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.

The correlation between electronic structure and antimalarial activity of alkoxylated and hydroxylated chalcones

Chalcones have shown potential to several pharmacological applications including antimalarial properties. We employed multivariate data analysis to correlate the antimalarial activity with electronic structure descriptors obtained through quantum mechanical calculations. The results show high statistical significance and bring valuable insights in order to design new compounds. © 2013 Springer Science+Business Media New York.

Towards an insight on photodamage in hair fibre by UV-light: An experimental and theoretical study

Synopsis: Objectives: In this research, an experimental and theoretical study was conducted to design a photodegradation mechanism of the amino acid tryptophan (Trp) in hair fibres. Methods: For the experimental research, Caucasian hair fibres were exposed to several different solar radiation simulation periods. Then, Trp and its photoproducts (N-formylkynurenine and kynurenine) were assayed by excitation and emission spectroscopic analysis. Results: For the theoretical study, reactions involved in the photodegradation of Trp were evaluated by high-level quantum mechanical calculations in a density functional theory (DFT) framework which indicate a probable Trp degradation mechanism with a minimum expended energy pathway. Conclusion: The biochemistry concerning these reactions is essentially important for a biological system where the degradation of Trp occurs. © 2013 John Wiley & Sons Ltd.

Métodos periódicos aplicados à determinação e análise de propriedades eletrônicas e elásticas em peroviskitas do tipo BaZrO.3 e BaTiO.3

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Informação quântica e relatividade

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Propriedades ferroelétricas, microestruturais e ópticas dos materiais cerâmicos Ba0,5 Sr0,5 (Ti1-ySny) O3

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A structure-activity relationship (SAR) study of neolignan compounds with anti-schistosomiasis activity

Um conjunto de dezoito compostos de neolignanas com atividade antiesquistossomose foi estudado com o método semi-empírico PM3 e outros métodos teóricos com o intuito de avaliar algumas propriedades (variáveis ou descritores) moleculares selecionadas e correlacioná-las com a atividade biológica. Análise exploratória dos dados (análise de componentes principais, PCA, e análise hierárquica de agrupamentos, HCA), análise discriminante (DA) e o método KNN foram utilizados na obtenção de possíveis correlações entre os descritores calculados e a atividade biológica em questão e na predição da atividade antiesquistossimose de algumas moléculas teste. Os descritores moleculares responsáveis pela separação entre os compostos ativos e inativos foram: energia de hidratação (HE), refratividade molecular (MR) e carga sobre o átomo C19 (Q19). Estes descritores fornecem informações a respeito do tipo de interação que pode ocorrer entre os compostos e seu respectivo receptor biológico. Após a construção do modelo para compostos ativos e inativos, os métodos PCA, HCA, DA e KNN foram empregados em um estudo de predição. Foram estudados 10 novos compostos e somente 5 deles foram classificados como ativos contra esquistossomose.

Estudo de solvatocromismo em líquidos moleculares orgânicos via método seqüencial Monte Carlo/Mecânica Quântica

Utilizou-se o método seqüencial Monte Carlo / Mecânica Quântica para obterem-se os desvios de solvatocromismo e os momentos de dipolo dos sistemas de moléculas orgânicas: Uracil em meio aquoso, -Caroteno em Ácido Oléico, Ácido Ricinoléico em metanol e em Etanol e Ácido Oléico em metanol e em Etanol. As otimizações das geometrias e as distribuições de cargas foram obtidas através da Teoria do Funcional Densidade com o funcional B3LYP e os conjuntos de funções de base 6-31G(d) para todas as moléculas exceto para a água e Uracil, as quais, foram utilizadas o conjunto de funções de base 6-311++G(d,p). No tratamento clássico, Monte Carlo, aplicou-se o algoritmo Metropólis através do programa DICE. A separação de configurações estatisticamente relevantes para os cálculos das propriedades médias foi implementada com a utilização da função de auto-correlação calculada para cada sistema. A função de distribuição radial dos líquidos moleculares foi utilizada para a separação da primeira camada de solvatação, a qual, estabelece a principal interação entre soluto-solvente. As configurações relevantes da primeira camada de solvatação de cada sistema foram submetidas a cálculos quânticos a nível semi-empírico com o método ZINDO/S-CI. Os espectros de absorção foram obtidos para os solutos em fase gasosa e para os sistemas de líquidos moleculares comentados. Os momentos de dipolo elétrico dos mesmos também foram obtidos. Todas as bandas dos espectros de absorção dos sistemas tiveram um desvio para o azul, exceto a segunda banda do sistema de Beta-Caroteno em Ácido Oléico que apresentou um desvio para o vermelho. Os resultados encontrados apresentam-se em excelente concordância com os valores experimentais encontrados na literatura. Todos os sistemas tiveram aumento no momento de dipolo elétrico devido às moléculas dos solventes serem moléculas polares. Os sistemas de ácidos graxos em álcoois apresentaram resultados muito semelhantes, ou seja, os ácidos graxos mencionados possuem comportamentos espectroscópicos semelhantes submetidos aos mesmos solventes. As simulações através do método seqüencial Monte Carlo / Mecânica Quântica estudadas demonstraram que a metodologia é eficaz para a obtenção das propriedades espectroscópicas dos líquidos moleculares analisados.

Modelo de solvatação teórica de flavonóis

Neste trabalho, nós usamos uma combinação da simulação Monte Carlo e o modelo quântico INDO/S-CI para investigar os efeitos de solvente nos espectros de absorção eletrônica dos flavonols quercetina e kaempferol solvatados em metanol. O estudo foi conduzido realizando cálculos ao nível de INDO/S-CI em várias configurações estatisticamente relevantes produzidas pela simulação Monte Carlo. Usando a função de autocorrelação da energia, nós reduzimos de forma segura o número necessário de cálculos quânticos a serem realizados para se obter o valor médio da energia de transição π --- π* da quercetina e kaempferol em metanol usando diferentes camadas de solvatação. Além disso, uma cuidadosa investigação das pontes de hidrogênio formadas no curso da simulação Monte Carlo foi realizada. Como poderá ser notado mais adiante, nossos resultados estão de muito bom acordo com os resultados experimentais disponíveis.

Estudo das lignanas de Peperomia blanda (Piperaceae): abordagem de aspectos estruturais, metabólitos e biossintéticos

Pós-graduação em Química - IQ

Experimental and Theoretical Investigations of Electronic Structure and Photoluminescence Properties of beta-Ag2MoO4 Microcrystals

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Markovian versus non-Markovian stochastic quantization of a complex-action model

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Very Intense Distinct Blue and Red Photoluminescence Emission in MgTiO 3 Thin Films Prepared by the Polymeric Precursor Method: An Experimental and Theoretical Approach

MgTiO3 (MTO) thin films were prepared by the polymeric precursor method with posterior spin-coating deposition. The films were deposited on Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100) substrates and heat treated at 350 °C for 2 h and then heat treated at 400, 450, 500, 550, 600, 650 and 700 °C for 2 h. The degree of structural order−disorder, optical properties, and morphology of the MTO thin films were investigated by X-ray diffraction (XRD), micro-Raman spectroscopy (MR), ultraviolet− visible (UV−vis) absorption spectroscopy, photoluminescence (PL) measurements, and field-emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM) to investigate the morphology. XRD revealed that an increase in the annealing temperature resulted in a structural organization of MTO thin films. First-principles quantum mechanical calculations based on density functional theory (B3LYP level) were employed to study the electronic structure of ordered and disordered asymmetric models. The electronic properties were analyzed, and the relevance of the present theoretical and experimental results was discussed in the light of PL behavior. The presence of localized electronic levels and a charge gradient in the band gap due to a break in the symmetry are responsible for the PL in disordered MTO lattice.

A theoretical investigation of the structural and eletronic properties of orthorhombic CaZrO3

A CaZrO3 (CZO) powder was prepared by the soft chemical, polymeric precursor method (PPM). The CZO crystalline structure was investigated by powder X-ray diffraction (XDR), Retvield Refinament data, Raman spectra and ultraviolet–visible absorption spectroscopy. A theoretical study was performed using a periodic quantum mechanical calculation (CRYSTAL09 program). The periodic model built for the crystalline CZO structure was consistent with the experimental data obtained from structural and electronic properties. These results show that the material has an orthorhombic structure with experimental and theoretical gap values of 5.7 eV and 6.2 eV, respectively. In this article, we discuss the hybridization process of the oxygen p-orbitals and of the zirconium d-orbitals and analyze their band structures and density of states (partial and total).

Freezing Distortions and Photoluminescence Property in PbMoO4 Micro Octahedrons: An Experimental and Theoretical Study

In this paper, we report a detailed structural and electronic characterization of PbMoO4 crystals by using a conventional hydrothermal (CH) method. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform Raman (FT-Raman), field-emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM) and photoluminescence (PL) measurements. In addition, first-principles quantum mechanical calculations based on the density functional theory were employed in order to understand the band structure and density of states for the PbMoO4. Analysis of both theoretical and experimental results allows to rationalize the role of order-disorder effects in the observed green PL emissions in these ordered powders.