequada para traços: sendo a mínima de 40,0% para o acenaftileno e máxima de 103,1% para o benzo(k)fluoranteno. As concentrações de HPAs totais variaram nas seções do testemunho sedimentar entre 60,77 - 783,3 ng g^-1 de sedimento seco. O método otimizado mostrou-se vantajoso com relação aos tradicionais que utilizam extrator soxhlet e colunas de adsorventes para purificação de extratos por minimizar o tempo de extração e reduzir custos com uso de volumes menores de solventes para purificação do extrato. A limitação do método, porém, foi a coeluição do criseno e do benzo(a)antraceno e a sobreposição do fluoreno e acenafteno, além da quantificação benzo(g,h,i)perileno. Essa limitação provavelmente está associada à eficiência da coluna cromatográfica disponível para a análise, que é para aplicação geral. O método mostrou-se aplicável a amostras estuarinas complexas e ricas em silte e argila. Razões diagnósticas de HPAs parentais indicam fontes petrogênicas a profundidades de 24 – 26 cm, 28 – 30 cm; e fontes pirolíticas a profundidades de 6 – 8 cm, 10 – 12 cm e 14 – 16 cm respectivamente.

Compressive strength of esthetic restorative materials polymerized with quartz-tungsten-halogen light and blue LED

Este estudo comparou a resistência à compressão de uma resina composta e de um compômero, fotoativados com luz halógena convencional de quarto-tungstênio (QTH) (XL 300, 3M/SPE) e LED azul (SmartLite PS; Dentsply/De Trey). Foram confeccionados 40 espécimes em forma de disco usando uma matriz bipartida de politetrafluoretileno (4,0 mm de diâmetro x 8,0 mm de altura) em que o material foi inserido incrementalmente. O tempo de polimerização de cada incremento foi de 40 s para a luz halógena convencional e de 10 s para o LED. Os espécimes foram aleatoriamente alocados em 4 grupos (n=10), de acordo com a fonte de luz e com o material restaurador. Depois de armazenadas em água destilada a 37°C ± 2°C por 24 h, a resistência à compressão dos espécimes foi testada em uma máquina universal de ensaios com célula de carga de 500 kgf a uma velocidade de carregamento de 0,5 mm/min. Os dados (em MPa) foram analisados estatisticamente por ANOVA e teste de Student-Newman-Keuls (p<0,05). Para a resina composta, a fotopolimerização com luz halógena não produziu diferença estatisticamente significante (p>0,05) em sua resistência à compressão quando comparada à fotopolimerização com LED. Contudo, a fotopolimerização do compômero com a luz halógena resultou em uma resistência à compressão significativamente maior que a feita o LED (p>0,05). A resina composta apresentou resistência à compressão significativamente maior que a do compômero, independente da fonte de luz. Concluiu-se que a resistência à compressão dos materiais fotopolimerizados com luz halógena e LED foi influenciada pela densidade de energia empregada e pela composição química dos materiais restauradores estéticos.