922 resultados para Impedance spectroscopy
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In the current article, we studied the effect of yttrium [Y3+] ions' substitution on the structure and electric behavior of barium zirconate titanate (BZT) ceramics with a general formula [Ba1-x Y 2x/3](Zr0.25Ti0.75)O3 (BYZT) with [x = 0, 0.025, 0.05] which were prepared by the solid-state reaction method. X-ray diffraction patterns indicate that these ceramics have a single phase with a perovskite-type cubic structure. Rietveld refinement data confirmed [BaO 12], [ZrO6], [TiO6], [YO6] clusters in the cubic lattice. The Y3+ ions' effects on the electric conductivity behavior of BZT ceramics as a function of temperature and frequency are described, which are based on impedance spectroscopy analyses. The complex impedance plots display a double semicircle which highlights the influences of grain and grain boundary on the ceramics. Impedance analyses showed that the resistance decreased with the increasing temperature and resulted in a negative temperature coefficient of the resistance property in all compositions. Modulus plots represent a non-Debye-type dielectric relaxation which is related to the grain and grain boundary as well as temperature-dependent electric relaxation phenomenon and an enhancement in the mobility barrier by Y3+ ions. Moreover, the electric conductivity increases with the replacement of Ba 2+ by Y3+ ions may be due to the rise in oxygen vacancies. © 2013 The Minerals, Metals & Materials Society and ASM International.
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
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.:Abstract-Objective: Bioelectrical impedance analysis (BIA) is widely used as bedside assessment of body composition. Body cell mass (BCM) and intracellular water (ICW) are clinically important body compartments. Estimates of ICW obtained from BIA by different calculation approaches were compared to a reference method in male HIV-infected patients. Patients: Representative subsample of clinically stable HIV-infected outpatients, consisting of 42 men with a body mass index of 22.4 +/- 3.8 kg/m(2) (range, 13-31 kg/m(2)). Methods: Total body potassium was assessed in a whole body counter, and compared to 50 kHz mono-frequency BIA and multifrequency bioelectrical impedance spectroscopy. Six different prediction equations for ICW from BIA data were applied. Methods were compared by the Bland-Altman method. Results: BIA-derived ICW estimates explained 58% to 73% of the observed variance in ICW (TBK), but limits of confidence were wide (-16.6 to +18.2% for the best method). BIA overestimated low ICW (TBK) and underestimated high ICW (TBK) when normalized for weight or height. Mono- and multifrequency BIA were not different in precision but population-specific equations tended to narrower confidence limits. Conclusion: BIA is an unreliable method to estimate ICW in this population, in contrast to the better established estimation of total body water and extracellular water. Potassium depletion in severe malnutrition may contribute to this finding but a major part of the residual between methods remains unexplained. (C) 2000 Harcourt Publishers Ltd.
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A label-free DNA aptamer-based impedance biosensor for the detection of E. coli outer membrane proteins (OMPs) was developed. Two single stranded DNA sequences were tested as recognition elements and compared. The aptamer capture probes were immobilized, with and without 6-mercapto-1-hexanol (MCH) on a gold electrode. Each step of the modification process was characterized by Faradaic impedance spectroscopy (FIS). A linear relationship between the electron-transfer resistance (Ret) and E. coli OMPs concentration was demonstrated in a dynamic detection range of 1 × 10−7–2 × 10−6 M. Moreover, the aptasensor showed selectivity despite the presence of other possible water contaminates and could be regenerated under low pH condition. The developed biosensor shows great potential to be incorporated in a biochip and used for in situ detection of E. coli OMPs in water samples.
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The polycrystalline sample of Nd3/2Bi3/2Fe5O12 was prepared by a high- temperature solid-state reaction technique. Preliminary X-ray structural analysis exhibits the formation of a single-phase tetragonal structure at room temperature. Microstructural analysis by scanning electron microscopy shows that the sintered sample has well defined grains. These grains are distributed uniformly throughout the surface of the sample. Detailed studies of dielectric response at various frequencies and temperatures exhibit a dielectric anomaly at 400 A degrees C. The electrical properties (impedance, modulus and conductivity) of the material were studied using a complex impedance spectroscopy technique. These studies reveal a significant contribution of grain and grain boundary effects in the material. The frequency dependent plots of modulus and the impedance loss show that the conductivity relaxation is of non-Debye type. Studies of electrical conductivity with temperature demonstrate that the compound exhibits Arrhenius-type of electrical conductivity. Study of ac conductivity with frequency suggests that the material obeys Jonscher's universal power law.
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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Glassy carbon electrodes (GCE) were modified with poly(glutamic acid) acid films prepared using three different procedures: glutamic acid monomer electropolymerization (MONO), evaporation of poly(glutamic acid) (PAG) and evaporation of a mixture of poly(glutamic acid)/glutaraldehyde (PAG/GLU). All three films showed good adherence to the electrode surface. The performance of the modified GCE was investigated by cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry, and the films were characterized by atomic force microscopy (AFM) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The three poly(glutamic acid) modified GCEs were tested using the electrochemical oxidation of ascorbic acid and a decrease of the overpotential and the improvement of the oxidation peak current was observed. The PAG modified electrode surfaces gave the best results. AFM morphological images showed a polymeric network film formed by well-defined nanofibres that may undergo extensive swelling in solution, allowing an easier electron transfer and higher oxidation peaks. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.
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Doped zirconia has been used in electronic applications in the cubic crystalline phase. Ceria-stabilized tetragonal zirconia presents high toughness and can also be applied as solid electrolytes. The tetragonal phase of zirconia can be stabilized at room temperature with ceria in a broad range of composition. However, CeO2-ZrO2 has low sinterability. so it is important to investigate the effect of sintering dopants. In this study the effect of iron, copper. manganese and nickel was investigated. The dopants such as iron and copper lowered the sintering temperature from 1600 degreesC down to 1450 degreesC, with a percentage of tetragonal phase retained at room temperature higher than 98% and also with an increase of the electrical conductivity. The electrical conductivity was measured using impedance spectroscopy. The grain boundary contribution was determined and the activation energy associated with the ionic conduction was 1.04 eV. The dopants can also promote a grain boundary cleanliness verified by blocking effect measurement. (C) 2001 Elsevier B.V. Ltd. All rights reserved.
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This text discusses about advantageous, powerful and limitations of admittance and dielectric spectroscopy in the characterization of polycrystalline semiconductors. In the context of polycrystalline semiconductors or dielectric materials, the admittance or dielectric frequency response analyses are shown to be sometimes more useful than impedance spectra analysis, mainly because information on the capacitances or deep trap states are possible to be monitored from admittance or dielectric spectra as a function of dopant concentration or annealing effects. The majority of examples of the application of admittance or dielectric analysis approach were here based on SnO2- and ZnO-based polycrystalline semiconductors devices presenting nonohmic properties. Examples of how to perform the characterization of Schottky barrier in such devices are clearly depicted. The approach is based on findings of the true Mott-Schottky pattern of the barrier by extracting the grain boundary capacitance value from complex capacitance diagram analysis. The equivalent circuit of such kind of devices is mainly consistent with the existence of three parallel elements: the high-frequency limit related to grain boundary capacitances, the complex incremental capacitance at intermediate frequency related to the deep trap relaxation and finally at low frequency region the manifestation of the conductance term representing the dc conductance of the multi-junction device. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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The electrochemical behaviour of Cu, Cu-Al and Cu-Al-Ag alloys in aqueous solutions of NaCl (0.5 M, pH = 3.00) was studied by means of voltammetric methods and electrochemical impedance spectroscopy. The surfaces were examined by SEM and EDX analysis. Cu-Al-Ag alloy shows a potentiodynamic behaviour similar to that of the pure copper electrode while the Cu-Al alloy presents some minor differences. In the active dissolution region the electrodes suffer pitting corrosion and in the other potential regions there are the formation of a passivant film with composition depending on the potential. The impedance responses of the electrodes are discussed. An electrodissolution mechanism is proposed and the effect of the alloying elements upon the impedance response and polarisation curves is explained. The main effects are due to the production of copper and silver chlorides and aluminium oxides/ hydroxides at the corroding interface. The addition of Al or (Al + Ag) increases the corrosion resistance of pure copper. © 1995.
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Die transmembrane Potenzialdifferenz Δφm ist direkt mit der katalytischen Aktivität der Cytochrom c Oxidase (CcO) verknüpft. Die CcO ist das terminale Enzym (Komplex IV) in der Atmungskette der Mitochondrien. Das Enzym katalysiert die Reduktion von O2 zu 2 H2O. Dabei werden Elektronen vom natürlichen Substrat Cytochrom c zur CcO übertragen. Der Eleltronentransfer innerhalb der CcO ist an die Protonentranslokation über die Membran gekoppelt. Folglich bildet sich über der inneren Membrane der Mitochondrien eine Differenz in der Protonenkonzentration. Zusätzlich wird eine Potenzialdifferenz Δφm generiert.rnrnDas Transmembranpotenzial Δφm kann mit Hilfe der Fluoreszenzspektroskopie unter Einsatz eines potenzialemfindlichen Farbstoffs gemessen werden. Um quantitative Aussagen aus solchen Untersuchungen ableiten zu können, müssen zuvor Kalibrierungsmessungen am Membransystem durchgeführt werden.rnrnIn dieser Arbeit werden Kalibrierungsmessungen von Δφm in einer Modellmembrane mit inkorporiertem CcO vorgestellt. Dazu wurde ein biomimetisches Membransystem, die Proteinverankerte Doppelschicht (protein-tethered Bilayer Lipid Membrane, ptBLM), auf einem transparenten, leitfähigem Substrat (Indiumzinnoxid, ITO) entwickelt. ITO ermöglicht den simultanen Einsatz von elektrochemischen und Fluoreszenz- oder optischen wellenleiterspektroskopischen Methoden. Das Δφm in der ptBLM wurde durch extern angelegte, definierte elektrische Spannungen induziert. rnrnEine dünne Hydrogelschicht wurde als "soft cushion" für die ptBLM auf ITO eingesetzt. Das Polymernetzwerk enthält die NTA Funktionsgruppen zur orientierten Immobilisierung der CcO auf der Oberfläche der Hydrogels mit Hilfe der Ni-NTA Technik. Die ptBLM wurde nach der Immobilisierung der CcO mittels in-situ Dialyse gebildet. Elektrochemische Impedanzmessungen zeigten einen hohen elektrischen Widerstand (≈ 1 MΩ) der ptBLM. Optische Wellenleiterspektren (SPR / OWS) zeigten eine erhöhte Anisotropie des Systems nach der Bildung der Doppellipidschicht. Cyklovoltammetriemessungen von reduziertem Cytochrom c bestätigten die Aktivität der CcO in der Hydrogel-gestützten ptBLM. Das Membranpotenzial in der Hydrogel-gestützten ptBLM, induziert durch definierte elektrische Spannungen, wurde mit Hilfe der ratiometrischen Fluoreszenzspektroskopie gemessen. Referenzmessungen mit einer einfach verankerten Dopplellipidschicht (tBLM) lieferten einen Umrechnungsfaktor zwischen dem ratiometrischen Parameter Rn und dem Membranpotenzial (0,05 / 100 mV). Die Nachweisgrenze für das Membranpotenzial in einer Hydrogel-gestützten ptBLM lag bei ≈ 80 mV. Diese Daten dienen als gute Grundlage für künftige Untersuchungen des selbstgenerierten Δφm der CcO in einer ptBLM.
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Cytochrom c Oxidase (CcO), der Komplex IV der Atmungskette, ist eine der Häm-Kupfer enthaltenden Oxidasen und hat eine wichtige Funktion im Zellmetabolismus. Das Enzym enthält vier prosthetische Gruppen und befindet sich in der inneren Membran von Mitochondrien und in der Zellmembran einiger aerober Bakterien. Die CcO katalysiert den Elektronentransfer (ET) von Cytochrom c zu O2, wobei die eigentliche Reaktion am binuklearen Zentrum (CuB-Häm a3) erfolgt. Bei der Reduktion von O2 zu zwei H2O werden vier Protonen verbraucht. Zudem werden vier Protonen über die Membran transportiert, wodurch eine elektrochemische Potentialdifferenz dieser Ionen zwischen Matrix und Intermembranphase entsteht. Trotz ihrer Wichtigkeit sind Membranproteine wie die CcO noch wenig untersucht, weshalb auch der Mechanismus der Atmungskette noch nicht vollständig aufgeklärt ist. Das Ziel dieser Arbeit ist, einen Beitrag zum Verständnis der Funktion der CcO zu leisten. Hierzu wurde die CcO aus Rhodobacter sphaeroides über einen His-Anker, der am C-Terminus der Untereinheit II angebracht wurde, an eine funktionalisierte Metallelektrode in definierter Orientierung gebunden. Der erste Elektronenakzeptor, das CuA, liegt dabei am nächsten zur Metalloberfläche. Dann wurde eine Doppelschicht aus Lipiden insitu zwischen die gebundenen Proteine eingefügt, was zur sog. proteingebundenen Lipid-Doppelschicht Membran (ptBLM) führt. Dabei musste die optimale Oberflächenkonzentration der gebundenen Proteine herausgefunden werden. Elektrochemische Impedanzspektroskopie(EIS), Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie (SPR) und zyklische Voltammetrie (CV) wurden angewandt um die Aktivität der CcO als Funktion der Packungsdichte zu charakterisieren. Der Hauptteil der Arbeit betrifft die Untersuchung des direkten ET zur CcO unter anaeroben Bedingungen. Die Kombination aus zeitaufgelöster oberflächenverstärkter Infrarot-Absorptionsspektroskopie (tr-SEIRAS) und Elektrochemie hat sich dafür als besonders geeignet erwiesen. In einer ersten Studie wurde der ET mit Hilfe von fast scan CV untersucht, wobei CVs von nicht-aktivierter sowie aktivierter CcO mit verschiedenen Vorschubgeschwindigkeiten gemessen wurden. Die aktivierte Form wurde nach dem katalytischen Umsatz des Proteins in Anwesenheit von O2 erhalten. Ein vier-ET-modell wurde entwickelt um die CVs zu analysieren. Die Methode erlaubt zwischen dem Mechanismus des sequentiellen und des unabhängigen ET zu den vier Zentren CuA, Häm a, Häm a3 und CuB zu unterscheiden. Zudem lassen sich die Standardredoxpotentiale und die kinetischen Koeffizienten des ET bestimmen. In einer zweiten Studie wurde tr-SEIRAS im step scan Modus angewandt. Dafür wurden Rechteckpulse an die CcO angelegt und SEIRAS im ART-Modus verwendet um Spektren bei definierten Zeitscheiben aufzunehmen. Aus diesen Spektren wurden einzelne Banden isoliert, die Veränderungen von Vibrationsmoden der Aminosäuren und Peptidgruppen in Abhängigkeit des Redoxzustands der Zentren zeigen. Aufgrund von Zuordnungen aus der Literatur, die durch potentiometrische Titration der CcO ermittelt wurden, konnten die Banden versuchsweise den Redoxzentren zugeordnet werden. Die Bandenflächen gegen die Zeit aufgetragen geben dann die Redox-Kinetik der Zentren wieder und wurden wiederum mit dem vier-ET-Modell ausgewertet. Die Ergebnisse beider Studien erlauben die Schlussfolgerung, dass der ET zur CcO in einer ptBLM mit größter Wahrscheinlichkeit dem sequentiellen Mechanismus folgt, was dem natürlichen ET von Cytochrom c zur CcO entspricht.
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Impedance spectroscopy (IS) analysis is carried out to investigate the electrical properties of the metal-oxide-semiconductor (MOS) structure fabricated on hydrogen-terminated single crystal diamond. The low-temperature atomic layer deposition Al2O3 is employed as the insulator in the MOS structure. By numerically analysing the impedance of the MOS structure at various biases, the equivalent circuit of the diamond MOS structure is derived, which is composed of two parallel capacitive and resistance pairs, in series connection with both resistance and inductance. The two capacitive components are resulted from the insulator, the hydrogenated-diamond surface, and their interface. The physical parameters such as the insulator capacitance are obtained, circumventing the series resistance and inductance effect. By comparing the IS and capacitance-voltage measurements, the frequency dispersion of the capacitance-voltage characteristic is discussed.