Designing spatial correlation of quantum dots: towards self-assembled three-dimensional structures

Buried two-dimensional arrays of InP dots were used as a template for the lateral ordering of self-assembled quantum dots. The template strain field can laterally organize compressive (InAs) as well as tensile (GaP) self-assembled nanostructures in a highly ordered square lattice. High-resolution transmission electron microscopy measurements show that the InAs dots are vertically correlated to the InP template, while the GaP dots are vertically anti-correlated, nucleating in the position between two buried InP dots. Finite InP dot size effects are observed to originate InAs clustering but do not affect GaP dot nucleation. The possibility of bilayer formation with different vertical correlations suggests a new path for obtaining three-dimensional pseudocrystals.

Study of ITO@PMMA composites by transmission electron microscopy

ITO nanowires were synthesized by carbothermal reduction process, using a co-evaporation method, and have controlled size, shape, and chemical composition. The electrical measurements of nanowires showed they have a resistance of about 102 Ω. In order to produce nanocomposites films, nanowires were dispersed in toluene using an ultrasonic cleaner, so the PMMA polymer was added, and the system was kept under agitation up to obtain a clear suspension. The PMMA polymer was filled with 1, 2, 5 and 10% in weight of nanowires, and the films were done by tape casting. The results showed that the electrical resistance of nanocomposites changed by over 7 orders of magnitude by increasing the amount of filler, and using 5 wt% of filler the composite resistance decreased from 1010 Ω to about 104 Ω, which means that percolation threshold of wires occurred at this concentration. This is an interesting result once for nanocomposites filled with ITO nanoparticles is necessary about 18% in weight to obtain percolation. The addition of filler up to 10 wt% decreased the resistance of the composite to 103 Ω, which is a value close to the resistance of wires. The composites were also analyzed by transmission electron microscopy (TEM), and the TEM results are in agreement with the electrical ones about percolation of nanowires. These results are promising once indicates that is possible to produce conductive and transparent in the visible range films by the addition of ITO nanowires in a polymeric matrix using a simple route. © 2011 Materials Research Society.

A study of the precursors and photoactivity of nanostructures of Ti oxides synthesized by the alkaline hydrothermal method

The present study describes the synthesis, characterization and photocatalytic potential of Ti oxide nanostructures of various morphologies and crystalline phases that were synthesized from 4 different precursors by the alkaline hydrothermal method. The materials were characterized by mainly X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM), thermogravimetric analysis (TGA) and X-ray absorption spectroscopy (XAS). Also, photocatalytic potential was assessed by rhodamine B photodegradation. The materials obtained from peroxytitanium complexes (PTCs) exhibited a strong dependence on the concentration of KOH ([KOH]) used for synthesis. The pre-formed sheets of the PTCs were critical to the formation of nanostructures such as nanoribbons, and they were also compatible with the rolling up process, which can be utilized to form structures such as nanorods, nanowires or nanotubes. In the rhodamine photodegradation tests, TiO2 anatase nanostructures with six-coor inated Ti were more effective than the titanate ones (five-coordinated), despite having a smaller surface area and fewer OH groups. The lower photoactivity of the titanates was attributed to the presence of five-coordinated titanium species (TiO5), which may act as electron-hole recombination centers. Furthermore, the material with a mixture of TiO2/titanate was shown to be promising for photocatalytic applications. © 2013 by American Scientific Publishers.

Comparison of the nanoparticles performance in the photocatalytic degradation of a styrene-butadiene rubber nanocomposite

Much has been talking about the advantages of polymeric nanocomposites, but little is known about the influence of nanoparticles on the stability of these materials. In this sense, we studied the influence of both oxides of zirconium and titanium, known to have photocatalytic properties, as well as the influence of synthetic clay Laponite on the photodegradation of styrene-butadiene rubber (SBR). SBR nanocomposites were prepared by the colloidal route by mixing commercial polymer lattices and nanometric anatase TiO2, monoclinic ZrO2 or exfoliated Laponite clays colloidal suspensions. To better understand the degradation mechanisms that occur in these nanocomposites, the efficiency of different photocatalysts under ultraviolet radiation was monitored by FT-IR and UV-vis spectroscopies and by differential scanning calorimetric. It was observed that TiO2 and ZrO2 nanoparticles undoubtedly acted as catalysts during the photodegradation process with different efficiencies and rates. However, when compared to pure SBR samples, the polymer degradation mechanism was unaffected. Unlike studies with nanocomposites montmorillonite, exfoliated laponite clay effectively acts as a photostabilizer of polymer UV photodegradation. Copyright © 2012 Wiley Periodicals, Inc.

Characterization of natural rubber/gold nanoparticles SERS-active substrate

Natural rubber/gold nanoparticles membranes (NR/Au) were studied by ultrasensitive detection and chemical analysis through surface-enhanced Raman scattering and surface-enhanced resonance Raman scattering in our previous work (Cabrera et al., J. Raman Spectrosc. 2012, 43, 474). This article describes the studies of thermal stability and mechanical properties of SERS-active substrate sensors. The composites were prepared using NR membranes obtained by casting the latex solution as an active support (reducing/establishing agents) for the incorporation of colloidal gold nanoparticles (AuNPs). The nanoparticles were synthesized by in situ reduction at different times. The characterization of these sensors was carried out by thermogravimetry, differential scanning calorimetry, scanning electron microscopy (SEM) microscopy, and tensile tests. It is suggested an influence of nanoparticles reduction time on the thermal degradation of NR. There is an increase in thermal stability without changing the chemical properties of the polymer. For the mechanical properties, the tensile rupture was enhanced with the increase in the amount of nanoparticles incorporated in the material. © 2013 Wiley Periodicals, Inc.

Utilização da biointerface nanofios/enzimas para o desenvolvimento de biossensores nanoestruturados

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Síntese de nanofios de óxidos semicondutores para aplicações em dispositivos ópticos e eletrônicos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efeito do tratamento térmico nas propriedades ópticas de pontos quânticos emitindo na faixa espectral de 1,3 a 1,5 üm

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Estudo de nanofios de Au e dendrímeros

A primeira parte deste trabalho aborda a simulação computacional de dinâmica molecular clássica da interação de sistemas matriciais constituídos de nanofios paralelos de Au simuladas em função do tempo. Como resultados foram encontrados os tempos de colisões entre os fios da matriz. A segunda parte deste trabalho utiliza dinâmica molecular clássica para simular cinco gerações de dendrímeros PAMAM, cada qual interagindo individualmente com um nanotubo de carbono em função do tempo resultando num motor molecular. Além disso, foram calculados os espectros de absorção deste sistema e foi verificado que eles são nanomotores controlados pela luz. Para todos estes sistemas foram calculadas energias cinética, potencial, total, velocidade, propriedades termodinâmicas como variação de entropia molar, capacidade molar térmica e temperatura in situ. Estas grandezas nos forneceram valiosas informações sobre o comportamento destes sistemas.

Propriedades magnéticas de nanoestruturas de metais de transição 3d em superfícies de Pd

Motivados por estudos experimentais acerca de monocamadas de metais de transição 3d sobre superfícies de Pd, nesta dissertação investigamos o complexo magnetismo de nanoestruturas, embebidas ou adsorvidas, em superfícies metálicas através de cálculos de primeiros princípios. Utilizamos o método RS-LMTO-ASA (Real Space - Linear MuffinTin Orbital - Atomic Sphere Approximation), o qual é baseado na teoria do funcional da densidade (DFT - Density Functional Theory) e implementado para o cálculo de estruturas magnéticas não colineares. Com este propósito, investigamos nanoestruturas embebidas e ligas (2 x 2) de metais 3d (Cr, Mn, Fe, Co e Ni) na superfície Pd (110), além de nanoestruturas de Cr adsorvidas sobre a superfície de Pd (111). Primeiro, para as nanoestruturas embebidas na superfície Pd (110), analisamos a variação do momento magnético de spin orbital com relação ao número de vizinhos e de valência dos metais 3d. Também mostramos que estas estruturas têm ordenamento magnético colinear, exceto as de Cr e Mn, que apresentam magnetismo não colinear associado à frustração geométrica. Para o caso de nanofios de Cr adsorvidos sobre a superfície de Pd (111), verificamos uma configuração colinear antiferromagnética para cadeias com até 9 átomos. Para o nanofio com 10 átomos obtivemos uma configuração tipo antiferromagnética inclinada (canted). No caso de nanoestruturas de Cr bidimensionais, verificamos complexas configurações magnéticas não colineares com diferentes quiralidades.

Propriedades magnéticas de nanoestruturas adsorvidas em superfícies metálicas

Neste trabalho, utilizamos o método de primeiros princípios RS-LMTO-ASA (Real Space – Linear Muffin-Tin Orbital - Atomic Sphere Approximation) baseado na Teoria do Funcional da Densidade (DFT - Density Functional Theory) e implementado para o cálculo de estruturas magnéticas não-colineares, para investigar as propriedades magnéticas de nanoestruturas adsorvidas em superfícies metálicas. Consideramos aglomerados com diferentes geometrias e tamanhos como adátomos, dímeros, trímeros, nanofios e nanoestruturas de geometria triangular de Fe, Fe-Co e Fe-Pt adsorvidos sobre a superfície de Pt(111) e tratamos também nanoestruturas de Mn sobre a superfície de Ag(111). Mostramos que os nanofios de Fe-Co sobre a superfície de Pt(111) apresentam um ordenamento ferromagnético. Devido à redução do número de coordenação presente na superfície, os momentos de spin e orbital nos sítios de Fe e Co mostram-se elevados comparados com os respectivos valores dos momentos destes metais como bulk. Analisamos também como estes momentos variam em função da concentração destes elementos nos nanofios. Para os sistemas compostos por nanofios Fe-Pt adsorvidos em Pt(111), mostramos que é possível sintonizar as interações de troca entre os adátomos magnéticos Fe através da introdução de um diferente número de átomos Pt para ligá-los. Por exemplo, a interação de troca entre os adátomos de Fe pode ser consideravelmente aumentada pela introdução de cadeias de Pt que os conectem e tanto configurações ferromagnéticas, antiferromagnéticas ou não-colineares entre os adátomos de Fe podem ser estabilizadas, dependendo da espessura do espaçador Pt. Para os aglomerados Mn sobre a Ag(111) mostramos que a interação de troca entre os sítios de Mn depende não somente da distância entre os átomos, mas também do número de coordenação de cada sítio. Desta forma, verificamos um magnetismo não-colinear nestas nanoestruturas causado tanto por frustração geométrica, quanto pela competição de interações de curto e longo alcance. Nossos resultados estão em boa concordância com os resultados experimentais da literatura e com os resultados teóricos obtidos por outros métodos, quando existentes.

Perfil genotípico de resistência do vírus Influenza A (H1N1) pandêmico aos inibidores da neuraminidase em pacientes procedentes da mesorregião de Belém no período de maio de 2009 a maio de 2012

O vírus Influenza é o responsável pela gripe, uma doença que ocasiona milhões de mortes e hospitalizações todos os anos. Nas infecções severas, especialmente em pessoas com risco para complicações, os antivirais tornam-se os principais meios para o manejo clínico, merecendo especial destaque os inibidores da neuraminidase (INAs). De fato, na pandemia de 2009 a Organização Mundial da Saúde (OMS) recomendou o uso do oseltamivir para o tratamento dos doentes. Porém, devido à evolução genética viral, surgiram cepas com mutações no gene codificador da neuraminidase (NA) responsáveis por substituições aminoacídicas que levam à resistência aos fármacos INAs. Assim, a OMS passou a recomendar a vigilância de resistência genotípica para os vírus Influenza. Este trabalho teve como objetivos verificar a ocorrência de mutações no gene codificador da NA dos vírus Influenza A (H1N1) pandêmico que possam estar relacionadas à resistência aos INAs em cepas circulantes na mesorregião metropolitana de Belém no período de maio de 2009 a maio de 2012 e analisar, através da modelagem de proteínas, as substituições aminoacídicas da NA que possam estar influenciando na conformação protéica. Durante o período de estudo, foram recebidas no Laboratório de Vírus Respiratórios 2619 amostras clínicas de pacientes que apresentavam sinais e sintomas de infecção respiratória aguda com até cinco dias de evolução. Para a detecção do genoma viral foi feita a extração do RNA viral, seguida de RT-PCR em tempo real utilizando marcadores específicos para Influenza A H1N1pdm, resultando em 744 (28,4%) positivas. Parte das amostras positivas foram então inoculadas em células MDCK. Para as amostras isoladas em cultura de células, foi feita uma nova extração do RNA viral seguida de uma RT-PCR e semi-nested (PCR) utilizando iniciadores específicos para o gene NA, e posterior análise em sequenciador automático ABI Prism 3130xl (Applied Biosystems). A modelagem molecular da NA foi realizada através dos softwares SWISS-MODEL, MODELLER 9.10, PROCHECK, VERIFY3D e PYMOL. A análise parcial das sequências da neuraminidase nas amostras sequenciadas mostrou que não houve a circulação de cepas de vírus H1N1pdm com a mutação H275Y, a principal envolvida na resistência ao oseltamivir. Porém, em duas amostras foi identificada a substituição D199N que já foi relatada em vários estudos mostrando uma possível associação com o aumento da resistência ao oseltamivir. As amostras de 2012 apresentaram duas substituições (V241I e N369K) que estão relacionadas com um possível papel na compensação dos efeitos negativos causados pela mutação H275Y. A modelagem molecular mostrou que na mutação D199N houve uma alteração na estrutura da proteína NA próxima ao sítio de ligação ao antiviral. A análise filogenética revelou que as amostras de 2012 formaram um cluster isolado, demonstrando uma variação muito mais temporal do que geográfica. Este representa o primeiro estudo de resistência dos vírus Influenza H1N1pdm na mesorregião metropolitana de Belém, representando um importante instrumento para que os profissionais de saúde adotem estratégias mais eficazes no manejo da doença e no desenvolvimento de novos fármacos anti-influenza.

Eletrodos nanoestruturados de 'TI' 'O IND.2' aplicados na degradação fotoeletrocatalítica de aminas aromáticas e desenvolvimento de dispositivo fotovoltaico 'TI 'O IND.2' / 'SB IND.2' 'S IND.3' / 'P3' 'HT'

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Materiais multifuncionais baseados em celulose bacteriana

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Preparação e caracterização de derivados celulósicos obtidos a partir da celulose bacteriana e obtenção de filmes para aplicações óticas

Pós-graduação em Química - IQ