Local electronic structure, optical bandgap and photoluminescence (PL) properties of Ba(Zr0.75Ti0.25)O3 powders

Ba(Zr0.75Ti0.25)O3 (BZT-75/25) powders were synthesized by the polymeric precursor method. Samples were structurally characterized by X-ray diffraction (XRD), Rietveld refinement, X-ray absorption near-edge structure (XANES) and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) techniques. Their electronic structures were evaluated by first-principle quantum mechanical calculations based on density functional theory at the B3LYP level. Their optical properties were investigated by ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy and photoluminescence (PL) measurements at room temperature. XRD patterns and Rietveld refinement data indicate that the samples have a cubic structure. XANES spectra confirm the presence of pyramidal [TiO5] clusters and octahedral [TiO6] clusters in the disordered BZT-75/25 powders. EXAFS spectra indicate distortion of Ti-O and Ti-O-Ti bonds the first and second coordination shells, respectively. UV-Vis absorption spectra confirm the presence of different optical bandgap values and the band structure indicates an indirect bandgap for this material. The density of states demonstrates that intermediate energy levels occur between the valence band (VB) and the conduction band (CB). These electronic levels are due to the predominance of 4d orbitals of Zr atoms in relation to 3d orbitals of Ti atoms in the CB, while the VB is dominated by 2p orbitals related to O atoms. There was good correlation between the experimental and theoretical optical bandgap values. When excited at 482 nm at room temperature, BZT-75/25 powder treated at 500 C for 2 h exhibited broad and intense PL emission with a maximum at 578 nm in the yellow region. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Fish exposure to nano-TiO2 under different experimental conditions: Methodological aspects for nanoecotoxicology investigations

The ecotoxicology of nano-TiO2 has been extensively studied in recent years; however, few toxicological investigations have considered the photocatalytic properties of the substance, which can increase its toxicity to aquatic biota. The aim of this work was to evaluate the effects on fish exposed to different nano-TiO2 concentrations and illumination conditions. The interaction of these variables was investigated by observing the survival of the organisms, together with biomarkers of biochemical and genetic alterations. Fish (Piaractus mesopotamicus) were exposed for 96h to 0, 1, 10, and 100mg/L of nano-TiO2, under visible light, and visible light with ultraviolet (UV) light (22.47J/cm2/h). The following biomarkers of oxidative stress were monitored in the liver: concentrations of lipid hydroperoxide and carbonylated protein, and specific activities of superoxide dismutase, catalase, and glutathione S-transferase. Other biomarkers of physiological function were also studied: the specific activities of acid phosphatase and Na,K-ATPase were analyzed in the liver and brain, respectively, and the concentration of metallothionein was measured in the gills. In addition, micronucleus and comet assays were performed with blood as genotoxic biomarkers. Nano-TiO2 caused no mortality under any of the conditions tested, but induced sublethal effects that were influenced by illumination condition. Under both illumination conditions tested, exposure to 100mg/L showed an inhibition of acid phosphatase activity. Under visible light, there was an increase in metallothionein level in fish exposed to 1mg/L of nano-TiO2. Under UV light, protein carbonylation was reduced in groups exposed to 1 and 10mg/L, while nucleus alterations in erythrocytes were higher in fish exposed to 10mg/L. As well as improving the understanding of nano-TiO2 toxicity, the findings demonstrated the importance of considering the experimental conditions in nanoecotoxicological tests. This work provides information for the development of protocols to study substances whose toxicity is affected by illumination conditions. © 2013 Elsevier B.V..

Clareamento dental com perôxido de hidrogênio contendo nano partículas de óxido de titânio como semicondutor: efeito de concentrações, tempos e formas de ativação

Pós-graduação em Ciências Odontológicas - FOAR

Construção, estudo analítico e aplicação físico-química do eletrodo 'PT'|'HG'|'HG IND.2 C IND.2 O IND.4'| grafite, em meio aquoso de 'NACLO IND.4' e 'NANO IND.3'

Pós-graduação em Química - IQ

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.

Investigação da transição isolante-metal do CDM via algoritmos computacionais e estudo de nano-dispositivos orgânicos

Apresentamos neste trabalho um estudo teórico sobre polímeros orgânicos conjugados. É conhecido que estes sistemas, em geral semicondutores ou isolantes, sob dopagem química podem vir a adquirir propriedades elétricas de material condutor. E ainda, sob ação de campo elétrico, pequenos oligômeros podem apresentar comportamento equivalente ao de dispositivos usuais, mas com inúmeras vantagens como, por exemplo, tamanho extremamente reduzido (alguns nanômetros). Dessa forma no primeiro capítulo faremos uma breve introdução sobre polímeros orgânicos conjugados mostrando alguns resultados experimentais obtidos para o polímero 4-dicianometileno-4,4-ciclopenta [2,1-b: 3,4b’] ditiofeno – CDM, que é o objeto central de estudo desta dissertação. O capítulo 2 trata dos métodos quânticos utilizados. Citaremos a Teoria de Hartre-Fock (HF) e suas derivações semi-empíricas. A técnica de Interação de configuração (CI) e a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) também serão tratadas neste capítulo. O capítulo 3 é dedicado a descrever as características de alguns dispositivos usuais como diodos e transistores. Aqui o fundamental é entender a composição, o funcionamento e principalmente, como se comportam suas curvas características corrente versus voltagem (IxV). Citaremos ainda alguns dispositivos eletrônicos extremamente pequenos. No capítulo 4 começa nossos resultados e discussões referentes a análise da transição isolante-metal em CDM sob ação de dopagem. Primeiramente a nível semiempírico, obtivemos a caracterização ótica de oligômeros de CDM neutro e na presença de defeitos conformacionais do tipo bipólarons negativo e positivo. Partindo de geometrias otimizadas via métodos AM1 e PM3 obtivemos o espectro de absorção para sistemas com e sem carga. A nível Hartree-Fock calculamos a Estrutura de Bandas e a Densidade de Estados (DOS) para o PCDM no estado neutro e dopado. O cálculo da DOS e da Dispersão foram realizados através de programas computacionais desenvolvidos aqui no Grupo de Física de Materiais da Amazônia (GFMA). Apresentamos ainda neste capítulo o espectro de absorção teórico para oligômeros de CDM com diversas configurações com geometrias totalmente otimizadas pelo DFT. No capítulo 5 temos os resultados relativos à análise de nanodispositivos baseados em tetrâmeros de CDM com e sem carga. As curvas do deslocamento de carga versus voltagem apresentam características de curvas de dispositivos usuais. Analisamos também o espectro de absorção teórico dos nanodispositivos para valores de tensão nula e em pontos de saturação de corrente nas regiões direta e reversa.

Nanocompósito de alumina com inclusão nonométricas de zircônia para infraestruturas de próteses odontológicas livres de metal: avaliação de prosperidades mecânicas e análise microestrutural. -

Pós-graduação em Reabilitação Oral - FOAR

Desenvolvimento e caracterização físico-química e biofarmacêutica de nano e microemulsões lipídicas de uso intravenoso contendo metildiidrojasmonato

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

DNA for nano-bio scale computation of chemical formalisms using Higher Order Logic (HOL) and analysis using an interdisciplinary approach

Bio-molecular computing, 'computations performed by bio-molecules', is already challenging traditional approaches to computation both theoretically and technologically. Often placed within the wider context of ´bio-inspired' or 'natural' or even 'unconventional' computing, the study of natural and artificial molecular computations is adding to our understanding of biology, physical sciences and computer science well beyond the framework of existing design and implementation paradigms. In this introduction, We wish to outline the current scope of the field and assemble some basic arguments that, bio-molecular computation is of central importance to computer science, physical sciences and biology using HOL - Higher Order Logic. HOL is used as the computational tool in our R&D work. DNA was analyzed as a chemical computing engine, in our effort to develop novel formalisms to understand the molecular scale bio-chemical computing behavior using HOL. In our view, our focus is one of the pioneering efforts in this promising domain of nano-bio scale chemical information processing dynamics.

Photoluminescence emission at room temperature in zinc oxide nano-columns

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Silica-based Nano-coating on Zirconia Surfaces Using Reactive Magnetron Sputtering: Effect on Chemical Adhesion of Resin Cements

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

Efeito do acréscimo de nano-hidroxiapatita nas propriedades físico-químicas, mecânicas e antibiofilnme do cimento portland com óxido de zircônio

Pós-graduação em Odontologia - FOAR

Synthesis by a chemical method and characterization of CaZrO3 powders: Potential application as humidity sensors

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

The fracture resistance of a CAD/CAM Resin Nano Ceramic (RNC) and a CAD ceramic at different thicknesses

Objective. This study aimed to investigate the influence of restoration thickness to the fracture resistance of adhesively bonded Lava (TM) Ultimate CAD/CAM, a Resin Nano Ceramic(RNC), and IPS e. max CAD ceramic.Methods. Polished Lava (TM) Ultimate CAD/CAM (Group L), sandblasted Lava (TM) Ultimate CAD/CAM (Group LS), and sandblasted IPS e.max CAD (Group ES) discs (n=8, phi=10 mm) with a thickness of respectively 0.5 mm, 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm, and 3.0 mm were cemented to corresponding epoxy supporting discs, achieving a final thickness of 3.5 mm. All the 120 specimens were loaded with a universal testing machine at a crosshead speed of 1 mm/min. The load (N) at failure was recorded as fracture resistance. The stress distribution for 0.5 mm restorative discs of each group was analyzed by Finite Element Analysis (FEA). The results of facture resistances were analyzed by one-way ANOVA and regression.Results. For the same thickness of testing discs, the fracture resistance of Group L was always significantly lower than the other two groups. The 0.5 mm discs in Group L resulted in the lowest value of 1028 (112) N. There was no significant difference between Group LS and Group ES when the restoration thickness ranged between 1.0 mm and 2.0 mm. There was a linear relation between fracture resistance and restoration thickness in Group L (R = 0.621, P < 0.001) and in Group ES (R = 0.854, P < 0.001). FEA showed a compressive permanent damage in all groups.Significance. The materials tested in this in vitro study with the thickness above 0.5 mm could afford the normal bite force. When Lava Ultimate CAD/CAM is used, sandblasting is suggested to get a better bonding. (C) 2014 Academy of Dental Materials. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Long-range and short-range structures of cube-like shape SrTiO3 powders: microwave-assisted hydrothermal synthesis and photocatalytic activity

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)