Nucleation and crystallization of titania nanoparticles in silica titania planar waveguides: A study by low frequency Raman scattering

SiO2 (1-x) - TiO2 (x) waveguides, with the mole fraction x in the range 0.07 - 0.20 and thickness of about 0.4 μm, were deposited on silica substrates by a dip-coating technique. The thermal treatments at 700-900°C, used to fully densify the xerogels, produce nucleation of TiO2 nanocrystals even for the lowest TiO2 content. The nucleation of TiO2 nanocrystals and their growth by thermal annealing up to 1300°C were studied by waveguide Raman spectroscopy, for the SiO2 (0.8) - TiO2 (0.2) composition. By increasing the annealing temperature, the Raman spectrum evolves from that typical of the silica-titania glass to that of anatase, but brookite phase is dominant at intermediate temperatures. In the low. frequency region (5-50 cm-1) of the Raman spectra, acoustic vibrations of the nanocrystals are observed. From the measured line shapes, we can deduce the size distribution of the particles. The results are compared with those obtained from the line widths in the X-ray diffraction patterns. Nanocrystals with a mean size in the range 4-20 nm are obtained, by thermal annealing in a corresponding range of 800-1300°C.

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) applied to cancer diagnosis and detection of pesticides, explosives, and drugs

The inelastic scattering of light, Raman scattering, presents a very low cross section. However, the signal can be amplified by several orders of magnitude, leading to the so-called surface-enhanced Raman scattering (SERS) phenomenon. Basically, the SERS effect is achieved when the target molecule (analyte) is adsorbed onto metallic nanoparticles, usually noble metals. This article presents an overview of the applications of SERS to cancer diagnosis and the detection of pesticides, explosives, and drugs (illicit and pharmacological). SERS is routinely applied nowadays to detect and identify analytes at very low concentrations, including for single-molecule detection. However, the application of SERS as an analytical tool requires reliable and reproducible SERS substrates, in terms of enhancement factors, which depends on the size, shape, and aggregation of the metallic nanoparticles. Therefore, the production of reliable and reproducible SERS substrates is a challenge in the field. Besides, the metallic nanoparticles can also induce changes in the system by possible interactions with the analyte under investigation, which must be taken into account. This review will present work in which, under certain specific experimental conditions, SERS has been analytically applied.

Structural refinement, growth mechanism, infrared/Raman spectroscopies and photoluminescence properties of PbMoO4 crystals

Lead molybdate (PbMoO4) crystals were synthesized by the co-precipitation method at room temperature and then processed in a conventional hydrothermal (CH) system at low temperature (70 °C for different times). These crystals were structurally characterized by X-ray diffraction (XRD), Rietveld refinement, micro-Raman (MR) and Fourier transformed infrared (FT-IR) spectroscopies. Field emission scanning electron microscopy images were employed to observe the shape and monitor the crystal growth process. The optical properties were investigated by ultraviolet-visible (UV-Vis) absorption and photoluminescence (PL) measurements. XRD patterns and MR spectra indicate that these crystals have a scheelite-type tetragonal structure. Rietveld refinement data possibilities the evaluation of distortions in the tetrahedral [MoO 4] clusters. MR and FT-IR spectra exhibited a high mode ν1(Ag) ascribed to symmetric stretching vibrations as well as a large absorption band with two modes ν3(Eu and Au) related to anti-symmetric stretching vibrations in [MoO 4] clusters. Growth mechanisms were proposed to explain the stages involved for the formation of octahedron-like PbMoO4 crystals. UV-Vis absorption spectra indicate a reduction in optical band gap with an increase in the CH processing time. PL properties of PbMoO4 crystals have been elucidated using a model based on distortions of tetrahedral [MoO4] clusters due to medium-range intrinsic defects and intermediary energy levels (deep and shallow holes) within the band gap. © 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Micro-raman spectroscopic characterization of a CR-39 detector

Characterization by micro-Raman spectroscopy of polymeric materials used as nuclear track detectors reveals physico-chemical and morphological information on the material's molecular structure. In this work, the nuclear track detector poly(allyl diglycol carbonate), or Columbia Resin 39 (CR-39), was characterized according to the fluence of alpha particles produced by a 226Ra source and chemical etching time. Therefore, damage of the CR-39 chemical structure due to the alpha-particle interaction with the detector was analyzed at the molecular level. It was observed that the ionization and molecular excitation of the CR-39 after the irradiation process entail cleavage of chemical bonds and formation of latent track. In addition, after the chemical etching, there is also loss of polymer structure, leading to the decrease of the group density C-O-C (∼888 cm-1), CH=CH (∼960 cm -1), C-O (∼1110 cm-1), C-O-C (∼1240 cm -1), C-O (∼1290 cm-1), C-O (∼1741 cm -1), -CH2- (∼2910 cm-1), and the main band -CH2- (∼2950 cm-1). The analyses performed after irradiation and chemical etching led to a better understanding of the CR-39 molecular structure and better comprehension of the process of the formation of the track, which is related to chemical etching kinetics. Copyright © 2013 Society for Applied Spectroscopy.

Local order of Pb1-xLaxZr0.40Ti 0.60O3 ferroelectric ceramic materials probed by X-ray absorption and Raman spectroscopies

This paper reports on the structural characterization of Pb 1-xLaxZr0.40Ti0.60O3 (PLZT) ferroelectric ceramic compositions prepared by the conventional solid state reaction method. X-ray absorption spectroscopy (XAS) and Raman spectroscopy were used to probe the local structure of PLZT samples that exhibits a normal and relaxor ferroelectric behavior. From the Zr K-edge and Pb LIII-edge EXAFS spectra, a considerable dissymmetry of Zr and Pb sites was observed in all samples, including those showing a long-range order cubic symmetry and a relaxor behavior. The Raman spectroscopy results confirmed the existence of a local disorder in all PLZT samples through the observation of Raman active vibrational modes. The variation in the intensity of the E(TO 3) mode in the PLZT relaxor samples indicates that the process of correlation between nanodomains stabilizes at temperatures lower than T m. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Análise ex vivo de hiperplasia fibrosa inflamatória de mucosa jugal por espectroscopia FT-Raman

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização do mineral zircão através do método de traços de fissão, espectroscopia micro-raman e MEV: geocronologia do grupo Bauru

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Identificação de pigmentos em artefatos arqueológicos via espectroscopia Micro-Raman

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

Avaliação das alterações de cor e análise da composição mineral do esmalte dental bovino após clareamento com peróxido de hidrogênio utilizando fotorreflectância e espectroscopia FT-raman

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Espectroscopia FT-Raman no diagnóstico do carcinoma espinocelular de mucosa bucal: estudo ex vivo em humanos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

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.

Espectrometria Raman, UV, DOS e Circular Dicroísmo de alcalóides do cigarro

Esta dissertação aborda a análise espectroscópica de algumas estruturas moleculares presentes no tabaco (Nicotiana glauca), matéria-prima do cigarro, e suas interações com a molécula de DNA. De acordo com sua importância, dentre a grande variedade presentes no cigarro, às moléculas estudadas foram as derivadas do ácido nicotínico: ácido nicotínico (niacina/vitamina B3), nicotinamida, trigonelina, nicotina, nornicotina e anabasina. As otimizações dessas estruturas foram inicialmente obtidas no software computacional Hyperchem 8.0, baseadas na teoria da mecânica molecular. Em seguida, elas foram otimizadas, utilizando-se o método de Teoria do Funcional da Densidade, na base B3LYP/ 6-311++G(d,p), simulado no software Gaussian 03. Uma vez as estruturas otimizadas, obtivemos os espectros de absorção UV, Raman, Infravermelho, Dicroísmo Circular e Densidade de Estados para caracterizar as mesmas utilizando método de Teoria do Funcional da Densidade Dependente do Tempo, também simulados no mesmo software. Ao final desse processo, foi também simulado via mecânica molecular, as interações dessas estruturas com a molécula de DNA com o intuito de verificar a potencialidade cancerígena, ou não, dessas substâncias.

Espectroscopia Raman aplicado ao beta-caroteno

Os óleos vegetais vêm sendo estudados, por alguns anos, de forma intensiva. Entretanto o estudo dessas substâncias apresenta certa dificuldade pelo fato destes óleos apresentarem composições químicas muito complexas. Neste estudo apresentado em forma de dissertação, apresentaremos algumas das formas variadas do espectro Raman do Beta-caroteno e do óleo de buriti em diferentes concentrações e em diferentes meios. O óleo de buriti é uma substância que possui muitas propriedades, entre elas propriedades ópticas e medicinais. É formado por uma composição de várias substâncias graxas e não graxas. Duas das substâncias encontradas no OB também fazem parte de nosso estudo que são o beta-caroteno e o ácido oleico. O beta-caroteno é um carotenoide precursor da vitamina A, muito encontrado em frutos e verduras que apresentam coloração vermelho-alaranjado. O ácido oleico é um ácido graxo muito importante e está presente, quase sempre em grande concentração, na maioria dos óleos vegetais. Com o intuito de estudarmos os espectros Raman desses materiais foram dissolvidos 6,1 mg de beta-caroteno em 50 ml de ácido oléico chamado de solução base. A partir dessa solução, foram misturadas diferentes quantidades de ácido oleico a fim de obtermos soluções mais diluídas, gerando assim soluções de concentrações menores que a solução base, até ser atingido uma concentração próxima a 0% de beta-caroteno. Todas as soluções foram submetidas a agitação mecânica. Uma em especial foi submetida a agitação tanto mecânica quanto ao Ultra-Som. As blendas de PMMA modificados com óleo de buriti foram fabricadas no Laboratório de Químico Física da UNB, numa parceria do Grupo de Polímeros da UNB e do Grupo de Física de Materiais da Amazônia da UFPA. Os resultados mostram que as intensidades Raman aumentam ou diminuem, conforme a concentração de beta-caroteno na solução e de óleo de buriti na blenda. Mostra que em 1656 cm^-1 aparece um pico referente a presença de óleo de buriti na blenda e o deslocamento de alguns modos em algumas regiões do espectro da blenda. Com relação ao espectro da solução foi identificado mudança na solução submetida ao ultra-som com o desaparecimento de alguns modos refrentes ao ácido oleico e ao beta caroteno.

Sensores para sistemas líquidos diluídos combinando Raman amplificado em superfície (SERS) e língua eletrônica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Selective DMSO-induced conformational changes in proteins from Raman optical activity

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