Nanoestruturas de carbono (nanotubos, grafeno): Quo Vadis?

We describe general considerations about the present and the future standing of carbon nanostructures, mainly carbon nanotubes and graphene. Basic concepts and definitions, select structure/property relationships, and potential applications are reviewed. The analysis of the global market for these nanostructures, the commercial products available currently, the role of the chemistry, the main challenges remaining and a brief view of the field in Brazil are also presented and discussed.

Cinética e caracterização de ramnolipídeos produzidos por Pseudomonas aeruginosa MSIC02 utilizando glicerol como fonte de carbono

Glycerol, a co-product of biodiesel production, was used as a carbon source for the kinetics studies and production of biosurfactants by P. aeruginosa MSIC02. The highest fermentative parameters (Y PX = 3.04 g g-1; Y PS = 0.189 g g-1, P B = 31.94 mg L-1 h-1 and P X = 10.5 mg L-1 h-1) were obtained at concentrations of 0.4% (w/v) NaNO3 and 2% (w/v) glycerol. The rhamnolipid exhibited 80% of emulsification on kerosene, surface tension of 32.5 mN m-1, CMC = 28.2 mg L-1, C20 (concentration of surfactant in the bulk phase that produces a reduction of 20 dyn/cm in the surface tension of the solvent) = 0.99 mg L-1, Γm (surface concentration excess) = 2.4 x 10-26 mol Å-2 and S (surface area) = 70.4 Ų molecule-1 with solutions containing 10% NaCl. A mathematical model based on logistic equation was considered to representing the process. Model parameters were estimated by non-linear regression method. This approach was able to give a good description of the process.

Nanocompósitos entre nanotubos de carbono e nanopartículas de platina: preparação, caracterização e aplicação em eletro-oxidação de álcoois

The synthesis and characterization of different platinum nanoparticle/carbon nanotube nanocomposite samples are described along with the application of these nanocomposites as electrocatalysts for alcohol oxidation. Samples were prepared by a biphasic system in which platinum nanoparticles (Pt-NPs) are synthesized in situ in contact with a carbon nanotube (CNT) dispersion. Variables including platinum precursor/CNT ratio, previous chemical treatment of carbon nanotubes, and presence or absence of a capping agent were evaluated and correlated with the characteristic of the synthesized materials. Samples were characterized by Raman spectroscopy, X-ray diffraction, thermogravimetric analysis and transmission electron microscopy. Glassy carbon electrodes were modified by the nanocomposite samples and evaluated as electrocatalysts for alcohol oxidation. Current densities of 56.1 and 79.8/104.7 mA cm-2 were determined for the oxidation of methanol and ethanol, respectively.

Estudo de catalisadores de níquel suportados em cinza de casca de arroz na reforma de metano com dióxido de carbono visando a produção de hidrogênio e gás de síntese

Rice husk ash (RHA) is used as a silica source for several purposes, among them to obtain metal catalysts, as was done in this work. The catalysts were characterized by chemisorption, physisorption, thermal analyses (TG, DSC), X-ray diffraction, X-ray fluorescence, temperature-programmed reduction and scanning electron microscopy. The catalysts synthesized with different Ni loadings supported on RHA were applied to the reaction of dry reforming of methane. The reaction was tested at three temperatures of catalytic reduction (500, 600 and 700 ºC). All synthesized catalysts were active for the studied reaction, with different H2/CO ratios achieved according to degree of metallic dispersion.

INVESTIGAÇÃO DO USO DE ELETRODO DE CARBONO VÍTREO MODIFICADO COM HEXACIANOFERRATO DE RUTÊNIO PARA DETECÇÃO DE PROCAÍNA

A glassy carbon electrode modified with ruthenium hexacyanoferrate (RuOHCF) was investigated as an electrocatalyst for the detection of procaine with the aim of quantification in pharmaceutical and forensic samples. The RuOHCF films were prepared by electrochemical deposition, and the parameters used in this process (concentration of RuCl3, K3Fe(CN)6, temperature, and number of cyclic voltammograms recorded in the modification step) were carefully optimized. Based on the optimal conditions achieved, the RuOHCF modified electrode allows the determination of procaine at 0.0 V with a detection limit of 11 nmol L-1using square wave voltammetry.

CORROSÃO DO AÇO-CARBONO: UMA ABORDAGEM DO COTIDIANO NO ENSINO DE QUÍMICA

In this paper, two simple ways of evaluating carbon steel sheet corrosion in a hydrochloric acid solution were presented as an experimental proposal for corrosion teaching. The first method is based on direct measurements of mass before and after corrosion tests. The second approach follows the principle of visual colorimetry by which soluble corrosion products are transformed into red complexes allowing monitoring of the products’ concentration according to increases in solution color intensity. Both methods proved able to determine the corrosion rate.

CARACTERIZAÇÃO E AVALIAÇÃO IN VITRO DE NANOCOMPÓSITOS DE POLI (L-ÁCIDO LÁTICO) E NANOTUBOS DE CARBONO DE PAREDES MÚLTIPLAS PURIFICADOS

Carbon nanotubes (CNT) have been studied for biomedical applications due to their unique properties. However, pristine CNT have structural features and impurities that can cause toxicity to biological systems. In this work, we describe a method to purify multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) by chemical modification and subsequent attachment of hydroxyl and carboxyl groups to improve dispersion and to decrease toxic effects. Nanocomposites from poly (L-lactic acid) (PLLA) and nanotubes were produced by the solvent casting method and characterized and evaluated for cytocompatibility with Vero cells. The nanocomposite interactions with Vero cells demonstrated that the cells were able to adhere and sustain proliferation and showed favorable cytocompatibility. In vitro studies also revealed an increase in fibroblast cell viability in the nanocomposites, compared with neat PLLA.

EFEITO DO DIOXIDO DE CARBONO SOBRE A ESTABILIDADE DA FASE Ca2Fe2O5 APLICADA NO PROCESSO DE DEGRADAÇÃO FOTOCATALITICO DO AZUL DE METILENO

Solid samples containing a Ca2Fe2O5 phase were synthesized using the Pechini method. The samples were characterized using X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, differential thermal analysis, X-ray fluorescence, nitrogen adsorption/desorption isotherms, and scanning electron microscopy. The stability of the Ca2Fe2O5 phase was evaluated in the photocatalytic degradation of methylene blue (MB) in aqueous solution in the presence of bubbling gas (air, N2, or CO2). The presence of CO2 is known to suppress MB degradation. After the photocatalytic test, changes were observed in the crystalline phase of all systems. These results suggest the low stability of the Ca2Fe2O5 phase in aqueous systems and the significant effect of CO2 on the photocatalytic activity of the Ca2Fe2O5 phase.

PREPARAÇÃO DE PONTOS DE CARBONO E SUA CARACTERIZAÇÃO ÓPTICA: UM EXPERIMENTO PARA INTRODUZIR NANOCIÊNCIA NA GRADUAÇÃO

Carbon dots (CDs) constitute a new class of carbon-based nanomaterials that measure less than 10 nm and display attractive physical and chemical features such as fluorescence. CDs have been considered the new “power” carbon nanomaterials since their accidental discovery in 2004. This study reports a simple, easy, and accessible experiment for undergraduate courses. The experiment involves the preparation of CDs by pyrolysis using commercial gelatin as a low cost precursor as well as CD purification and optical characterization. The optical properties of CDs such as absorption and emission properties make them a promising material for teaching the basic concepts and techniques used for characterization of nanomaterials. Also, the reactants and final product are suitable for undergraduate courses since they are non-toxic materials. The prepared CDs can be used in such applications as bioimaging, solar cells, and photocatalysis.

Combinação dos tratamentos biológico e químico de semente de milho

A integração de métodos de proteção de semente de milho (Zea mays) poderá reduzir consideravelmente o uso de pesticidas nessa cultura, melhorando a eficiência de controle e diminuindo a poluição do ambiente. O objetivo do presente trabalho foi determinar o efeito da combinação dos controles biológico e químico no tratamento de semente de milho. Como controle biológico, foi usado o bioprotetor Embr. 144 e, como controle químico, foi empregado fludioxonil + metalaxyl M. Dois experimentos de laboratório e dois de campo foram conduzidos na município de Passo Fundo, RS. Os tratamentos que continham o bioprotetor Paenibacillus macerans (Embr. 144) ou o fungicida fludioxonil + metalaxyl-M, ou ambos, reduziram significativamente o nível de infecção dos patógenos nas sementes, destacando-se os tratamentos que continham ambos, os quais eliminaram por completo todos os patógenos da semente de milho, demonstrando que a interação entre o bioprotetor e o fungicida apresentou benefícios. Mesmo quando as doses do bioprotetor e do fungicida no tratamento integrado foram reduzidas à metade, o nível de controle dos patógenos de milho foi superior ao nível de controle do bioprotetor e do fungicida isoladamente, com as doses normais. Todos os tratamentos aumentaram significativamente a germinação de sementes e o rendimento de grãos de milho em relação à testemunha, entretanto, os efeitos foram superiores quando houve a combinação dos tratamentos do bioprotetor com o fungicida. A combinação do bioagente P. macerans com o produto fludioxonil + metalaxyl-M poderá ter importante impacto na redução do uso de fungicidas, para alcançar a agricultura sustentável e proteger o ambiente.

Avaliação dos tratamentos biológico e químico na redução de patógenos em semente de trigo

Experimentos in vitro e em campo, em Passo Fundo, RS, foram conduzidos em 1999 e 2000 com o objetivo de determinar o efeito da combinação de fungicida e bioprotetor no tratamento de sementes de trigo (Triticum aestivum). Foram avaliados os seguintes produtos e doses comerciais para 100 kg de sementes: Paenibacillus macerans (Embrapa 144), 13 g; P. macerans + difenoconazole 15 FS (13 g + 200 ml); P. macerans + difenoconazole (13 g + 100 ml); P. macerans + difenoconazole (6,5 g + 100 ml); difenoconazole, 200 ml. Sementes não tratadas foram mantidas como controle. O delineamento experimental foi blocos ao acaso, com quatro repetições. Os tratamentos que continham o bioprotetor P. macerans (Embrapa 144) e/ou o fungicida difenoconazole reduziram significativamente os patógenos nas sementes de trigo (Fusarium graminearum, Bipolaris sorokiniana, Drechslera tritici-repentis e Aspergillus spp.) in vitro, destacando-se as combinações de ambos, que reduziram drasticamente os patógenos das sementes ou os eliminaram. Em condições de campo, todos os tratamentos promoveram aumentos significativos na germinação e no rendimento de grãos, com exceção de difenoconazole, que aumentou apenas o rendimento, em relação à testemunha. Em campo, os efeitos na germinação e no rendimento foram maiores quando houve a integração do controle biológico com o químico, mesmo quando as doses foram reduzidas à metade. Essa combinação de métodos de proteção poderá diminuir substancialmente o uso de pesticidas na cultura de trigo.

Encapsulamento de Trichoderma inhamatum para o controle biológico de Rhizoctonia solani na propagação clonal de Eucalyptus

Testou-se um novo sistema para o encapsulamento de Trichoderma inhamatum em grânulos de alginato de sódio, visando o controle biológico de Rhizoctonia solani, agente etiológico da mela de estacas/miniestacas de Eucalyptus spp. para enraizamento. No novo sistema idealizado, foi utilizado um aparato simples capaz de substituir eficientemente o equipamento (Bomba Peristáltica) anteriormente utilizado, sendo possível aumentar a produção de 594 grânulos/min para aproximadamente 6.734 grânulos/min. Com este novo sistema, um isolado de T. inhamatum (UFV – 03) foi encapsulado em grânulos contendo as fontes alimentares: farelo de trigo, palha de arroz, farelo de aveia, folhas de eucalipto ou farelo de milho na concentração de 50 g/l. Na segunda etapa, a melhor fonte alimentar foi testada nas concentrações de 0 a 60 g/l. Os grânulos foram veiculados em substrato de enraizamento de eucalipto na concentração de 2% (p/p) inoculado com micélio triturado de R. solani (2 mg/g de substrato) e a atividade saprofítica do patógeno foi quantificada por meio do método de iscas. Posteriormente, os grânulos produzidos com a fonte alimentar e concentração que promoveram maior inibição do desenvolvimento de R. solani foram utilizados para determinar o tempo mínimo de pré-incubação e competição para supressão do patógeno, com a mesma metodologia. Observou-se aumento da supressão da atividade saprofítica de R. solani ao acréscimo de uma fonte alimentar. Daquelas testadas, farelo de trigo foi a melhor. Além disso, houve interação significativa e positiva ao aumento de sua concentração na formulação.

Controle biológico de Colletotrichum acutatum, agente causal da queda prematura dos frutos cítricos

O trabalho teve por finalidade estudar a potencialidade antagonística de isolados de Bacillus subtilis a Colletotrichum acutatum, agente causal da queda prematura dos frutos cítricos (Citrus spp.) (QPFC), sob condições de laboratório e de campo. Foram estudados 64 isolados de B. subtilis, quatro isolados de Bacillus spp. e um isolado de B. thuringiensis quanto à capacidade de inibir o desenvolvimento do patógeno em cultura pareada e quanto à produção de metabólitos com atividade antimicrobiana. Os isolados mais promissores foram testados em condições de campo para controle da doença. In vitro, todos os isolados de Bacillus spp. inibiram o crescimento de C. acutatum, não havendo diferenças significativas entre eles. Os isolados de Bacillus spp. produziram, in vitro, metabólitos capazes de inibir o crescimento micelial de C. acutatum, os quais mantiveram suas atividades capazes de causar a inibição, após autoclavagem a 120 ºC, durante 20 min. Dentre os sete isolados de B. subtilis testados para o controle da QPFC, em condições naturais, o ACB-69 diferiu da testemunha e de vários outros isolados, porém equiparou-se estatisticamente ao benomyl, proporcionando menor porcentagem de flores com sintomas e maior número médio de frutos efetivos. Ainda, sob condições de campo, isolados de cada uma das espécies Trichoderma viride, T. pseudokoningii e T. aureoviride foram ineficientes, apresentando o mesmo comportamento da testemunha. Em relação aos métodos de avaliação da doença, a porcentagem de flores com sintomas foi mais eficiente do que o número médio de frutos efetivos (NMFE), uma vez que esses resultam do efeito direto do patógeno.

Diagnóstico biológico e molecular e análise da seqüência de nucleotídeos do gene da proteína capsidial de um isolado do Apple stem pitting virus

O Apple stem pitting virus (ASPV) foi detectado por RT-PCR em amostras de cultivares de pereiras européias (Pyrus communis L.) cvs. Starkrimson e Abate Fetel, e asiáticas (P. pyrifolia var. culta) cvs. Kousui e Housui coletadas no início do outono de 2003 em pomar da Estação Experimental da Embrapa Uva e Vinho, Vacaria, RS. Utilizando várias combinações de oligonucleotídeos, foram amplificados fragmentos de DNA de 269 e 1554 pb, este último contendo o gene completo (1131 nt) da proteína capsidial do ASPV. Outro fragmento amplificado de 291 pb compreende parte do gene da polimerase viral. Estes fragmentos constituem-se em um excelente instrumento de diagnóstico do ASPV em pereiras. A comparação das seqüências de nucleotídeos do gene da proteína capsidial do ASPV com seqüências do banco de dados GenBank, revelou identidades de 89% com seqüências de um isolado alemão de macieira e de 85 a 88% com isolados poloneses, de pereiras. A indicadora herbácea Nicotiana occidentalis cv. 37B, inoculada mecanicamente com extrato foliar da cv. Housui, apresentou lesões locais necróticas, necrose foliar marginal e das nervuras. O ASPV também foi detectado por dot-ELISA nas cvs. Abate Fetel e Kousui, na cv. Starkrimson por imunoblot, e em Pyronia veitchii (Trabut) Guill. por enxertia de borbulhas da cv. Abate Fetel infetada.

Controle biológico de Monosporascus cannonballus com Chaetomium

O colapso do meloeiro (Cucumis melo), causado por Monosporascus cannonballus, é uma das principais enfermidades que acometem esta olerícola. O presente trabalho objetivou estudar o potencial do controle biológico de M. cannonballus com Chaetomium. Substrato infestado com 0,5; 1; 2; 4 e 8 x 10(5) UFC g-1 de Chaetomium foi colocado em bandejas, nas quais sementes de meloeiro do tipo Pele de Sapo cv. PS 1430 foram semeadas após duas semanas de incubação. As mudas obtidas foram transplantadas para vasos com substrato semelhante, sendo que neste momento o substrato foi infestado com mais 2,5 x 10(4) UFC g-1 de Chaetomium por vaso e 20 UFC g-1 de substrato de M. cannonballus. Três testemunhas foram utilizadas, uma infestada apenas com Chaetomium, outra somente com M. cannonballus e testemunha absoluta. O delineamento estatístico foi inteiramente casualizado com cinco repetições. As avaliações foram efetuadas aos 45 dias após o transplante, sendo calculado o índice geral de doença e o percentual de controle. O valor do índice geral de doença variou conforme o aumento da concentração de Chaetomium, sendo os menores valores encontrados para os tratamentos 4 e 8 x 10(5) UFC g-1de Chaetomium equivalentes a 0,9 e 0,6, respectivamente. A análise estatística demonstrou que os tratamentos correspondentes a 4 e 8 x 10(5) UFC g-1 de Chaetomium foram mais eficientes, diferindo dos demais, com percentual de controle superior a 55 %, evidenciado o potencial de Chaetomium no controle de M. cannonballus.