Obtenção de materiais magnéticos para o estudo da propriedade magnetocalórica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo do crescimento de nanofitas de céria dopada com gadolínio por sistema de aquecimento por micro-ondas

O óxido de cério (céria) tem atraído atenção devido às suas importantes aplicações, como em células a combustível de óxido sólido, catalisadores de gases de exaustão de automóveis, catalisadores para a obtenção de hidrogênio, bloqueadores de raios ultravioleta, biomateriais, entre outros. Controlar os métodos de síntese da céria é de grande importância para explicar ou prever essas propriedades. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi estudar o crescimento de nanofitas de óxido de cério em um sistema hidrotérmico assistido por micro-ondas, no qual 8 min foram obtidas nanofitas com comprimentos próximos a 330 nm, em 130 ºC e pressão de 3 atm. Os resultados colaboram para pesquisas em reformadores para obtenção de etanol e/ou anodos de células combustíveis de óxido sólido.

Parâmetros espectroscópicos teóricos e experimentais do cintilador 'GD IND.2''O IND.2''S':'CE POT.3+', 'PR POT.3+'

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Complexos aniônicos contendo európio ou gandolínio e beta-dicetonas aplicados aos estudos foto e/ou eletroluminescentes de sólidos e filmes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Synthesis, characterisation and thermal behaviour of solid state compounds of 4-methylbenzylidenepyruvate with heavier trivalent lanthanides and yttrium(III)

Solid state Ln-4-Me-BP compounds, where Ln stands for heavier trivalent lanthanides (gadolinium to lutetium) and yttrium(III) and 4-Me-BP is 4-methylbenzylidenepyruvate (CH3-C6H4-CH=CH-COCOO-), have been synthesized. Elemental analysis, complexometry, X-ray powder diffractometry, infrared spectroscopy and simultaneous thermogravimetry-differential thermal analysis (TG-DTA), have been used to characterise and to study the thermal behaviour of these compounds. The results provided information concerning the stoichiometry, crystallinity, ligand's denticity, thermal stability and thermal decomposition. © 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Síntese e caracterização de complexos de lantanídeos pesados e ítrio(III) como o fármaco ibuprofeno no estado sólido

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estrutura e algumas propriedades ópticas de difenilfosfinatos de terras-raras

Coordination compounds of trivalent lanthanides cations with diphenylphosphinate are originated from direct reaction between a lanthanide salt and diphenylphosphinic acid. These complexes have peculiar and intriguing features, as (i) quickly obtainment through wet process precipitation, (ii) appreciable thermal stability, similar to inorganic phosphates, (iii) polymeric structure, and consequently, (iv) low solubility in both polar and non-polar solvents. Nowadays, coordination polymers are classified as coordination networks or, in case of porous materials, as metal-organic frameworks (MOFs). By this study, we aim to determine some optical properties of rare-earth diphenylphosphinate (RE = La3+, Eu3+, Gd3+, Lu3+) and conduct an updated classification of these compounds, bringing more details of its structure and the possible proposal of new materials with applications in lighting, detection of ionizing radiation and magnetism. The complexes of trivalent rare-earth cation with diphenylphosphinate were prepared by direct mixture of diphenylphosphinic acid with rare-earth metal chloride, both in ethanolic solution. The solution of diphenylphosphinic acid was kept in a beaker under constant stirring with pH measurements of the solution and gadolinium chloride solution was then dripped slowly with the aid of a burette until its complete addition; the following metal:ligand molar ratios were tested: 1:1, 1:2, 1:3, 2:1 e 3:1. The compounds were characterized by spectroscopic and structural techniques. By Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), it was possible to check the total ionization of diphenylphosphinic acid in synthesized complexes, confirmed by the absence of the band type A, B, C related to ѵ(O-H) of the acid (2663 cm-1, 2168 cm-1, 1684 cm-1), as well as the disappearance of ѵ(P-OH)=961 cm-1. Furthermore, the occurrence of bands shifts of ѵ(POO-) [symmetrical and asymmetrical] of...

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.

Estrutura e algumas propriedades ópticas de difenilfosfinatos de terras-raras

Coordination compounds of trivalent lanthanides cations with diphenylphosphinate are originated from direct reaction between a lanthanide salt and diphenylphosphinic acid. These complexes have peculiar and intriguing features, as (i) quickly obtainment through wet process precipitation, (ii) appreciable thermal stability, similar to inorganic phosphates, (iii) polymeric structure, and consequently, (iv) low solubility in both polar and non-polar solvents. Nowadays, coordination polymers are classified as coordination networks or, in case of porous materials, as metal-organic frameworks (MOFs). By this study, we aim to determine some optical properties of rare-earth diphenylphosphinate (RE = La3+, Eu3+, Gd3+, Lu3+) and conduct an updated classification of these compounds, bringing more details of its structure and the possible proposal of new materials with applications in lighting, detection of ionizing radiation and magnetism. The complexes of trivalent rare-earth cation with diphenylphosphinate were prepared by direct mixture of diphenylphosphinic acid with rare-earth metal chloride, both in ethanolic solution. The solution of diphenylphosphinic acid was kept in a beaker under constant stirring with pH measurements of the solution and gadolinium chloride solution was then dripped slowly with the aid of a burette until its complete addition; the following metal:ligand molar ratios were tested: 1:1, 1:2, 1:3, 2:1 e 3:1. The compounds were characterized by spectroscopic and structural techniques. By Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), it was possible to check the total ionization of diphenylphosphinic acid in synthesized complexes, confirmed by the absence of the band type A, B, C related to ѵ(O-H) of the acid (2663 cm-1, 2168 cm-1, 1684 cm-1), as well as the disappearance of ѵ(P-OH)=961 cm-1. Furthermore, the occurrence of bands shifts of ѵ(POO-) [symmetrical and asymmetrical] of...

APTES-Modified RE2O3:Eu3+ Luminescent Beads: Structure and Properties

Europium-doped lanthanide oxide RE2O3:Eu3+ (RE = Y or Gd) luminescent beads, with a spherical shape and a diameter of 150 +/- 15 nm, have been modified by reaction with 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), in order to introduce reactive amine groups at their surfaces. The direct silanation has resulted in the formation of a nanometric layer at the surface of the beads, with an optimum grafting rate of 0.055 +/- 0.005 mol APTES/mol RE2O3. Fourier transform infrared (FTIR) and X-ray photoelectron (XPS) spectroscopies confirmed the condensation of an organosilane layer, made of cross-linked -O-Si-O-Si- and of groups -O-Si-R (with R = (CH2)(3)NH2 or O-Et). Titration of the accessible amine groups has been performed by simultaneously measuring the luminescence of grafted fluorescein isothiocyanate and that of core particles: there are about 2.3 X 10(4) (2.8 X 10(4)) -NH2 per Y2O3:Eu3+ (Gd2O3:Eu3+) bead. The isoelectronic point was shifted by one pH unit after APTES modification. The surface modification by APTES at least preserved (for Gd2O3:Eu3+) or improved (for Y2O3:Eu3+) the red emission of the beads.

Whole-body MRI: comprehensive evaluation on a 48-channel 3T MRI system in less than 40 minutes. Preliminary results

OBJECTIVE: To evaluate a comprehensive MRI protocol that investigates for cancer, vascular disease, and degenerative/inflammatory disease from the head to the pelvis in less than 40 minutes on a new generation 48-channel 3T system. MATERIALS AND METHODS: All MR studies were performed on a 48-channel 3T MR scanner. A 20-channel head/neck coil, two 18-channel body arrays, and a 32-channel spine array were employed. A total of 4 healthy individuals were studied. The designed protocol included a combination of single-shot T2-weighted sequences, T1-weighted 3D gradient-echo pre- and post-gadolinium. All images were retrospectively evaluated by two radiologists independently for overall image quality. RESULTS: The image quality for cancer was rated as excellent in the liver, pancreas, kidneys, lungs, pelvic organs, and brain, and rated as fair in the colon and breast. For vascular diseases ratings were excellent in the aorta, major branch vessel origins, inferior vena cava, portal and hepatic veins, rated as good in pulmonary arteries, and as poor in the coronary arteries. For degenerative/inflammatory diseases ratings were excellent in the brain, liver and pancreas. The inter-observer agreement was excellent. CONCLUSION: A comprehensive and time efficient screening for important categories of disease processes may be achieved with high quality imaging in a new generation 48-channel 3T system.

Serum levels of brain-derived neurotrophicfactor correlate with the number of T2 MRI lesions in multiple sclerosis

The objective of the present study was to determine if there is a relationship between serum levels of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and the number of T2/fluid-attenuated inversion recovery (T2/FLAIR) lesions in multiple sclerosis (MS). The use of magnetic resonance imaging (MRI) has revolutionized the study of MS. However, MRI has limitations and the use of other biomarkers such as BDNF may be useful for the clinical assessment and the study of the disease. Serum was obtained from 28 MS patients, 18-50 years old (median 38), 21 women, 0.5-10 years (median 5) of disease duration, EDSS 1-4 (median 1.5) and 28 healthy controls, 19-49 years old (median 33), 19 women. BDNF levels were measured by ELISA. T1, T2/FLAIR and gadolinium-enhanced lesions were measured by a trained radiologist. BDNF was reduced in MS patients (median [range] pg/mL; 1160 [352.6-2640]) compared to healthy controls (1640 [632.4-4268]; P = 0.03, Mann-Whitney test) and was negatively correlated (Spearman correlation test, r = -0.41; P = 0.02) with T2/FLAIR (11-81 lesions, median 42). We found that serum BDNF levels were inversely correlated with the number of T2/FLAIR lesions in patients with MS. BDNF may be a promising biomarker of MS.

Bestimmung der Ionisationsenergie von Actinium und Ultraspurenanalyse von Plutonium mit resonanter Ionisationsmassenspektrometrie (RIMS)

ZusammenfassungDie Resonanzionisationsmassenspektrometrie (RIMS) verbindet hohe Elementselektivität mit guter Nachweiseffizienz. Aufgrund dieser Eigenschaften ist die Methode für Ultraspurenanalyse und Untersuchungen an seltenen oder schwer handhabbaren Elementen gut geeignet. Für RIMS werden neutrale Atome mit monochromatischem Laserlicht ein- oder mehrfach resonant auf energetisch hoch liegende Niveaus angeregt und anschließend durch einen weiteren Laserstrahl oder durch ein elektrisches Feld ionisiert. Die Photoionen werden in einem Massenspektrometer massenselektiv registriert.Ein Beispiel für die Anwendung von RIMS ist die präzise Bestimmung der Ionisationsenergie als fundamentale physikalisch-chemische Eigenschaft eines bestimmten Elements; insbesondere bei den Actinoiden ist die Kenntnis der Ionisationsenergie von Interesse, da es dort bis zur Anwendung der laser-massenspektroskopischer Methode nur wenige experimentelle Daten gab. Die Bestimmung der Ionisationsenergie erfolgt durch die Methode der Photoionisation im elektrischen Feld gemäß dem klassischen Sattelpunktsmodell. Im Experiment werden neutrale Atome in einem Atomstrahl mittels Laserlicht zunächst resonant angeregt. Die angeregten Atome befinden sich in einem äußeren, statischen elektrischen Feld und werden durch einen weiteren Laserstrahl, dessen Wellenlänge durchgestimmt wird, ionisiert. Das Überschreiten der Laserschwelle macht sich durch einen starken Anstieg im Ionensignal bemerkbar. Man führt diese Messung bei verschiedenen elektrischen Feldstärken durch und erhält bei Auftragen der Ionisationsschwellen gegen die Wurzel der elektrischen Feldstärke durch Extrapolation auf die Feldstärke Null die Ionisationsenergie.Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Ionisationsenergie von Actinium erstmalig zu 43398(3) cm-1 º 5,3807(4) eV experimentell bestimmt. Dazu wurden Actiniumatome zunächst einstufig resonant mit einem Laser mit einer Wellenlänge von 388,67 nm auf einen Zustand bei 25729,03 cm-1 angeregt und anschließend mit Laserlicht mit einer Wellenlänge von ca. 568 nm ionisiert. Damit sind die Ionisationsenergien aller Actinoiden bis einschließlich Einsteinium mit Ausnahme von Protactinium bekannt. Als Atomstrahlquelle wird ein spezielles 'Sandwichfilament' benutzt, bei dem das Actinoid als Hydroxid auf eine Tantalfolie aufgebracht und mit einer reduzierenden Deckschicht überzogen wird. Das Actinoid dampft bei Heizen dieser Anordnung atomar ab. Bei den schwereren Actinoiden wurde Titan als Deckschicht verwendet. Um einen Actiniumatomstrahl zu erzeugen, wurde aufgrund der hohen Abdampftemperaturen statt Titan erstmals Zirkonium eingesetzt. Bei Protactinium wurde Thorium, welches noch stärkere Reduktionseigenschaften aufweist, als Deckmaterial eingesetzt. Trotzdem gelang es mit der 'Sandwichtechnik' nicht, einen Protactiniumatomstrahl zu erzeugen. In der Flugzeitapparatur wurde lediglich ein Protactinium-monoxidionensignal detektiert. Um ein erst seit kurzem verfügbares Fest-körperlasersystem zu explorieren, wurden zusätzlich noch die bekannten Ionisations-ener-gien von Gadolinium und Plutonium erneut bestimmt. Die gemessenen Werte stimmen mit Literaturdaten gut überein.Ferner wurde noch ein bestehender Trennungsgang für Plutonium aus Umweltproben auf die Matrices Meerwasser und Hausstaub angepasst und für die Bestimmung von Plutonium und dessen Isotopenzusammensetzung in verschiedenen Probenreihen mittels RIMS eingesetzt. Der modifizierte Trennungsgang ermöglicht das schnelle Aufarbeiten von großen Probenmengen für Reihenuntersuchungen von Plutoniumkontaminationen. Die ermittelten Gehalten an 239Pu lagen zwischen 8,2*107 Atome pro 10 l Meerwasserprobe und 1,7*109Atome pro Gramm Staubprobe.

Ortsaufgelöster Nachweis von Elementspuren mittels Laserablation und Resonanzionisations-Massenspektrometrie und Untersuchungen zur Laserablations-Dynamik

Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine neue Methode für einen empfindlichen und isotopenselektiven Elementnachweis entwickelt. Unter Einsatz von Laserablation geschieht der Probenaufschluß direkt und mit einer Ortsauflösung von unter 30 m. Hierzu wurde ein hochauflösendes MALDI-TOF-Massenspektrometer, welches üblicherweise für biochemische Fragestellungen eingesetzt wird, mit einem spektroskopischen Aufbau zur resonanten Ionisation von Elementgehalten modifiziert. Die Methode ist somit insbesondere für die Untersuchung von Elementspuren in Festkörperproben mit mikroskopischer Struktur konzipiert. Methodische Entwicklungsarbeiten wurden anhand des Elements Gadolinium durchgeführt. Durch die Verwendung gepulster Farbstofflaser stehen ausreichend hohe Laserfelder zur Verfügung, um unabhängig von Hyperfeinstruktur und Isotopieverschiebung Übergänge aller Isotope im Rahmen des Resonanzionisations-Verfahrens zu sättigen. Darauf konnte eine Isotopenverhältnisanalyse mit einer Genauigkeit im Prozentbereich verwirklicht werden. Verschiedene Anregungsleitern wurden untersucht, und mit elementspezifischen Resonanzüberhöhungen bis zu zwei Größenordnungen über dem nicht-resonant gebildeten Untergrund konnte eine Nachweiseffizienz von über 10-4 (entsprechend sub-fg/g-Niveau) erzielt werden. Dazu wurden Simulationsrechnungen zum atomaren Sättigungsverhalten in starken resonanten Laserfeldern durchgeführt. Erste Anwendungen des Laserablationsverfahrens waren Proben kosmologischer Herkunft. Der physikalische Prozeß der Laserablation bei Metallen wurde unter Hochvakuum-Bedingung systematisch in Abhängigkeit der Laserfluenz untersucht. In der ablatierten Plasmaphase erwies sich der Neutralanteil als besonders geeignet für geschwindigkeitsselektive Laserionisations-Messungen. Eine bimodale Struktur wurde beobachtet, bestehend aus einer thermischen und einer schockwellen-induzierten Komponente. Der ionische Anteil der ablatierten Dampfphase konnte über variable elektrische Feldpulse untersucht werden. Laserablation unter Atmosphärenbedingung wurde an einem beschichteten Messingtarget untersucht. Dabei wurde die Entstehung von permanenten Oberflächenstrukturen beobachtet, welche sich durch Nichtgleichgewichts-Prozesse in der Dampfphase erklären lassen.

Synthese und Charakterisierung von multivalenten kationischen Tensiden und Polymeren

Der Einsatz von den Polyelektrolytkomplexen von DNA / RNA mit Polykationen oder Lipiden in der Gen-Therapie ist für Wissenschaftler von besonderem Interesse, da sie als Träger für den Transport von genetischem Material in lebende Zellen fungieren können. Interessant ist auch die Komplexbildung aus Gadolinium und Polykation, hier können die stabil gebildeten Aggregate als Kontrastmittel zur Anwendung in der Magnetresonanztomographie eingeführt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, strukturdefinierte, positiv geladene, polyvalente sperminanaloge Polymere zu synthetisieren. Durch die polyelektrolytische Natur erlauben solche Polymere die Komplexierung von mehr Gadolinium-Polyoxometalaten und wären deshalb sehr gut als Kontrastmittel geeignet. Aufbauend auf den Vorarbeiten, wurde insbesondere die Komplexbildung von kationischem Polymer mit der Green Fluorescent Protein DNA in physiologischem Salzgehalt untersucht. Die Beschreibung der Synthese im Rahmen dieser Arbeit zeigt, dass es mit dem entwickelten Syntheseprinzip, also unter Einsatz von orthogonaler Schutzgruppenchemie und funktionaler Transformation gelungen ist, durch einfache nukleophile Substitution die Kopplung der Elementareinheiten zu komplexeren, auch ionischen Tensiden durchzuführen. Die Komplexierung von Gadolinium-Polyoxometalat mit kationisch geladenem Polymer in reinem Wasser und in physiologischem Salzgehalt hat gezeigt, dass bei einem Ladungsverhältnis von ungefähr 2:1 stabile sphärische Komplexe gebildet werden. HeLa-Zellen zeigen keine hohe Empfindlichkeit gegenüber Polykation-POM-Komplexen, da deren toxische Wirkung nur einen Anteil toter Zellen von maximal 24 % zur Folge hatte. Die Bildqualität einer MRT-Aufnahme der gebildeten Polykation-POM-Komplexe wurde im Vergleich zu den reinen Gadolinium-Polyoxometalat-Lösungen erheblich verbessert. Die Komplexierung von DNA mit dem im Überschuss vorliegenden kationisch geladenen Polymer wurde mittels Rasterkraftmikroskopie, statischer sowie dynamischer Lichtstreuung untersucht. Die Molmasse und Größe der Polykation-DNA-Komplexe geben eindeutige Hinweise darauf, dass sich in physiologischer Salzlösung Multi-Ketten-Komplexe bilden. Neben der Untersuchung der Polymer-Komplexe wurde eine Reihe neuartiger multivalenter kationischer Tenside hergestellt, wobei ihre Eigenschaften beispielsweise mit Tensid B (C12N4), Tensid C (EG8N4) und Tensid F (EG8C12N4) in wässriger Lösung bei verschiedener Salzkonzentration im Vordergrund stehen.