Room temperature visible/infrared emission and energy transfer in Nd3+-based organic/inorganic hybrids

The photoluminescence features and the energy transfer processes of Nd3+-based siloxanepoly(oxyethylene) hybrids are reported. The host matrix of these materials, classed as di-ureasils, is formed by a siloxane backbone covalently bonded to polyether chains of two molecular weights by means of urea cross-links. The room-temperature photoluminescence spectra of these xerogels show a wide broad purple-blue-green band (350-570 nm), associated with the emitting centres of the di-ureasil host, and the typical near infrared emission of Nd3+ (700-1400 nm), assigned to the 4F3/2 → 4I9/2,11/2,13/2 transitions. Self-absorptions in the visible range, resonant with intra-4f3 transitions, indicate the existence of an energy conversion mechanism of visible di-ureasil emission into near infrared Nd3+ luminescence. The existence of energy transfer between the di-ureasil's emitting centres and the Nd3+ ions is demonstrated calculating the lifetimes of these emitting centres. The efficiency of that energy transfer changes both with the polymer molecular weight and the Nd3+ concentration.

Waveguide features in self-patternable amine functionalized organic-inorganic hybrids

We report the use of organic-inorganic sol-gel derived poly(oxyehylene)/ siloxane hybrid doped with methacrylic acid modified zirconium (IV) n-propoxide for the fabrication of low cost waveguides trough direct UV laser writing. The organic-inorganic hybrids were processed as monoliths with size and shape control. The effective guiding region was identified and the number of modes was estimated via mode field analyses. A grating was successfully superimposed on the channel and the respective reflection spectrum was measured, enabling the determination of the guiding region dimension, the calculation of the effective refractive index of the guided mode. © 2007 IEEE.

Nanostructured Lipid Systems as a Strategy to Improve the in Vitro Cytotoxicity of Ruthenium(II) Compounds

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

Silicone insulators of power transmission lines with a variable inorganic load concentration: Electrical and physiochemical analyses

Polymeric insulation is an increasing tendency in projects and maintenance of electrical networks for power distribution and transmission. Electrical power devices (e. g., insulators and surge arresters) developed by using polymeric insulation presents many advantages compared to the prior power components using ceramic insulation, such as: a better performance under high pollution environment; high hydrophobicity; high resistance to mechanical, electrical and chemical stresses. The practice with silicone insulators in polluted environments has shown that the ideal performance is directly related to insulator design and polymer formulation. One of the most common misunderstandings in the design of silicone compounds for insulators is the amount of inorganic load used in their formulation. This paper attempts to clarify how the variation of the inorganic load amount affects physicochemical characteristics of different silicone compounds. The physicochemical evaluation is performed from several measurements, such as: density, hardness, elongation, tensile strength. In addition, the evaluation of the physicochemical structure is carried out using infrared test and scanning electronic microscopy (SEM). The electrical analysis is performed from the electric tracking wheel and erosion test, in agreement with the recommendation of the International Electrotechnical Commission (IEC). (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Bacterial cellulose as a template for preparation of hydrotalcite-like compounds

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

HIGH TEMPERATURE RARE EARTH COMPOUNDS: SYNTHESIS, CHARACTERIZATION AND APPLICATIONS IN DEVICE FABRICATION

As the area of nanotechnology continues to grow, the development of new nanomaterials with interesting physical and electronic properties and improved characterization techniques are several areas of research that will be remain vital for continued improvement of devices and the understanding in nanoscale phenomenon. In this dissertation, the chemical vapor deposition synthesis of rare earth (RE) compounds is described in detail. In general, the procedure involves the vaporization of a REClx (RE = Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho) in the presence of hydride phase precursors such as decaborane and ammonia at high temperatures and low pressures. The vapor-liquid-solid mechanism was used in combination with the chemical vapor deposition process to synthesize single crystalline rare earth hexaboride nanostructures. The crystallographic orientation of as-synthesized rare earth hexaboride nanostructures and gadolinium nitride thin films was controlled by judicious choice of specific growth substrates and modeled by analyzing x-ray diffraction powder patterns and crystallographic models. The rare earth hexaboride nanostructures were then implemented into two existing technologies to enhance their characterization capabilities. First, the rare earth hexaboride nanowires were used as a test material for the development of a TEM based local electrode atom probe tomography (LEAP) technique. This technique provided some of the first quantitative compositional information of the rare earth hexaboride systems. Second, due to the rigidity and excellent conductivity of the rare earth hexaborides, nanostructures were grown onto tungsten wires for the development of robust, oxidation resistant nanomanipulator electronic probes for semiconductor device failure analysis.

Interference of inorganic ions on phenol degradation by the Fenton reaction

The addition of Cu2+ ions to the classical Fenton reaction (Fe2+ plus H2O2 at pH 3) is found to accelerate the degradation of organic compounds. This synergic effect causes an approximately 15 % additional reduction of the total organic carbon (TOC), representing an overall improvement of the efficiency of the mineralization of phenol. Although Fe2+ exhibits a high initial rate of degradation, the degradation is not complete due to the formation of compounds refractory to the hydroxyl radical. The interference of copper ions on the degradation of phenol by the Fenton reaction was investigated. In the presence of Cu2+, the degradation is slower, but results in a greater reduction of TOC at the end of the reaction (t = 120 min). In the final stages of the reaction, when the Fe3+ in the solution is complexed in the form of ferrioxalate, the copper ions assume the role of the main catalyst of the degradation.

Effects of the particle sizes and concentrations on the X-ray absorption by CuO compounds

This work presents a study on the effects of the particle size, material concentration and radiation energy on the X-ray absorption. CuO nanoparticles and microparticles were incorporated separately into a polymeric resin in concentrations of 5%, 10% and 30% relative to the resin mass. X-ray absorption by these materials was analyzed with a CdTe detector. The X-ray absorption is higher for the nanostructured material compared to the microstructured one for low energy X-ray beams for all CuO concentrations. (c) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Synthesis and characterization of [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)X][PF6] (X = Cl, Br, I, SnF3) compounds: The X-ray structure of [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)Cl][SnCl3]center dot 0.45CH(2)Cl(2)

The arene-ruthenium complex [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)Cl]PF6 (1) was used as a precursor for the syntheses of the [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)Br]PF6 (2), [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)I]PF6 (3). [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)SnF3]PF6 (4) and [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)Cl][SnCl3]center dot 0.45CH(2)Cl(2) (5) complexes by its reactions with KBr, Kl, SnF2 and SnCl2. respectively. All of the compounds were characterized by NMR, IR, Fe-57 and Sn-119-Mossbauer spectroscopy, and cyclic voltammetry. The single-crystal X-ray structure analysis of the [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)Cl] [SnCl3]center dot 0.45CH(2)Cl(2) complex revealed the expected piano-stool geometry. Cyclic voltammograms of the complexes showed only one quasi-reversible electrochemical process, involving the oxidation of Fe(II) and Ru(II) at the same potential, which was confirmed by exhaustive electrolysis experiments. Fe-57-Mossbauer parameters obtained for the complexes (1-5) were fitted with one doublet corresponding to a site of one iron(II). The Sn-119-Mossbauer parameters of the complex (4) indicate that tin is tetra covalent. (c) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Interference of inorganic ions on phenol degradation by the Fenton reaction

The addition of Cu2+ ions to the classical Fenton reaction (Fe2+ plus H2O2 at pH 3) is found to accelerate the degradation of organic compounds. This synergic effect causes an approximately 15 % additional reduction of the total organic carbon (TOC), representing an overall improvement of the efficiency of the mineralization of phenol. Although Fe2+ exhibits a high initial rate of degradation, the degradation is not complete due to the formation of compounds refractory to the hydroxyl radical. The interference of copper ions on the degradation of phenol by the Fenton reaction was investigated. In the presence of Cu2+, the degradation is slower, but results in a greater reduction of TOC at the end of the reaction (t = 120 min). In the final stages of the reaction, when the Fe3+ in the solution is complexed in the form of ferrioxalate, the copper ions assume the role of the main catalyst of the degradation

Organocatalytic tandem reactions of polyfunctional compounds for the synthesis of enantioenriched heterocycles. Reazioni tandem organocatalitiche di composti polifunzionali per la sintesi di eterocicli enantioarricchiti.

In questo lavoro di tesi sono state sviluppate reazioni domino, tandem e procedure one-pot per ottenere eterocicli enatioarricchiti. Lo sviluppo di queste metodologie sintetiche è molto importante perché permettono di ottenere molecole complesse partendo da prodotti semplici, senza effettuare ripetuti passaggi di purificazione (stop-and-go or step-by-step synthesis). Lo scopo di questo lavoro è di ottenere derivati tetraidrofuranici modificati e derivati ossoazzolinici enantioarrichiti tramite reazioni SN2-Michael o tramite reazioni aldolica-ciclizzazione-Michael usando la catalisi asimmetrica a trasferimento di fase (PTC). Come catalizzatori PTC per imprimere enantioselezione sono stati utilizzati sali di ammonio quaternario derivati dagli alcaloidi della Cinchona. Sono state ottimizzate le condizioni di reazione (base inorganica, temperatura, solvente, tempo di reazione) per i diversi substrati presi in considerazione. I prodotti target sono stati ottenuti con buone rese, ottime diastereoselezioni ma con bassa enantioselezione. I risultati ottenuti richiedono un’ulteriore ottimizzazione e dovranno essere valutate variazioni strutturali dei nucleofili utilizzati. In this thesis were developed domino, tandem reactions and one-pot procedures to obtained enantioenriched heterocycles. The development of these methodologies is very fundamental because they allow to obtain complex molecules starting from raw materials, without carrying out repeated purification steps (stop-and-go or step-by-step synthesis). The purpose of this work is to obtain enantioenriched tetrahydrofuran and oxazoline derivatives through a SN2-Michael reaction or a aldol- cyclization-Michael reaction using the phase-transfer asymmetric catalysis (PTC). For imprint enantioselection we used Cinchona alkaloids quaternary ammonium salts derivatives. The reaction conditions (inorganic base, temperature, solvent, reaction time) were optimised for the different substrates taken into account. The target products were obtained with good yields, excellent diastereoselections but with low enantioselections. The obtained results require further optimization and structural changes in the nucleophiles used must be evaluated.

An investigation into complex inorganic materials with Mössbauer spectroscopy

Mössbauer Spektroskopie ist ein unverzichtbares Instrument für die Bestimmung von Oxidationszuständen und für die Analyse von lokalen Ordnungsphänomenen von Mössbauer aktiven Atomen. Weil es sich um eine lokale Methode handelt können sowohl kristalline als auch amorphe Materialien untersucht werden. Die Kombination von lokaler Prüfung mit Mössbauer Spektroskopie und globaler Untersuchung z.B. mit Röntgendiffraktometrie ermöglicht die Studie von Ordnungseffekten von statistisch besetzten Positionen in einer geordneten Matrix. Das wurde hier eingesetzt um die lokale Umgebung in zwei Serien von Heuslerverbindungen, Co2-xFe1+xSi and Co2Mn1-xFexAl zu untersuchen. Für die Co2Mn1-xFexAl Serie wurde eine L21 geordnete Phase in einer insgesamt B2 geordneten Probe detektiert. Ein Wechsel von der AlCu2Mn zu der CuHg2Ti Struktur wurde für die Co2-xFe1+xSi Proben gefunden. Die Transformation von einem Glas zu einem keramischen Material wurde mit 119Sn Mössbauer Spektroskopie untersucht. Die höhere Ordnung in der Keramik wurde von einer kleiner werdenden Mössbauerlinienbreite begleitet. Demzufolge geben die Modifikationen der Sn Umgebungen klar die Transformation des gesamten Materials wieder. Ist die lokale Umgebung von unregelmäßig auftretenden Atomen in einer amorphen Matrix von Interesse, sind lokal prüfende Methoden die zuverlässigsten Methoden die zur Verfügung stehen. In dieser Arbeit wurde 119Sn Mössbauer Spektroskopie eingesetzt um die Oxidationszustände, die lokalen Umgebungen und relativen Intensitäten von Zinn Atomen in einer Silikatmatrix zu bestimmen. Modifikationen dieser Parameter als Funktion von Prozess bestimmenden Parametern wie der Sauerstoffpartialdruck, die Temperatur, die Behandlungsdauer und der Abkühlprozess genauso wie der SnO2 Gehalt sind von Interesse, weil durch Reduktions- und Diffusionsprozesse Änderungen des Koordinations- und des Oxidationszustands der Zinnatome auftreten. Da diese Änderungen in der Glasmatrix verursachen, die das fertige Produkt im industriellen Fertigungsprozess ruinieren können sind diese feinen Veränderungen sehr wichtig. Wenigstens zwei Mössbauerlinien korrespondierend mit zwei verschiedenen Umgebungen für Sn2+ und Sn4+ sind für eine Analyse mit ausreichender Qualität notwendig. Durch Vergleich von den bestimmten Hyperfein Parametern mit den Parametern von Modelsubstanzen werden lokale Umgebungen der Zinnatome entworfen. Für Sn2+ werden zwei auf einer trigonalen Pyramide basierende Umgebungen mit variierender Anzahl von bindenden und nicht-bindenden Sauerstoffatomen formuliert. Für Sn4+ wurde eine tetraedrische und eine oktaedrische Umgebung postuliert. Die relativen Intensitäten der vier Mössbauerlinien wurden um ein Diffusions- und Reaktionsmodell zu entwickeln und um einen Satz von Diffusions- und Transferkoeffizienten zu bestimmen eingesetzt. Die bestimmten Diffusionskoeffizienten stimmen mit den Literaturdaten überein. Der Massentransferkoeffizient ist kleiner als der bestimmte Wert, aber immer noch in der gleichen Größenordnung. Im Gegensatz zu den Erwartungen ist der präsentierte Diffusionskoeffizient für Sn4+ bestimmt als der von Sn2+. Das wiederum kann durch Berücksichtigung von Elektronhoppingprozessen erklärt werden.

Phosphonate ligands in extended inorganic hybrids and as radical units in complexes

Phosphonatliganden in erweiterten anorganischen Hybridmaterialien undrnals Radikalträgern in KomplexenrnrnAnorganisch-organische Hybridmaterialien sind in der Regel extrem vielseitig. Die systematische Darstellung von niederdimensionalen Materialien (eindimensionale Kettenverbindungen oder zweidimensionalen Schichtverbindungen) mit einer Kontrolle über die Art der Verbindung,rnbietet neue Möglichkeiten im Bereich des molekularen Magnetismus. Hier im Fall von Metall-Phosphonat Verbindungen in erweiterten anorganischen Hybriden wurde der pH - Wert während der Reaktion eingestellt, wodurch der Grad der Protonierung des Phosphonatliganden kontrolliert wurde. Aufgrund der Tatsache, dass alle erhaltenen Metall Phosphonatverbindungen neutral waren, konnte das Ligand zu Metallverhältnis erstmals vorhergesagt werden. So wurden mehrere neue Metall–Phosphonat Verbindungen im Bereich von Null-dimensionalen (I0O0, Co-Kristallisation von M(H2O)6 mitrndeprotonierten Phosphonatligand), über eindimensionalen (I1O0, Kettenstrukturen) bis hin zu zweidimensionalen (I2O0, Schichtstrukturen) ausführlich diskutiert in Bezug auf ihr magnetisches Verhalten. Im Allgemeinen sind die erwarteten Austauschwechselwirkungen in einem erweiterten anorganischen Hybridmaterial stark, weil oft ein Superaustausch durch ein einzelnes Sauerstoffatom möglich ist. Hier waren oft mehrere konkurrierende Austauschwechselwirkungen vorhanden, so dass kompliziertere magnetische Verhalten beobachtet wurden.rnrnDarüber hinaus wurden drei neue Beispiele von Nitronyl-Nitroxidradikale dargestellt, in denen eine zusätzliche saure Funktionalität eingeführt war. Die Auswirkungen des sauren Charakters der zusätzlich eingeführten Sulfonsäure oder Phosphonsäure-Gruppe auf das Nitronyl-Nitroxidradikal wurden im Detail zum ersten Mal untersucht. Die mit der Phosphonsäure-Gruppe versehenen Nitronyl-Nitroxidradikale sind perfekte Proben für die Untersuchung einer Spin-Verschiebung in Nitronyl-Nitroxidradikale durch EPR-Spektroskopie, aufgrund des eingeführten Phosphors. Auch der Protonierungsgrad der zusätzlich eingeführten Phosphonsäure-Gruppe wurde berücksichtigt. In dieser Arbeit wurden die ersten Metallkomplexe der neuen substituierten sauren Nitronyl-Nitroxidradikale vorgestellt. Die Koordination von Nickel(II) Metallionen an die saure, zweite funktionelle Gruppe des Nitronyl–Nitroxid Radikal wurde beschrieben. Die magnetische Austauschwechselwirkung der Metallionen untereinander und die Metall-Radikal-Austauschwechselwirkungen wurden untersucht. rnrnIm Allgemeinen können interessante molekulare magnetische Materialien dadurch dargestellt werden, dass die Dimension der Metall-Phosphonat-Verbindungen als Beispiele für die erweiterten anorganischen Hybridmaterialien gesteuert werden kann. Mit Nitronyl-Nitroxidradikale als organische Liganden können in Zukunft noch mehr Spin-Träger in anorganisch-organischen Gerüstmaterialien integriert werden um die magnetischen Eigenschaften zu verbesseren.rn