Deciphering the role of the electrostatic interactions in the alpha-tropomyosin head-to-tail complex

Skeletal alpha-tropomyosin (Tm) is a dimeric coiled-coil protein that forms linear assemblies under low ionic strength conditions in vitro through head-to-tail interactions. A previously published NMR structure of the Tin head-to-tail complex revealed that it is formed by the insertion of the N-terminal coiled-coil of one molecule into a cleft formed by the separation of the helices at the C-terminus of a second molecule. To evaluate the contribution of charged residues to complex stability, we employed single and double-mutant Tm fragments in which specific charged residues were changed to alanine in head-to-tail binding assays, and the effects of the mutations were analyzed by thermodynamic double-mutant cycles and protein-protein docking. The results show that residues K5, K7, and D280 are essential to the stability of the complex. Though D2, K6, D275, and H276 are exposed to the solvent and do not participate in intermolecular contacts in the NMR structure, they may contribute to head-to-tail complex stability by modulating the stability of the helices at the Tm termini.

Platinum nanoparticle-modified electrodes, morphologic, and electrochemical studies concerning electroactive materials deposition

The present work describes the synthesis of platinum nanoparticles followed by their electrophoretic deposition onto transparent fluorine-doped tin oxide electrodes. The nano-Pt-modified electrodes were characterized by voltammetric studies in acidic solutions showing a great electrocatalytic behavior towards H(+) reduction being very interesting for fuel cell applications. Morphological characterization was performed by atomic force microscopy on different modified electrodes showing a very rough surface which can be tuned by means of time of deposition. Also, nickel hydroxide thin films were galvanostatically grown onto these electrodes showing an interesting electrochemical behavior as sharper peaks, indicating a faster ionic exchange from the electrolyte to the film.

Lithium Ion Electro-Insertion and Spectroelectrochemical Properties of Films from Hexaniobate

Layer-by-layer (LbL) films from K(2)Nb(6)O(17)(2-) and polyallylamine (PAH) and dip-coating films of H(2)K(2)Nb(6)O(17) were prepared on a fluorine-doped tin-oxide (FTO)-coated glass. The atomic force microscopy (AFM) images were carried out for morphological characterization of both materials. The real surface area and the roughness factor were determined on the basis of pseudocapacitive processes involved in the electroreduction/electrooxidation of gold layers deposited on these films. Next, lithium ion insertion into these materials was examined by means of electrochemical and spectroelectrochemical measurements. More specifically, cyclic voltammetry and current pulses under visible light beams were used to investigate mass transport and chromogenic properties. The lithium ion diffusion coefficient (D(Li)) within the LbL matrix is significantly higher than that within the dip-coating film, ensuring high storage capacity of lithium ions in the self-assembled electrode. Contrary to the LbL film, the potentiodynamic profile of absorbance change (Delta A) as a function of time is not similar to that obtained in the case of current density for the dip-coating film. Aiming at analyzing the rate of the coloration front associated with lithium ion diffusion, a spectroelectrochemical method based on the galvanostatic intermittent titration technique (GITT) was employed so as to determine the ""optical"" diffusion coefficient (D(op)). In the dip-coating film, the method employed here revealed that the lithium ion rate is higher in diffusion pathways formed from K(2)Nb(6)O(17)(2-) sites that contribute more significantly to Delta A. Meanwhile, the presence of PAH contributed to the increased ionic mobility in diffusion pathways in the LbL film, with low contribution to the electrochromic efficiency. These results aided a better understanding of the potentiodynamic profile of the temporal change of absorbance and current density during the insertion/deinsertion of lithium ions into the electrochromic materials.

Electroluminescent devices based on rare-earth tetrakis beta-diketonate complexes

In this paper the synthesis, photo luminescence and electroluminescence investigation of the novel tetrakis beta-diketonate of rare-earth complexes such as M[Eu(dbM)(4)] and M[Tb(acac)(4)] with a variety of cationic ligands, M=Li(+), Na(+) and K(+) have been investigated. The emission spectra of the Eu(3+) and Tb(3+) complexes displayed characteristic narrow bands arising from intraconfigurational transitions of trivalent rare-earth ions and exhibited red color emission for the Eu(3+) ion ((5)D(0) -> F(J), J=0-6) and green for the Tb(3+) ion ((5)D(4) -> (7)F(J), J = 6-0). The lack of the broaden emission bands arising from the ligands suggests the efficient intramolecular energy transfer from the dbm and acac ligands to Eu(3+) and Tb(3+) ions, respectively. In accordance to the expected, the values of PL quantum efficiency (eta) of the emitting (5)D(0) state of the tetrakis(beta-diketonate) complexes of Eu(3+) were higher compared with those tris-complexes. Therefore, organic electroluminescent (EL) devices were fabricated with the structure as follows: indium tin oxide (ITO)/hole transport layer (HTL) NPB or MTCD/emitter layer M[RE(beta-diketonate)(4)] complexes)/Aluminum (Al). All the films were deposited by thermal evaporation carried out in a high vacuum environment system. The OLED light emission was independent of driving voltage, indicating that the combination of charge carriers generates excitons within the M[RE(beta-diketonate)(4)] layers, and the energy is efficiently transferred to RE(3+) ion. As a best result, a pure red and green electroluminescent emission was observed from the Eu(3+) and Tb(3+) devices, confirmed by (X,Y) color coordinates. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Copper hexacyanoferrate nanoparticles modified electrodes: A versatile tool for biosensors

Copper hexacyanoferrate nanoparticles of about 30 nm in size have been prepared by the sonochemical irradiation of a mixture of aqueous potassium ferricyanide and copper chloride solutions. The nanoparticles were immobilized onto fluorine doped tin oxide (FTO) electrodes by using the electrostatic deposition layer-by-layer technique (LbL), obtaining electroactive films with electrocatalytic properties towards H2O2 reduction, providing higher currents than those observed for electrodeposited bulk material, even in electrolytes containing NH4+, Na+ and K+. The nanoparticles assembly was used as mediator in a glucose biosensor by immobilizing glucose oxidase enzyme by both, cross-linking and LbL. techniques. Sensitivities obtained were dependent on the immobilization method ranging from 1.23 mu A mmol(-1) L cm(-2) for crosslinking to 0.47 mu A mmol(-1) L cm(-2) for LbL; these values being of the same order than those obtained with electrodes where the amount of enzyme used is much higher. Moreover, the linear concentration range where the biosensors can operate was 10 times higher for electrodes prepared with the LbL immobilization method than with the conventional crosslinking one. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Supramolecular Approach to Gold Nanoparticle/Triruthenium Cluster Hybrid Materials and Interfaces

A systematic and comprehensive study of the interaction of citrate-stabilized gold nanoparticles with triruthenium cluster complexes of general formula [Ru(3)(CH(3)COO)(6)(L)](+) [L = 4-cyanopyridine (4-CNpy), 4,4`-bipyridine (4,4`-bpy) or 4,4`-bis(pyridyl)ethylene (bpe)] has been carried out. The cluster-nanoparticle interaction in solution and the construction of thin films of the hybrid materials were investigated in detail by electronic and surface plasmon resonance (SPR) spectroscopy, Raman scattering spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM). Citrate-stabilized gold nanoparticles readily interacted with [Ru(3)O(CH(3)COO)(6)(L)(3)](+) complexes to generate functionalized nanoparticles that tend to aggregate according to rates and extents that depend on the bond strength defined by the characteristics of the cluster L ligands following the sequence bpe > 4,4`-bpy >> 4-CNpy. The formation of compact thin films of hybrid AuNP/[Ru(3)O(CH(3)COO)(6)(L)(3)](+) derivatives with L = bpe and 4,4`-bpy indicated that the stability/lability of AuNP-cluster bonds as well as their solubility are important parameters that influence the film contruction process. Fluorine-doped tin oxide electrodes modified with thin films of these nanomaterials exhibited similar electrocatalytic activity but much higher sensitivity than a conventional gold electrode in the oxidation of nitrite ion to nitrate depending on the bridging cluster complex, demonstrating the high potential for the development of amperometric sensors.

PtSnCe/C electrocatalysts for ethanol oxidation: DEFC and FTIR ""in-situ"" studies

The ethanol oxidation reaction (EOR) was investigated using PtSnCe/C electrocatalysts in different mass ratios (72:23:5, 68:22:10 and 64:21:15) that were prepared by the polymeric precursor method. Transmission electron microscopy (TEM) showed that the particles ranged in size from approximately 2 to 5 nm. Changes in the net parameters observed for Pt suggest the incorporation of Sn and Ce into the Pt crystalline network with the formation of an alloy between Pt, Sn and/or Ce. Among the PtSnCe catalysts investigated, the 68:22:10 composition showed the highest activity toward ethanol oxidation, and the current time curves obtained in the presence of ethanol in acidic media showed a current density 50% higher than that observed for commercial PtSn/C (E-Tek). During the experiments performed on single direct ethanol fuel cells, the power density for the PtSnCe/C 68:22:10 anode was nearly 40% higher than the one obtained using the commercial catalyst. Data from Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy showed that the observed behavior for ethanol oxidation may be explained in terms of a double mechanism. The presence of Sn and Ce seems to favor CO oxidation, since they produce an oxygen-containing species to oxidize acetaldehyde to acetic acid. Copyright (C) 2011, Hydrogen Energy Publications, LLC. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Electrodeposition and characterization of undoped and nitrogen-doped ZnSe films

Semiconducting films of (n-type) ZnSe and (p-type) nitrogen-doped ZnSe were electrodeposited by a linear-sweep voltammetric technique on to a substrate of fluorine-tin oxide (FM) glass ceramics. The films were characterized by scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray analysis and grazing-incidence X-ray diffraction. The results indicated that the material was deposited uniformly over the substrate, forming clusters when the Zn content of the bath was 0.1 mol L(-1) and a film when it was 0.2 or 0.3 mol L(-1). The effectiveness of doping the films with nitrogen by adding ammonium sulfate to the deposition solution was assessed by measuring the film-electrolyte interface capacitance (C) at various applied potentials (E(ap)) and plotting Mott-Schottky curves (C(-2) vs E(ap)), whose slope sign was used to identify p-type ZnSe. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Study of ethanol electro-oxidation in acid environment on Pt(3)Sn/C anode catalysts prepared by a modified polymeric precursor method under controlled synthesis conditions

A carbon-supported binary Pt(3)Sn catalyst has been prepared using a modified polymeric precursor method under controlled synthesis conditions This material was characterized using X-ray diffraction (XRD). and the results indicate that 23% (of a possible 25%) of Sn is alloyed with Pt, forming a dominant Pt(3)Sn phase. Transmission election microscopy (TEM) shows good dispersion of the electrocatalyst and small particle sizes (3 6 nm +/- 1 nm) The polarization curves for a direct ethanol fuel cell using Pt(3)Sn/C as the anode demonstrated Improved performance compared to that of a PtSn/C E-TEK. especially in the intrinsic resistance-controlled and mass transfer regions. This behavior is probably associated with the Pt(3)Sn phase. The maximum power density for the Pt(3)Sn/C electrocatalyst (58 mW cm(-2)) is nearly twice that of a PtSn/C E-TEK electrocatalyst (33 mW cm(-2)) This behavior is attributed to the presence of a mixed Pt(9)Sn and Pt(3)Sn alloy phase in the commercial catalysts (C) 2009 Elsevier B V All rights reserved

Gelatin-based protonic electrolyte for electrochromic windows

Proton-conducting gel polymer electrolytes based on gelatin plasticized with glycerol and containing acetic acid were investigated, characterized, and applied to electrochromic window. For glycerol contents varying from 7% to 48%, the conductivity of the uniform and predominantly amorphous gel electrolyte was found to follow a Vogel-Tamman-Fulcher behavior with the temperature. Typically, for the electrolyte chosen to make 7 x 2 cm(2) electrochromic smart window with the configuration: glass/fluor-doped tin oxide (FTO)/WO(3)/gelatin electrolyte/CeO(2)-TiO(2)/FTO/glass and containing 28% of glycerol, the conductivities were found to be of the order of 5 x 10(-5) S/cm at room temperature and 3.6 x 10(-4) S/cm at 80 A degrees C. The device was characterized by spectroelectrochemical techniques and was tested up to 10,000 cycles showing a fast coloring/bleaching behavior, where the coloring process was achieved in 10 s and the bleaching in 2 s. The transmission variation at the wavelength of 550 nm was about 15%. The cyclic voltammograms showed a very good reversibility of the cathodic/anodic processes, and the charge density was about 3.5 mC/cm(2). The memory tests showed that the transmittance in the colored state increased by 8% in 90 min after removing the potential.

Estudo da relação entre velocidade de corte, desgaste de ferramenta, rugosidade e forças de usinagem em torneamento com ferramenta de metal duro

O entendimento do processo de fabricação por usinagem passa pelo estudo de fenômenos de formação de cavaco, esforços de corte, qualidade superficial do material usinado, mecanismos de desgaste de ferramenta e a influência de parâmetros de corte e tipo de material usado sobre essas variáveis. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho é analisar os efeitos do desgaste de ferramenta sobre as forças de corte e a rugosidade dos componentes usinados. O procedimento adotado foi a realização de ensaios de usinabilidade de longa duração em torneamento cilíndrico externo, durante os quais foram medidos desgaste de flanco, força de corte, força de avanço e rugosidade média dos componentes usinados. Os ensaios foram realizados para os aços ABNT 1040 e 1045 usando ferramentas de metal duro com revestimento duplo (TiN-Al2O3). Os resultados de vida de ferramenta foram analisados através da equação de Taylor, com maiores vidas de ferramenta observadas para o aço ABNT 1040 em todas as velocidades de corte testadas. As demais variáveis medidas foram analisadas em função do tempo de usinagem, desgaste de flanco máximo e acabamento superficial No domínio do tempo, foram encontradas correlações fortes para o desgaste de flanco máximo, força de corte e força de avanço para ambos os materiais. A relação entre a rugosidade média e o tempo de corte observada foi mais “estável” para o aço ABNT 1040. Contudo, variações no comportamento da rugosidade média foram observadas na velocidade de corte inferior usada na usinagem do aço ABNT 1045, devido ao desgaste mais lento do raio de ponta de ferramenta. Não se observou relação entre as forças de usinagem e a rugosidade média. A relação entre a força de corte e o desgaste de flanco máximo apresentou forte correlação para ambos os materiais, assim como a relação entre a força de avanço e o desgaste de flanco máximo, sendo realizada regressão linear para ambas as relações. Foi observada fraca influência da velocidade de corte nas relações força-desgaste de flanco, o que sugere que uma única equação pode descrever estas relações para toda a faixa de condições de corte estudada. Os resultados da análise de regressão permitem a determinação do desgaste de flanco máximo em função da força de corte com um erro médio de 15% para os aços ABNT 1040 e 1045. Para a previsão do desgaste de flanco em função da força de avanço, o erro médio encontrado foi de 19% para o aço ABNT 1040 e 15% para o aço ABNT 1045.

Caracterização da resistência a corrosão de camadas obtidas por nitretação a plasma e deposição física de vapor sobre aço inoxidável AISI 316 L

A técnica de revestimento duplex combina dois processos: o tratamento de nitretação a plasma da superfície e a deposição de uma camada via PVD. O processo de nitretação a plasma sob condições controladas pode produzir a chamada “fase S” sem a presença de nitretos de cromo, o que confere ao aço tratado maior dureza e melhor resistência à corrosão. Os revestimentos de nitreto de titânio melhoram a dureza superficial do material, porém defeitos e poros podem expor o substrato ao meio. Este trabalho consiste no estudo da resistência à corrosão do aço inoxidável austenítico AISI 316L revestido com camada duplex em meio contendo cloretos. As camadas nitretadas a plasma foram obtidas pelo processo de nitretação iônica e os revestimentos Ti/TiN foram obtidos pelo processo de deposição física de vapor assistida por plasma (PAPVD). Os corpos de prova foram inicialmente avaliados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a composição das fases foi identificada por difração de raios-x (DRX). A dureza foi avaliada por nanoidentação e a rugosidade superficial também foi medida. Os testes de resistência à corrosão foram feitos por voltametria cíclica (VC) e os ensaios de corrosão acelerada em câmara de névoa salina. A amostra nitretada a 400°C por 4 horas e mistura gasosa de 5%N2- 95%H2 apresentou o melhor desempenho de resistência à corrosão em meio contendo cloretos. A resistência à corrosão foi associada à estrutura obtida após o tratamento por nitretação a plasma e deposição física de vapores (PVD).

Arranjo produtivo local: o caso de São João Del Rei-MG

O objetivo dessa dissertação foi investigar o processo de formação do Arranjo Produtivo Local (APL) de estanho em São João del-Rei - A7 Estanho, particularizando suas contribuições para o desenvolvimento local do município. O trabalho foi conduzido mediante uma discussão teórica sobre a situação das micro e pequenas empresas no Brasil, sobre a importância econômica e social dos arranjos produtivos locais, seus impactos no desenvolvimento regional e/ou local, principalmente de municípios sem infra-estrutura para atrair grandes empresas, e sobre políticas públicas que estão em andamento e que se voltam para o fomento desse tipo de aglomerado. Foram realizadas cerca de quatorze entrevistas no município de São João del-Rei: seis integrantes da Associação, uma funcionária, dois representantes das principais instituições parceiras, um representante do governo local e quatro membros da sociedade civil, que possuíam informações relevantes sobre a A7. O método empregado no tratamento dos dados foi a análise de conteúdo. Como resultados, no que diz respeito à análise dos programas que deram origem e/ou sustentação ao aglomerado, verificou-se que dois programas foram mais contundentes em suas contribuições à Associação: o Programa Empreender, da Federaminas, que permitiu a união dos empresários em torno de um objetivo comum, e o Projeto Via Design, do Sebrae, que possibilitou uma série de vantagens ao grupo, solidificando-o no mercado. No que se refere à participação dos diversos atores (membros da A7, poder público, instituições parceiras, sociedade civil) na construção do APL, pode-se perceber que o nível de atuação e comprometimento variava de acordo com as motivações pessoais, cargos ou funções formais exercidas e grau de relacionamento com a Associação. As contribuições ao desenvolvimento local do município, geradas pelo arranjo produtivo, foram enumeradas como geração de emprego e renda, ainda de forma incipiente, mas com possibilidades de crescimento futuro, e divulgação do turismo e cultura sãojoanense.

Estudo, desenvolvimento e caracterização de revestimentos do tipo super-rede de dureza

Nos últimos 10 anos, o desenvolvimento de técnicas de deposição e seus equipamentos permitiu o surgimento de novos tipos de filmes finos, principalmente voltados para aplicações mecânicas e tribológicas, que são multicamadas nanoestruturadas. Esses revestimentos apresentam propriedades que não são diretamente ligadas as propriedades das camadas individuais de cada material, geralmente apresentando valores de dureza extremamente elevados relacionados a um período de modulação crítico ΛC. Esses filmes demonstram um claro potencial para aplicações tribológicas mesmo com o seu comportamento de dureza ainda não completamente esclarecido. O objetivo deste trabalho é produzir multicamadas nanoestruturadas do tipo metal / nitreto pela técnica de magnetron sputtering usando Nb, Ta e TiN, visando obter uma estrutura com valores de dureza extremamente elevados, tipicamente observados em revestimentos do tipo super-redes. A estrutura periódica dos revestimentos com baixo valor de Λ (< 10 nm) foi caracterizada por XRR (Refletividade por Difração de Raios X) e por RBS (Espectrometria por Retroespalhamento Rutherford) para os valores altos de Λ. As propriedades mecânicas dos revestimentos foram avaliadas por testes instrumentados de dureza usando um equipamento Fischerscope HV100. Todas as multicamadas foram produzidas com sucesso e apresentaram uma periodicidade bem definida, o que foi confirmado pelos resultados de RBS e XRR. Os valores de dureza medidos apresentaram um comportamento tipicamente observado em superredes com um valor máximo maior que 50 GPa sempre relacionado a uma valor crítico de Λ. O valor ΛC foi 8 nm para as amostras de Nb/TiN e 4 nm para as amostras de Ta/TiN. A razão H/E indicou que o revestimento nanoestruturado mais adequado para aplicações tribológicas foram as multicamadas com maior valor de dureza. Esses resultados mostraram claramente a possibilidade de aplicação industrial destes revestimentos.

Obtenção e caracterização de filmes finos de (Ti,Al) do tipo multicamadas para aplicação em matrizes

Existe, por parte da comunidade industrial e científica, uma incessante procura por revestimentos protetores mais resistentes a ambientes cada vez mais agressivos, como aquele encontrado pelas ferramentas de injeção de alumínio. Uma das tendências que surge para aumentar a vida útil destas ferramentas é a de produzir filmes finos compostos por diversas camadas, cada qual tendo sua função especifica; um exemplo deste tipo de revestimento é aquele composto por camada de adesão, camada intermediária e camada de trabalho. Neste trabalho, foi proposto estudar a utilização do nitreto de titânio e alumínio (Ti,Al)N, tanto como camada intermediária quanto de trabalho, uma vez que este apresenta alta dureza, grande resistência ao desgaste e superior resistência à oxidação. Para a camada intermediária, foram depositados filmes finos tipo multicamadas (TixAl1-x)N/(TiyAly-1)N, (Ti,Al)N/TiN e (Ti,Al)N/AlN, com variação na estrutura cristalina e na espessura das camadas individuais, pois dependendo da quantidade de alumínio adicionado ao sistema, o (Ti,Al)N apresenta mudanças em algumas de suas propriedades, como estrutura cristalina, dureza e resistência mecânica. Os filmes finos monolíticos de (Ti,Al)N e suas multicamadas foram depositadas por magnetron sputtering reativo e caracterizados quanto ao crescimento cristalino, estequiometria, espessura das camadas individuais, dureza e módulo de elasticidade. Na segunda parte deste trabalho, a fim de avaliar a camada de trabalho, é apresentada uma nova técnica de caracterização in-situ, que avalia as reações químicas que ocorrem entre o alumínio e os materiais selecionados. Foram comparados entre si o aço AISI H13, os revestimentos nitreto de titânio, nitreto de cromo, e três diferentes composições de (Ti,Al)N, a fim de verificar qual material apresenta o comportamento mais inerte em contato ao alumínio a altas temperaturas. Para tanto, foram utilizadas as técnicas de calorimetria diferencial de varredura (DSC) e difração de raios X (XRD).