Utilização de lama vermelha para oxidação eletrolítica assistida por plasma de liga de alumínio

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Planejamento dinâmico a longo prazo de ativos de sistemas de distribuição de energia elétrica considerando a incorporação de diferentes tipos de elementos adicionais de expansão

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Avaliação da bioatividade de revestimentos produzidos sobre Tântalo por oxidação eletrolítica assistida por plasma

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Avaliação da bioatividade de revestimentos produzidos sobre Tântalo por oxidação eletrolítica assistida por plasma

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Six-element circuit for maximum power point tracking in photovoltaic-motor systems with variable-frequency drives

A low-cost circuit was developed for stable and efficient maximum power point (MPP) tracking in autonomous photo voltaic-motor systems with variable-frequency drives (VFDs). The circuit is made of two resistors, two capacitors, and two Zener diodes. Its input is the photovoltaic (PV) array voltage and its output feeds the proportional-integral-derivative (PID) controller usually integrated into, the drive. The steady-state frequency-voltage oscillations induced by the circuit were treated in a simplified mathematical model, which was validated by widely characterizing a PV-powered centrifugal pump. General procedures for circuit and controller tuning were recommended based on model equations. The tracking circuit presented here is widely applicable to PV-motor system with VFDs, offering an. efficient open-access technology of unique simplicity. Copyright (C) 2010 John Wiley & Sons, Ltd.

Electroluminescence and electric current response spectroscopy applied to the characterization of polymer light-emitting electrochemical cells

Frequency-dependent electroluminescence and electric current response spectroscopy were applied to polymeric light-emitting electrochemical cells in order to obtain information about the operation mechanism regimes of such devices. Three clearly distinct frequency regimes could be identified: a dielectric regime at high frequencies; an ionic transport regime, characterized by ionic drift and electronic diffusion; and an electrolytic regime, characterized by electronic injection from the electrodes and electrochemical doping of the conjugated polymer. From the analysis of the results, it was possible to evaluate parameters like the diffusion speed of electronic charge carriers in the active layer and the voltage drop necessary for operation. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4752438]

Synthesis, Characterization and Biological Activities of a Bidentate Schiff Base Ligand: N,N '-Bis(1-phenylethylidene)ethane-1,2-diamine and its Transition Metals (II) Complexes

Schiff base ligand: N,N'-bis(1-phenylethylidene)ethane-1,2-diamine (L), was derived from acetophenone and ethylenediamine by condensation and its complexes (1-5) were prepared with Pb2+, Ni2+, Co2+, Cu2+ and Cd2+ metal ions. Their structures were characterized by FAB-MS, IR spectra, elemental analyses and molar conductance. The octahedral geometry of the complexes was proposed by electronic spectra and magnetic moment data. The conductivity data showed that the complexes have non-electrolytic nature. The complexes (1-5) have higher in vitro antimicrobial activity than the Schiff base ligand (L). In the nuclease activity, the complexes cleave DNA as compared to control DNA in the presence of H2O2.

Electrical characterization of poly(amide-imide) for application in organic field effect devices

The admittance spectra and current-voltage (I-V) characteristics are reported of metal-insulator-metal (MIM) and metal-insulator-semiconductor (MIS) capacitors employing cross-linked poly(amide-imide) (c-PAI) as the insulator and poly(3-hexylthiophene) (P3HT) as the active semiconductor. The capacitance of the MIM devices are constant in the frequency range from 10 Hz to 100 kHz, with tan delta values as low as 7 x 10(-3) over most of the range. Except at the lowest voltages, the I-V characteristics are well-described by the Schottky equation for thermal emission of electrons from the electrodes into the insulator. The admittance spectra of the MIS devices displayed a classic Maxwell-Wagner frequency response from which the transverse bulk hole mobility was estimated to be similar to 2 x 10(-5) cm(2) V(-1)s(-1) or similar to 5 x 10(-8) cm(2) V(-1)s(-1) depending on whether or not the surface of the insulator had been treated with hexamethyldisilazane (HMDS) prior to deposition of the P3HT. From the maximum loss observed in admittance-voltage plots, the interface trap density was estimated to be similar to 5 x 10(10) cm(-2) eV(-1) or similar to 9 x 10(10) cm(-2) eV(-1) again depending whether or not the insulator was treated with HMDS. We conclude, therefore, that HMDS plays a useful role in promoting order in the P3HT film as well as reducing the density of interface trap states. Although interposing the P3HT layer between the insulator and the gold electrode degrades the insulating properties of the c-PAI, nevertheless, they remain sufficiently good for use in organic electronic devices. (c) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Size-induced diffuse behavior in Pb0.89La0.11Zr0.40Ti0.60O3 nanocrystalline ferroelectric ceramics

The Pb1-xLaxZryTi1-yO3 system is a perovskite ABO(3) structured material which presents ferroelectric properties and has been used as capacitors, actuators, transducers and electro-optic devices. In this paper, we describe the synthesis and the characterization of Pb0.89La0.11Zr0.40Ti0.60O3 (PLZT11) nanostructured material. The precursor polymeric method and the spark plasma sintering technique were respectively used to prepare ceramic samples. In order to compare the effect of grain size, microcrystalline PLZT11 ceramic samples were also prepared. PLZT11 samples were characterized by X-ray diffraction technique which results show a reduction on the degree of tetragonality as the average grain size decreases. Moreover, the grain size decrease to a nanometer range induces a diffuse behavior on the dielectric permittivity curves as a function of the temperature and a reduction on the dielectric permittivity magnitude. Furthermore, the large number of grain boundaries due to the nanometer size gives rise to a dielectric anomaly. (C) 2012 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Both the dorsal hippocampus and the dorsolateral striatum are needed for rat navigation in the Morris water maze

The multiple memory systems theory proposes that the hippocampus and the dorsolateral striatum are the core structures of the spatial/relational and stimulus-response (S-R) memory systems, respectively. This theory is supported by double dissociation studies showing that the spatial and cue (S-R) versions of the Morris water maze are impaired by lesions in the dorsal hippocarnpus and dorsal striatum, respectively. In the present study we further investigated whether adult male Wistar rats bearing double and bilateral electrolytic lesions in the dorsal hippocampus and dorsolateral striatum were as impaired as rats bearing single lesions in just one of these structures in learning both versions of the water maze. Such a prediction, based on the multiple memory systems theory, was not confirmed. Compared to the controls, the animals with double lesions exhibited no improvement at all in the spatial version and learned the cued version very slowly. These results suggest that, instead of independent systems competing for holding control over navigational behaviour, the hippocampus and dorsal striatum both play critical roles in navigation based on spatial or cue-based strategies. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Commissural nucleus of the solitary tract regulates the antihypertensive effects elicited by moxonidine

The rostral ventrolateral medulla (RVLM) contains the presympathetic neurons involved in cardiovascular regulation that has been implicated as one of the most important central sites for the antihypertensive action of moxonidine (an α2-adrenergic and imidazoline agonist). Here, we sought to evaluate the cardiovascular effects produced by moxonidine injected into another important brainstem site, the commissural nucleus of the solitary tract (commNTS). Mean arterial pressure (MAP), heart rate (HR), splanchnic sympathetic nerve activity (sSNA) and activity of putative sympathoexcitatory vasomotor neurons of the RVLM were recorded in conscious or urethane-anesthetized, and artificial ventilated male Wistar rats. In conscious or anesthetized rats, moxonidine (2.5 and 5 nmol/50 nl) injected into the commNTS reduced MAP, HR and sSNA. The injection of moxonidine into the commNTS also elicited a reduction of 28% in the activity of sympathoexcitatory vasomotor neurons of the RVLM. To further assess the notion that moxonidine could act in another brainstem area to elicit the antihypertensive effects, a group with electrolytic lesions of the commNTS or sham and with stainless steel guide-cannulas implanted into the 4th V were used. In the sham group, moxonidine (20 nmol/1 μl) injected into 4th V decreased MAP and HR. The hypotension but not the bradycardia produced by moxonidine into the 4th V was reduced in acute (1 day) commNTS-lesioned rats. These data suggest that moxonidine can certainly act in other brainstem regions, such as commNTS to produce its beneficial therapeutic effects, such as hypotension and reduction in sympathetic nerve activity.

New high nuclearity carbonyl clusters

The thesis reports the synthesis, and the chemical, structural and spectroscopic characterization of a series of new Rhodium and Au-Fe carbonyl clusters. Most new high-nuclearity rhodium carbonyl clusters have been obtained by redox condensation of preformed rhodium clusters reacting with a species in a different oxidation state generated in situ by mild oxidation. In particular the starting Rh carbonyl clusters is represented by the readily available [Rh7(CO)16]3- 9 compound. The oxidized species is generated in situ by reaction of the above with a stoichiometric defect of a mild oxidizing agents such as [M(H2O)x]n+ aquo complexes possessing different pKa’s and Mn+/M potentials. The experimental results are roughly in keeping with the conclusion that aquo complexes featuring E°(Mn+/M) < ca. -0.20 V do not lead to the formation of hetero-metallic Rh clusters, probably because of the inadequacy of their redox potentials relative to that of the [Rh7(CO)16]3-/2- redox couple. Only homometallic cluster s such as have been fairly selectively obtained. As a fallout of the above investigations, also a convenient and reproducible synthesis of the ill-characterized species [HnRh22(CO)35]8-n has been discovered. The ready availability of the above compound triggered both its complete spectroscopic and chemical characterization. because it is the only example of Rhodium carbonyl clusters with two interstitial metal atoms. The presence of several hydride atoms, firstly suggested by chemical evidences, has been implemented by ESI-MS and 1H-NMR, as well as new structural characterization of its tetra- and penta-anion. All these species display redox behaviour and behave as molecular capacitors. Their chemical reactivity with CO gives rise to a new series of Rh22 clusters containing a different number of carbonyl groups, which have been likewise fully characterized. Formation of hetero-metallic Rh clusters was only observed when using SnCl2H2O as oxidizing agent because. Quite all the Rh-Sn carbonyl clusters obtained have icosahedral geometry. The only previously reported example of an icosahedral Rh cluster with an interstitial atom is the [Rh12Sb(CO)27]3- trianion. They have very similar metal framework, as well as the same number of CO ligands and, consequently, cluster valence electrons (CVEs). .A first interesting aspect of the chemistry of the Rh-Sn system is that it also provides icosahedral clusters making exception to the cluster-borane analogy by showing electron counts from 166 to 171. As a result, the most electron-short species, namely [Rh12Sn(CO)25]4- displays redox propensity, even if disfavoured by the relatively high free negative charge of the starting anion and, moreover, behaves as a chloride scavenger. The presence of these bulky interstitial atoms results in the metal framework adopting structures different from a close-packed metal lattice and, above all, imparts a notable stability to the resulting cluster. An organometallic approach to a new kind of molecular ligand-stabilized gold nanoparticles, in which Fe(CO)x (x = 3,4) moieties protect and stabilize the gold kernel has also been undertaken. As a result, the new clusters [Au21{Fe(CO)4}10]5-, [Au22{Fe(CO)4}12]6-, Au28{Fe(CO)3}4{Fe(CO)4}10]8- and [Au34{Fe(CO)3}6{Fe(CO)4}8]6- have been isolated and characterized. As suggested by concepts of isolobal analogies, the Fe(CO)4 molecular fragment may display the same ligand capability of thiolates and go beyond. Indeed, the above clusters bring structural resemblance to the structurally characterized gold thiolates by showing Fe-Au-Fe, rather than S-Au-S, staple motives. Staple motives, the oxidation state of surface gold atoms and the energy of Au atomic orbitals are likely to concur in delaying the insulator-to-metal transition as the nuclearity of gold thiolates increases, relative to the more compact transition-metal carbonyl clusters. Finally, a few previously reported Au-Fe carbonyl clusters have been used as precursors in the preparation of supported gold catalysts. The catalysts obtained are active for toluene oxidation and the catalytic activity depends on the Fe/Au cluster loading over TiO2.

Numerical simulation of ion transport through ion channels and solid-state nanopores

Ion channels are pore-forming proteins that regulate the flow of ions across biological cell membranes. Ion channels are fundamental in generating and regulating the electrical activity of cells in the nervous system and the contraction of muscolar cells. Solid-state nanopores are nanometer-scale pores located in electrically insulating membranes. They can be adopted as detectors of specific molecules in electrolytic solutions. Permeation of ions from one electrolytic solution to another, through a protein channel or a synthetic pore is a process of considerable importance and realistic analysis of the main dependencies of ion current on the geometrical and compositional characteristics of these structures are highly required. The project described by this thesis is an effort to improve the understanding of ion channels by devising methods for computer simulation that can predict channel conductance from channel structure. This project describes theory, algorithms and implementation techniques used to develop a novel 3-D numerical simulator of ion channels and synthetic nanopores based on the Brownian Dynamics technique. This numerical simulator could represent a valid tool for the study of protein ion channel and synthetic nanopores, allowing to investigate at the atomic-level the complex electrostatic interactions that determine channel conductance and ion selectivity. Moreover it will provide insights on how parameters like temperature, applied voltage, and pore shape could influence ion translocation dynamics. Furthermore it will help making predictions of conductance of given channel structures and it will add information like electrostatic potential or ionic concentrations throughout the simulation domain helping the understanding of ion flow through membrane pores.

Der Einsatz elektrochemischer Methoden für die Untersuchung superschwerer Elemente

Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung eines Experimentaufbaus für die elektrochemische Abscheidung von Transactiniden mit anschließender Detektion. Zu diesem Zweck wurden Experimente mit den Homologen dieser Elemente durchgeführt. Die Elektrodeposition von Tracermengen an Fremdelektroden führt zu einer Elektrodenbedeckung von weniger als einer Monolage. Die erforderlichen Abscheidepotentiale sind häufig positiver, als nach der Nernst’schen Gleichung zu erwarten ist. Dieses Phänomen nennt man Unterpotentialabscheidung. In zahlreichen Versuchen mit Radiotracern wurde die Abscheideausbeute als Funktion des Elektrodenpotentials bestimmt, wobei abzuscheidendes Ion, Elektrodenmaterial und Elektrolyt variiert wurden. Es wurden kritische Potentiale, bei denen eine nennenswerte Abscheidung gerade begann, ermittelt sowie Potentiale für die Abscheidung von 50 % der in der Lösung befindlichen Atome. Diese Werte wurden mit theoretisch vorhergesagten Potentialen und Werten aus der Literatur verglichen. Die Abscheidung von Pb als Homologem von Element 114 funktionierte sehr gut an Elektroden aus Palladium oder palladinierten Nickelelektroden unter Verwendung von 0,1 M HCl als Elektrolyt. Zur Charakterisierung der Unterpotentialabscheidung wurde neben der Radiotracer-Methode auch die Cyclovoltammetrie eingesetzt. Hier findet die Abscheidung der ersten Monolage auf der Elektrode ebenfalls häufig bei positiveren Potentialen statt, als die der Hauptmenge. Die mit beiden Methoden ermittelten Werte wurden einander gegenübergestellt. Die Elektrodeposition von kurzlebigen Isotopen muss sehr schnell erfolgen. Es konnte gezeigt werden, dass eine hohe Temperatur und damit verbunden eine niedrige Viskosität des Elektrolyten die Abscheidung beschleunigt. Ebenfalls wichtig ist ein gutes Rühren der Lösung, um eine kleine Nernst’sche Diffusionsschichtdicke zu erzielen. Das Verhältnis von Elektrodenfläche zu Elektrolytvolumen muss möglichst groß sein. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wurde eine für schnelle Elektrolysen optimierte Elektrolysezelle entwickelt. Unter Einsatz dieser Zelle wurden die Abscheidegeschwindigkeiten für verschiedene Ionen- und Elektrodenkombinationen gemessen. Es wurden Experimente zur Kopplung von Gasjet und Elektrolysezelle durchgeführt, dabei wurde sowohl mit am Reaktor erzeugten Spaltprodukten, mit Pb-Isotopen aus einer emanierenden Quelle und mit am Beschleuniger erzeugten Isotopen gearbeitet. Mit den dort gewonnenen Erkenntnissen wurde ein Experimentaufbau für die kontinuierliche Abscheidung und Detektion von kurzlebigen Isotopen realisiert. Am Beschleuniger wurden u. a. kurzlebige Hg- und Pb-Isotope erzeugt und mit einem Gasjet aus der Targetkammer zum ALOHA-System transportiert. Dort wurden sie in einem quasi-kontinuierlichen Prozess in die wässrige Phase überführt und zu einer Elektrolyszelle transportiert. In dieser erfolgte die Elektrodeposition auf eine bandförmige Elektrode aus Nickel oder palladiniertem Nickel. Nach der Abscheidung wurde das Band zu einer Detektorphalanx gezogen, wo der -Zerfall der neutronenarmen Isotope registriert wurde. Es wurden charakteristische Größen wie die Abscheidegeschwindigkeit und die Gesamtausbeute der Elektrolyse ermittelt. Das System wurde im Dauerbetrieb getestet. Es konnte gezeigt werden, dass der gewählte Aufbau prinzipiell für die Abscheidung von kurzlebigen, am Beschleuniger erzeugten Isotopen geeignet ist. Damit ist eine wichtige Voraussetzung für den zukünftigen Einsatz der Methode zum Studium der chemischen Eigenschaften der superschweren Elemente geschaffen.

Synthese und Charakterisierung von Oxidchalkogeniden und Bronzen für die Nanostrukturierung

Ausgehend von der Entdeckung der reversiblen Strukturierung mittels Rastersondenmethoden im Phasensystem Na2O/V2O5/P2O5 wurden im Rahmen dieser Arbeit zwei Ansatzpunkte verfolgt. Einerseits sollten mittels der Schmelzflußelektrolyse einige bereits existierende niederdimensionale Molybdänbronzen mit bekannten elektronischen Übergängen in ausreichend großen Kristallen gezüchtet werden, um sie auf ihre Strukturierungseigenschaften hin zu untersuchen. Gleichzeitig sollte durch Variation versucht werden, neue, bisher unbekannte Bronzen oder reduzierte Oxide zu synthetisieren und charakterisieren. Der zweite Schwerpunkt dieser Arbeit lag in der Synthese und Charakterisierung von Oxidchalkogeniden, bestehend aus einem Seltenerdmetall und einem 3d-Metall von Titan bis hin zu den mittleren Übergangsmetallen. Diese Verbindungen können durch die Kombination der jeweiligen Eigenschaften der oxidischen und chalkogeniden Teilstrukturen völlig neue elektronische und/oder magnetische Eigenschaften aufweisen. Mögliche auftretende Phasenübergänge sind wiederum für Strukturierungsversuche interessant. Die zu den Oxidchalkogeniden durchgeführten Untersuchungen ergaben im Phasensystem Ln/Ti/S/O (Ln = Lanthanoide) insgesamt sechs Verbindungen. Zwei von ihnen, La8Ti9S24O4 und Nd20Ti11S44O6, besitzen als gemeinsames Strukturelement tetranukleare [Ti4(u4-S)2(u2-O)4]-Cluster, bestehend aus vier miteinander über gemeinsame Flächen kondensierte TiS4O2-Oktaeder. Die Titanpositionen innerhalb der Cluster sind mit Ti+3-Ionen besetzt. Beide Verbindungen weisen in einem Temperaturbereich zwischen 150 K und 250 K eine deutlich ausgeprägte Hysterese der magnetischen Suszeptibilität auf, die sich im Falle von La8Ti9S24O4 auf einen Jahn-Teller-Übergang zurückführen läßt. Daneben konnte erstmals eine Serie oxidisch/sulfidisch gemischter Ruddlesden-Popper-Verbindungen mit Ln2Ti2S2O5 (Ln = Pr, Nd, Sm) synthetisiert und charakterisiert werden. Titan liegt als vierwertiges Ion in aus TiSO5-Oktaedern gebildeten Perowskit-Doppelschichten vor. Die neunfach koordinierten Positionen sind mit den Seltenerdmetallionen gefüllt, die zwölffach koordinierten Lagen sind unbesetzt. Bei dem sechsten erhaltene Titanoxidsulfid, La4TiS6.5O1.5, handelt es sich um einen Halbleiter mit einer Bandlücke von etwa 2 eV. Weiterhin gelang es, die Serie Ln2M3S2O8 (Ln = La, Ce, Pr, Nd, Sm; M = Nb, Ta) zu synthetisieren und in ihren physikalischen Eigenschaften zu charakterisieren. Es handelt sich ausnahmslos um Halbleiter mit Bandlücken zwischen E=0.125 eV für La2Nb3S2O8 und E=0.222 eV für Pr2Ta3S2O8. Die Struktur der Oxidsulfide Ce2Ta3S2O8, Pr2Ta3S2O8, Nd2Nb3S2O8 sowie Sm2Ta3S2O8 weist im Gegensatz zu den anderen Verbindungen eine Fehlordnung eines der beiden kristallographisch unabhängigen Nb- bzw. Ta-Atome auf. Daraus resultiert eine Symmetrieerniedrigung von Pnma zu Pbam. Der Einsatz von Europium führte zu einer neuen Modifikation des bronzoiden Oxids EuTa2O6, in der das Europium als Eu+2 vorliegt, wie 151Eu-Mößbauer-Untersuchungen bestätigten. Vor der Durchführung der Kristallzüchtungen mittels der Schmelzflußelektrolysen mußten die benutzen Öfen und Elektrolysezellen geplant und angefertigt werden. Es konnten dann verschiedene blaue, rote und violette Moybdänbronzen (sowie La2Mo2O7) in Kristallen bis zu 25 mm Länge dargestellt werden. Ferner gelang die erste exakte Einkristalluntersuchung der roten Bronze Rb0.33MoO3. Sie verfügt über die höchste d-Elektronen-Lokalisierungsrate aller bekannten roten Bronzen. Die erhaltenen Bronzen wurden teilweise von der Arbeitsgruppe Fuchs, Physikalisches Institut der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster, auf ihre Nanostrukturierbarkeit hin untersucht. Dabei ergaben sich zwei verschiedene Strukturierungsmechanismen. Sind es im Fall der blauen Alkalimetall-Molybdänbronzen ausschließlich Lochstrukturen, die entstehen, handelt es sich bei La2Mo2O7 um Hügelstrukturen. Mittels der Schmelzflußelektrolyse konnte auch das gemischtvalente Alkalimetall-Eisenmolybdat NaFe2(MoO4)3 synthetisiert werden. Daneben gelang die Synthese dreier weiterer Alkalimetall-Eisenmolybdate: Cs2Fe2(MoO4)3, NaFe4(MoO4)5 und CsFe5(MoO4)7. Bis auf Cs2Fe2(MoO4)3, welches in der bekannten Langbeinit-Struktur kristallisiert, handelt es sich bei den übrigen Alkalimetall-Eisenmolybdaten um völlig neuartige Käfigverbindungen, bzw. bei CsFe5(MoO4)7 um eine Tunnelverbindung. Die Kristallstrukturen beinhalten kondensierte FeO6-Oktaeder. Im Fall von NaFe2(MoO4)3 lassen sich [Fe2O10]-Einheiten, für NaFe4(MoO4)5 [Fe2O10]- sowie [Fe3O14]-Einheiten, und für CsFe5(MoO4)7 [Fe4O18]-Baueinheiten beobachten. Die Positionen der Fe+2- und Fe+3-Atome in NaFe4(MoO4)5 wurden mit Hilfe einer 57Fe-Mößbauer-Untersuchung bestimmt.