Multi-impurity adsorption model for modeling crystal purity and shape evolution during crystallization processes in impure media

Peer reviewed

Études de la ténacité d'adsorption de la sérum-albumine sur des monocouches auto-assemblées hydrophobes

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

The nature of alkanethiol self-assembled monolayer adsorption on sputtered gold substrates

A detailed study of the self-assembly and coverage by 1-nonanethiol of sputtered Au surfaces using molecular resolution atomic force microscopy (AFM) and scanning tunneling microscopy (STM) is presented. The monolayer self-assembles on a smooth Au surface composed predominantly of {111} oriented grains. The domains of the alkanethiol monolayer are observed with sizes typically of 5-25 nm, and multiple molecular domains can exist within one Au grain. STM imaging shows that the (4 × 2) superlattice structure is observed as a (3 × 2√3) structure when imaged under noncontact AFM conditions. The 1-nonanethiol molecules reside in the threefold hollow sites of the Au{111} lattice and aligned along its lattice vectors. The self-assembled monolayer (SAM) contains many nonuniformities such as pinholes, domain boundaries, and monatomic depressions which are present in the Au surface prior to SAM adsorption. The detailed observations demonstrate limitations to the application of 1-nonanethiol as a resist in atomic nanolithography experiments to feature sizes of ∼20 nm.

Dissociative adsorption of methane on the Cu and Zn doped (111) surface of CeO2

The development of economical heterogeneous catalysts for the activation of methane is a major challenge for the chemical industry. Screening potential candidates becomes more feasible using rational catalyst design to understand the activity of potential catalysts for CH4 activation. The focus of the present paper is the use of density functional theory to examine and elucidate the properties of doped CeO2. We dope with Cu and Zn transition metals having variable oxidation state (Cu), and a single oxidation state (Zn), and study the activation of methane. Zn is a divalent dopant and Cu can have a +1 or +2 oxidation state. Both Cu and Zn dopants have an oxidation state of +2 after incorporation into the CeO2 (111) surface; however a Hubbard +U correction (+U = 7) on the Cu 3d states is required to maintain this oxidation state when the surface interacts with adsorbed species. Dissociation of methane is found to occur locally at the dopant cations, and is thermodynamically and kinetically more favorable on Zn-doped CeO2 than Cu-doped CeO2. The origins of this lie with the Zn(II) dopant moving towards a square pyramidal geometry in the sub surface layer which facilitates the formation of two-coordinated surface oxygen atoms, that are more beneficial for methane activation on a reducible oxide surface. These findings can aid in rational experimental catalyst design for further exploration in methane activation processes.

Études de la ténacité d'adsorption de la sérum-albumine sur des monocouches auto-assemblées hydrophobes

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Activated lignin‒chitosan extruded blends for efficient adsorption of methylene blue

This work investigates the production of activated lignin-chitosan extruded (ALiCE) pellets with controlled particle size distribution (almost spherical: dp ~500‒1000µm) for efficient methylene blue adsorption. The novel preparation method employed in this study successfully produced activated lignin-chitosan pellets. Structural and morphological characterizations were performed using BET, FTIR and SEM-EDX analyses. The influence of contact time, solution pH, ionic strength, initial adsorbate concentration and desorption studies was investigated. The experimental data fitted well with the Langmuir isotherm (R2 = 0.997), yielding a maximum adsorption capacity of 36.25mg/g. The kinetic data indicated that methylene blue (MB) adsorption onto ALiCE can be represented by the pseudo second-order-model with intraparticle processes initially controlling the process of MB adsorption. Overall, these results indicate that the novel ALiCE offers great potential for removing cationic organic pollutants from rivers and streams.

Screened Hybrid Exact Exchange Correction Scheme for Adsorption Energies on Perovskite Oxides

The bond formation between an oxide surface and oxygen, which is of importance for numerous surface reactions including catalytic reactions, is investigated within the framework of hybrid density functional theory that includes nonlocal Fock exchange. We show that there exists a linear correlation between the adsorption energies of oxygen on LaMO3 (M = Sc–Cu) surfaces obtained using a hybrid functional (e.g., Heyd–Scuseria–Ernzerhof) and those obtained using a semilocal density functional (e.g., Perdew–Burke–Ernzerhof) through the magnetic properties of the bulk phase as determined with a hybrid functional. The energetics of the spin-polarized surfaces follows the same trend as corresponding bulk systems, which can be treated at a much lower computational cost. The difference in adsorption energy due to magnetism is linearly correlated to the magnetization energy of bulk, that is, the energy difference between the spin-polarized and the non-spin-polarized solutions. Hence, one can estimate the correction ...

Fibronectin/phosphorylcholine coatings on fluorocarboned surfaces: a study upon adsorption and grafting processes

Depuis ces dernières décennies, le domaine des biomatériaux a connu un essor considérable, évoluant de simples prothèses aux dispositifs les plus complexes pouvant détenir une bioactivité spécifique. Outre, le progrès en science des matériaux et une meilleure compréhension des systèmes biologiques a offert la possibilité de créer des matériaux synthétiques pouvant moduler et stimuler une réponse biologique déterminée, tout en améliorant considérablement la performance clinique des biomatériaux. En ce qui concerne les dispositifs cardiovasculaires, divers recouvrements ont été développés et étudiés dans le but de modifier les propriétés de surface et d’améliorer l’efficacité clinique des tuteurs. En effet, lorsqu’un dispositif médical est implanté dans le corps humain, son succès clinique est fortement influencé par les premières interactions que sa surface établit avec les tissus et les fluides biologiques environnants. Le recouvrement à la surface de biomatériaux par diverses molécules ayant des propriétés complémentaires constitue une approche intéressante pour atteindre différentes cibles biologiques et orienter la réponse de l’hôte. De ce fait, l’élucidation de l’interaction entre les différentes molécules composant les recouvrements est pertinente pour prédire la conservation de leurs propriétés biologiques spécifiques. Dans ce travail, des recouvrements pour des applications cardiovasculaires ont été créés, composés de deux molécules ayant des propriétés biologiques complémentaires : la fibronectine (FN) afin de promouvoir l’endothélialisation et la phosphorylcholine (PRC) pour favoriser l’hémocompatibilité. Des techniques d’adsorption et de greffage ont été appliquées pour créer différents recouvrements de ces deux biomolécules sur un polymère fluorocarboné déposé par traitement plasma sur un substrat en acier inoxydable. Dans un premier temps, des films de polytétrafluoroéthylène (PTFE) ont été utilisés en tant que surface modèle afin d’explorer l’interaction de la PRC et de la FN avec les surfaces fluorocarbonées ainsi qu’avec des cellules endothéliales et du sang. La stabilité des recouvrements de FN sur l’acier inoxydable a été étudiée par déformation, mais également par des essais statiques et dynamiques sous-flux. Les recouvrements ont été caractérisés par Spectroscopie Photoéléctronique par Rayons X, immunomarquage, angle de contact, Microscopie Électronique de Balayage, Microscopie de Force Atomique et Spectrométrie de Masse à Ionisation Secondaire à Temps de Vol (imagerie et profilage en profondeur). Des tests d’hémocompatibilité ont été effectués et l’interaction des cellules endothéliales avec les recouvrements a également été évaluée. La FN greffée a présenté des recouvrements plus denses et homogènes alors que la PRC quant à elle, a montré une meilleure homogénéité lorsqu’elle était adsorbée. La caractérisation de la surface des échantillons contenant FN/PRC a été corrélée aux propriétés biologiques et les recouvrements pour lesquels la FN a été greffée suivie de l’adsorption de la PRC ont présenté les meilleurs résultats pour des applications cardiovasculaires : la promotion de l’endothélialisation et des propriétés d’hémocompatibilité. Concernant les tests de stabilité, les recouvrements de FN greffée ont présenté une plus grande stabilité et densité que dans le cas de l’adsorption. En effet, la pertinence de présenter des investigations des essais sous-flux versus des essais statiques ainsi que la comparaison des différentes stratégies pour créer des recouvrements a été mis en évidence. D’autres expériences sont nécessaires pour étudier la stabilité des recouvrements de PRC et de mieux prédire son interaction avec des tissus in vivo.

Adsorption Calorimetry for Energy Conversion Technologies: Applications in Organic Photovoltaics, Catalysis, and Atomic Layer Deposition

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-07

Neue und selektive GSTP1-Inhibitoren mit 1,2,4-Trioxanstruktur als Grundlage für die Entwicklung einer effektiven Tumortherapie

Im Rahmen dieser Arbeit wurden selektive Inhibitoren der Glutathion-Transferase P1 (GSTP1) mit 1,2,4-Trioxanstruktur als potentielle Wirkstoffe gegen multiresistente Tumore synthetisiert. Die Darstellung dieser Substanzen erfolgte über Typ-II-Photooxygenierung allylischer Alkohole mit anschließender Säure-katalysierter Peroxyacetalisierung unter Verwendung von 4-Nitrobenzaldehyd. Über diesen Syntheseweg konnten unterschiedlich substituierte 1,2,4-Trioxane dargestellt werden. Die höchste biologische Aktivität zeigten Verbindungen mit aromatischen Estersubstituenten am 1,2,4-Trioxanring. Es wurde eine Leitstruktur entwickelt, die einen α,β-ungesättigten aromatischen Estersubstituenten in Position 6 des 1,2,4-Trioxangerüsts und in Position 3 einen 4-Nitrophenylsubstituenten aufweist. Die Verbindungen dieser Substanzklasse zeigen Inhibition der GSTP1 im niedrig mikromolaren Bereich. Durch Aktivitätsstudien an den GST-Klassen A und M konnte gezeigt werden, dass die Verbindungen selektiv GSTP1 inhibieren. Nachdem mittels quantitativer PCR 12 Krebszelllinien, die hohe GSTP1-Expressionsniveaus zeigen, identifiziert worden waren, wurde die Aktivität der 1,2,4-Trioxane gegenüber GST, die in Krebszelllysaten vorkommt, nachgewiesen. Die GST in der Brustkrebsepithelzelllinie HBL100 und der Lungenkarzinomzelllinie SK-MES-1 wird durch 1,2,4-Trioxane noch effektiver inhibiert als aufgereinigte GSTP1 (IC50 im nanomolaren Bereich).

Adsorption of food dyes onto chitosan: Optimization process and kinetic

Adsorption of food dyes acid blue 9 and food yellow 3 onto chitosan was optimized. Chitosan was obtained from shrimp wastes and characterized.Afull factorial design was used to analyze the effects of pH, stirring rate and contact time in adsorption capacity. In the optimal conditions, adsorption kinetics was studied and the experimental data were fitted with three kinetic models. The produced chitosan showed good characteristics for dye adsorption. The optimal conditions were: pH 3, 150rpm and 60 min for acid blue 9 and pH 3, 50rpm and 60 min for food yellow 3. In these conditions, the adsorption capacities values were 210mgg−1 and 295mgg−1 for acid blue 9 and food yellow 3, respectively. The Elovich kinetic model was the best fit for experimental data and it showed the chemical nature of dyes adsorption onto chitosan.

Investigation of adsorption of dyes onto modified titanium dioxide

Titanium dioxide (TiO2) nanoparticles with different sizes and crystalloid structures produced by the thermal method and doped with silver iodide (AgI), nitrogen (N), sulphur (S) and carbon (C) were applied as adsorbents. The adsorption of Methyl Violet (MV), Methylene Blue (MB), Methyl Orange (MO) and Orange II on the surface of these particles was studied. The photocatalytic activity of some particles for the destruction of MV and Orange II was evaluated under sunlight and visible light. The equilibrium adsorption data were fitted to the Langmuir, Freundlich, Langmuir-Freundlich and Temkin isotherms. The equilibrium data show that TiO2 particles with larger sizes and doped with AgI, N, S and C have the highest adsorption capacity for the dyes. The kinetic data followed the pseudo-first order and pseudo-second order models, while desorption data fitted the zero order, first order and second order models. The highest adsorption rate constant was observed for the TiO2 with the highest anatase phase percentage. Factors such as anatase crystalloid structure, particle size and doping with AgI affect the photocatalytic activity significantly. Increasing the rutile phase percentage also decreases the tendency to desorption for N-TiO2 and S-TiO2. Adsorption was not found to be important in the photocatalytic decomposition of MV in an investigation with differently sized AgI-TiO2 nanoparticles. Nevertheless C-TiO2 was found to have higher adsorption activity onto Orange II, as the adsorption role of carbon approached synchronicity with the oxidation role.

Understanding the adsorption of salmon calcitonin, antimicrobial peptide AP114 and polymyxin B onto lipid nanocapsules

International audience