Green and red upconversion luminescence in ytterbium-sensitized erbrium-doped novel lead-free germanium bismuth lanthanum glass

Structural and infrared-to-visible upconversion fluorescence properties in ytterbium-sensitized erbrium-doped novel lead-free germanium bismuth-lanthanum glass have been studied. The structure of lead-free germanium-bismuth-lanthanum glass was investigated by peak-deconvolution of Raman spectrum, and the structural information was obtained from the peak wavenumbers. Intense green and red emissions centered at 525, 546, and 657 nm, corresponding to the transitions 2H(11/2) -> I-4(15/2), S-4(3/2) -> I-4(15/2), and F-4(9/2) -> I-4(15/2), respectively, were observed at room temperature. The quadratic dependence of the 525, 546, and 657 nm emissions on excitation power indicates that a two-photon absorption process occurs under 975 nm excitation. This novel lead-free germanium-bismuth-lanthanum glass with low maximum phonon energy (similar to 751 cm(-1)) can be used as potential host material for upconversion lasers. (c) 2005 Published by Elsevier B.V.

Human LDL Structural Diversity Studied by IR Spectroscopy

Lipoproteins are responsible for cholesterol traffic in humans. Low density lipoprotein (LDL) delivers cholesterol from liver to peripheral tissues. A misleading delivery can lead to the formation of atherosclerotic plaques. LDL has a single protein, apoB-100, that binds to a specific receptor. It is known that the failure associated with a deficient protein-receptor binding leads to plaque formation. ApoB-100 is a large single lipid-associated polypeptide difficulting the study of its structure. IR spectroscopy is a technique suitable to follow the different conformational changes produced in apoB-100 because it is not affected by the size of the protein or the turbidity of the sample. We have analyzed LDL spectra of different individuals and shown that, even if there are not big structural changes, a different pattern in the intensity of the band located around 1617 cm 21 related with strands embedded in the lipid monolayer, can be associated with a different conformational rearrangement that could affect to a protein interacting region with the receptor.

Preparação e avaliação de hidrogéis nanocompósitos à base de alginato na remoção de Cu (II) e Zn (II) de soluções aquosas

Esta dissertação teve como objetivo, a preparação de hidrogéis à base de alginato contendo argila e material magnético em sua estrutura. Foram analisadas as modificações nas características físico-químicas dos hidrogéis preparados com diferentes reticulantes (CaCl2 e FeCl3) e diferentes concentrações de material magnético (1 e 3 % m/m) e argila (1, 5 e 10 %). Após isso, os hidrogéis foram avaliados quanto à capacidade de remoção de íons Cu2+ e Zn2+ de soluções aquosas. As amostras foram caracterizadas quanto à composição química por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), quanto à morfologia por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (SEM) e quanto às propriedades magnéticas por magnetometria de amostra vibrante (VSM). Através da técnica de difratometria de raios-X (XRD), foi possível verificar a natureza do material magnético e a dispersão da argila nos hidrogéis. A estabilidade térmica das amostras foi analisada por análise termogravimétrica (TGA). Os resultados mostraram que tanto a argila como o material magnético ficaram bem dispersos nas amostras. De forma geral, foram preparados hidrogéis com morfologia esférica, sendo que os hidrogéis de alginato de cálcio tenderam a apresentar maior resistência térmica do que os hidrogéis de alginato de ferro. Todas as amostras magnéticas apresentaram comportamento superparamagnético, porém as amostras de alginato de ferro mostraram-se quebradiças após o intumescimento em água. O tempo médio de equilíbrio de intumescimento foi de 240 minutos. Os resultados de cinética de adsorção mostraram que os hidrogéis de alginato de cálcio preparados nas condições avaliadas nesta Dissertação foram eficientes na remoção dos íons Cu2+ e Zn2+, sendo que o cobre apresentou maior afinidade pelo hidrogel do que o zinco

Avaliação in vitro da incorporação de clorexidina nas propriedades físico-químicas de resinas macias

A incorporação do diacetato de clorexidina em resinas macias para reembasamento de próteses pode se tornar uma boa alternativa na terapia com antimicrobianos usados para candidíase oral, uma vez que é independente da cooperação do paciente. Este trabalho teve como objetivo analisar a hipótese que a incorporação de diacetato de clorexidina em resinas macias não alteraria as suas propriedades físico-químicas. Foram analisadas duas resinas macias, uma à base de polimetilmetacrilato (PMMA) e outra à base de polietilmetacrilato (PEMA), com a incorporação de 0,5%, 1,0% e 2,0% de diacetato de clorexidina, além do grupo controle sem diacetato de clorexidina. Os espécimes foram armazenadas em água destilada a 37 durante 2hrs, 48 hrs, 7, 14, 21 e 28 dias e analisados quanto a cristalinidade do polímero através da difração de Raios X, a dureza mensurada com durômetro na escala shore A, o grau de conversão dos monômeros pela Espectroscopia de Infravermelho Transformada de Fourier (FTIR), a lixiviação de monômeros residuais e a liberação da clorexidina por Cromatografia Líquida de Alta Performace (HPLC). Os resultados mostraram que quanto à cristalinidade dos polímeros nas resinas macias à base de PMMA e de PEMA não alteraram após a incorporação de clorexidina, o que está relacionado à dureza Shore A, que aumentou ao longo do tempo, mas sem alteração significativa para nenhuma das concentrações de diacetato de clorexidina testadas. Já quanto ao grau de conversão, após a incorporação de clorexidina, a resina macia à base de PMMA não apresentou diferença estatisticamente significativa (р>0,05), porém a resina macia à base de PEMA apresentou diminuição significativa do grau de conversão (p<0,05), o que refletiu no aumento significativo da lixiviação de monômeros residuais nas concentrações 0,5% e 1,0% de clorexidina (p<0,05), principalmente nas primeiras 48 horas nessa resina. A resina macia à base de PMMA não apresentou alterações do padrão de lixiviação desses monômeros (р>0,05) e para ambas as resinas a cinética de liberação de clorexidina foi relacionada à lixiviação de monômeros residuais, que para a resina macia à base de PEMA foi maior significativamente nas primeiras 48 horas (p<0,05) e para a resina macia à base de PMMA não teve alteração estatisticamente significativa (р>0,05) se mantendo até o último dia de análise. Desse modo, conclui-se que a incorporação do diacetato de clorexidina não afetou a cristalinidade dos polímeros, inalterando a dureza nas duas resinas, porém o grau de conversão sofreu diminuição após a incorporação de diacetato de clorexidina na resina macia à base de PEMA, o que levou ao aumento da lixiviação de monômeros residuais e curta liberação de clorexidina; enquanto que a resina macia à base de PMMA, devido a não alteração significativa do seu grau de conversão, ocorreu menor lixiviação de monômeros residuais e liberação prolongada de clorexidina.

Avaliação do comportamento físico e microbiológico da incorporação de diacetato de clorexidina a resinas acrílicas a base de PMMA

Neste trabalho, objetivou-se avaliar as propriedades físicas e microbiológicas de resinas acrílicas a base de polimetilmetacrilato após a incorporação de sal de diacetato de clorexidina (CDA) às mesmas. Para tal, foram confeccionados corpos de prova (CDPs) com as resinas VIPI COR e Duralay, sem e com incorporação de 0,5%; 1,0% e 2,0% de CDA, totalizando 8 grupos. A cromatografia líquida foi utilizada para mensurar a liberação de CDA pelas resinas acrílicas, e ainda, mensurar sua lixiviação de monômeros residuais.Para isso, os CDPs foram armazenados individualmente em placas para cultura celular de 24 poços contendo 1 ml de água destilada estéril em cada poço. Após tempo de armazenagem de 2 horas, 7 dias, 14 dias, 21 dias e 28 dias, a 37oC, a solução foi retirada e a liberação de clorexidina ou monômeros residuais foi avaliada utilizando-se HPLC associado a espectrometria ultravioleta. A atividade antifúngica para C. albicans foi avaliada utilizando teste de difusão em ágar, no qual os CDPs foram colocados em placas de BHI previamente inoculadas com C. albicans, com medição do halo de inibição após 48 horas de incubação a 37C. A análise do grau de conversão das resinas se deu através da técnica de espectroscopia de infravermelho transformada de Fourier FTIR utilizando-se uma amostra de resina não polimerizada de cada grupo e realizados 4 scans de absorbância. Para a mensuração da sorção de água por parte das resinas contendo CDA, foram confeccionados 10 corpos de prova para cada grupo, que foram posicionados em suporte dentro de dessecador a 37C para remoção de umidade intrínseca (m1) e depois imersos em 100 ml de água deionizada por 7 dias a 37C, tendo a água trocada diariamente. Após este intervalo, os corpos foram secos para obter a nova massa da resina (m2). As massas obtidas foram incluídas em fórmula matemática para obtenção do grau de sorção. Após obtenção dos resultados, quando comparou-se o halo inibição entre os grupos testados e de mesma marca, apenas as análises entre grupo CDA 2% x grupo CDA 1% e entre CDA 1% x CDA 0,5% não apresentaram diferenças significantes. Quanto a liberação de CDA, a análise de variância demonstrou que dois dos três fatores avaliados (concentração do fármaco e tempo de armazenagem) alteram de maneira significativa a taxa de liberação da clorexidina (p<0,0001), entretanto a marca do material pareceu não influenciar de maneira significativa na liberação do fármaco. Quanto ao grau de conversão, os valores obtidos não foram significantes e apresentou-se menor apenas nos grupos com CDA 2% . Para ambas a sorção de água aumentou conforme a incorporação do sal cresceu e houve aumento significativo nas concentrações de 1.0% e 2.0%. Podemos concluir que a incorporação da clorexidina às resinas a base de PMMA: é capaz de inibir o crescimento de C. albicans; não alterou o grau de conversão das resinas testadas; não altera a liberação de monômeros residuais; e, altera a sorção de água das resinas acrílicas a base de PMMA quando concentrações maiores de CDA são adicionadas.

Síntese e avaliação de hidrogéis à base de alginato e nanopartículas magnéticas preparadas in situ para remoção de Mn(II) e Ni(II) de efluente industrial

Esta Dissertação teve como objetivo,a síntese de hidrogéis à base de alginato e nanopartículas magnéticas (maghemita) preparadas in situ. Os hidrogéis foram preparados em diferentes concentrações de alginato de sódio (2 e 3% m/v), FeSO4 (0,3 e 0,5 mol L-1) e CaCl2 (0,1 e 0,3 mol L-1). As propriedades físico-químicas dos hidrogéis foram analisadas e, posteriormente, foram avaliados quanto à capacidade de remoção de íons Ni2+ e Mn2+ de soluções aquosas. Para caracterização das amostras foram utilizadas diversas técnicas de análises, tais como, análise granulométrica, microscopia óptica (OM), microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), magnetometria de amostra vibrante (VSM), espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difratometria de raios-X (XRD), espectroscopia Mössbauer, e análise termogravimétrica (TGA). Foram preparados hidrogéis com morfologia predominantemente esférica e dimensões micrométricas (500 a 850 m), com átomos de Fe e Ca dispersos uniformemente em sua estrutura. Os hidrogéis apresentaram boa resistência térmica e comportamento superparamagnético. As amostras foram intumescidas em água deionizada durante um intervalo de tempo a fim de avaliar o grau de intumescimento (Q) para determinar a amostra com a melhor resposta para posterior aplicação em solução aquosa contendo íons metálicos (Ni2+ e Mn2+). Os resultados revelaram que a amostra cuja concentração de 3% m/v de alginato de sódio, 0,3 mol L-1 de FeSO4 e 0,3 mol L-1 de CaCl2 obteve maior Q (50%). Em consequência deste resultado, optou-se por utilizar estaamostra, na remoção de metais pesados presentes em soluções aquosas e em efluentes industriais. Vários parâmetros,tais como: tempo de contato,pH, concentração inicial do íon e massa de hidrogel foram estudados.Os resultados, para efluente sintético, revelaram que o tempo de equilíbrio foi de 60 minutos; a capacidade de remoção dos metais melhora com o aumento de pH (3 a 9), sendo máxima em pH 7;quanto menor a concentração inicial da solução iônica (50 a 500 mg L-1), maior a capacidade de remoção, 52% de Ni2+ e 49% de Mn2+ (concentração inicial de 50 mg L-1). No efluente industrial, a remoção foi de 61% de Ni2+ e 57% de Mn2+(300 mg de hidrogel). Os resultados encontrados revelaram que os hidrogéis magnéticos produzidos à base de alginato têm potencial uso no tratamento de efluentes industriais contaminados com metais pesados

Estudo da reação entre o metanol e o acetato de etila em catalisadores Mg/La por espectroscopia no infravermelho acoplada a espectrometria de massas

A transesterificação metílica em meio homogêneo é catalisada por bases, tais como hidróxidos e alcóxidos de sódio ou potássio e se processa em baixa temperatura de reação, mesmo em escala industrial. A utilização de catalisadores formados por sólidos básicos aparece como uma alternativa promissora aos processos homogêneos convencionais, tendo em vista as inúmeras vantagens como a redução da ocorrência das reações indesejáveis de saponificação e redução de custos dos processos pela diminuição do número de operações associadas. Em estudos anteriores realizados pelo grupo, catalisadores a base de Mg/La com diferentes composições químicas (9:1, 1:1 e 1:9) mostraram-se promissores para a obtenção de ésteres metílicos via reação de transesterificação, porém não foi possível fazer uma correlação entre atividade catalítica e as propriedades físico-químicas quando toda a série foi considerada. Assim, a realização de um estudo de caráter fundamental, baseado em reações modelo e uso de moléculas sonda, permite avançar no entendimento das propriedades de superfície destes catalisadores. Portanto, o presente trabalho estuda a reação entre metanol e acetato de etila em catalisadores a base de Mg/La utilizando espectroscopia de reflectância difusa no infravermelho com transformada de Fourier (DRIFTS) acoplada a espectrometria de massas (MS) identificando os intermediários e produtos formados para determinar a rota reacional. As análises de difração de raios X mostram que os precursores são predominantemente compostos por carbonatos hidratados de magnésio (Mg/La 1:1 e 9:1) e de lantânio (Mg/La 1:9). Os perfis de decomposição térmica e difratogramas de raios X obtidos a partir de tratamento térmico in situ indicaram que estes carbonatos se decompõem apenas a partir de 750 C. As análises de Dessorção a Temperatura Programada realizadas com moléculas sonda, metanol e acetato de etila, mostraram a adsorção em maior quantidade do metanol independente da composição química do sólido. A partir dos resultados obtidos por DRIFTS-MS foi proposta uma rota reacional para a reação de transesterificação do acetato de etila e metanol, que ocorre via adsorção do metanol e do acetato de etila na superfície do catalisador, seguida da formação de um intermediário tetraédrico formado pelas moléculas adsorvidas, que sofre um rearranjo formando etanol, acetato de metila, acetona e metano. Simultaneamente, parte do metanol adsorvido como metoxi monodentado é desidrogenado formando formiatos que são dessorvidos na forma de formaldeído e decompostos formando CO2 e H2

Avaliação de complexos de inclusão na inibição do aço carbono em meio ácido

A indústria de petróleo e gás apresenta sérios problemas relacionados à corrosão. Nas petroquímicas e nas instalações de refino de petróleo, as falhas em materiais estão relacionadas com a corrosão, além disso, os processos de corrosão de metais são problemas no mundo, causando ônus em processos industriais e gerando situações de risco como a corrosão de pilares metálicos em pontes ou em fuselagens de aviões. Dentre os meios corrosivos, um muito comum é o meio ácido, que será o meio estudado neste trabalho. Com todos os problemas citados, se faz necessário o estudo de inibidores de corrosão com alta eficiência, estabilidade e que, preferencialmente, não agridam o meio ambiente. Alguns inibidores de corrosão apresentam solubilidade limitada em água, sendo necessária a utilização de alguns solventes não tão amigáveis ao meio ambiente. Então, propôs-se formar um complexo de inclusão para tornar possível a solubilização de inibidores convencionais em solução aquosa, como algumas tioureias, que apresentam solubilidade limitada em água. Essa completa solubilização do inibidor de corrosão orgânico em meio aquoso é possível com a utilização de um aditivo (hospedeiro) capaz de encapsular tais moléculas (convidados) via interações não covalentes, de modo a alcançar o máximo desempenho de inibição. Para a formação do complexo de inclusão foi usado como molécula hospedeira, a α e a β hidroxipropilciclodextrina e como molécula convidada a dibenziltioureia. A intenção foi testar a melhora da ação inibidora da corrosão do aço carbono em meio de HCl 1mol.L-1 com ensaios de perda de massa, de impedância, polarização e microscopia eletrônica de varredura (MEV), além de evidenciar a formação destes complexos de inclusão através da espectroscopia de absorção vibracional no infravermelho, espectroscopia de RMN de 1H, espectroscopia de absorção no Ultra-violeta e análise térmica diferencial (DTA)

Properties and microstructure of GGBS-magnesia pastes

Reactive magnesia (MgO) was used as an alkali activator for ground granulated blast-furnace slag (GGBS) and its activating efficiency was investigated compared with hydrated lime. GGBS-MgO and GGBS-hydrated lime paste samples with different compositions and different water to solid ratios were prepared and cured for different periods. A range of tests was conducted to investigate the properties and microstructure of the pastes, including compressive strength, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, energy dispersive X-ray and thermogravimetric analysis. The results showed that the reactive MgO acts as an effective alkali activator of GGBS, achieving higher 28-day compressive strength than that of the corresponding GGBS-hydrated lime system. The extensive microstructural investigation indicated that the main hydration product of reactive MgO-activated GGBS and hydrated lime-activated GGBS systems was hydrated calcium silicate, but there was much more hydrotalcite present in the former, which contributed to its superior 28-day compressive strength.

The structure, morphology and Raman scattering study on Mn-implanted nonpolar a-plane GaN films

Dilute magnetic nonpolar GaN films with a Curie temperature above room temperature have been fabricated by implanting Mn ions into unintentionally doped nonpolar a-plane (1 1 (2) over bar 0) GaN films and a subsequent rapid thermal annealing (RTA) process. The impact of the implantation and RTA on the structure and morphology of the nonpolar GaN films is studied in this paper. The scanning electron microscopy analysis shows that the RTA process can effectively recover the implantation-indUced damage to the surface morphology of the sample. The X-ray diffraction and micro-Raman scattering spectroscopy analyses show that the RTA process can just partially recover the implantation-induced crystal deterioration. Therefore, the quality of the Mn-implanted nonpolar GaN films should be improved further for the application in spintronic devices. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Microstructure of a-SiOx : H

A set of a-SiOx:H (0.52 < x < 1.58) films are fabricated by plasma-enhanced-chemical-vapor-deposition (PECVD) method at the substrate temperature of 250degreesC. The microstructure and local bonding configurations of the films are investigated in detail using micro-Raman scattering, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). It is found that the films are structural inhomogeneous, with five phases of Si, Si2O:H, SiO:H, Si2O3:H and SiO2 that coexist. The phase of Si is composed of nonhydrogenated amorphous silicon (a-Si) clusters that are spatially isolated. The average size of the clusters decreases with the increasing oxygen concentration x in the films. The results indicate that the structure of the present films can be described by a multi-shell model, which suggests that a-Si cluster is surrounded in turn by the subshells Of Si2O:H, SiO:H, Si2O3:H, and SiO2.

Epitaxial growth of GaNAs/GaAs heterostructure materials

A series of systematic experiments on the growth of high quality GaNAs strained layers on GaAs (001) substrate have been carried out by using DC active Nz plasma, assisted molecular beam epitaxy. The samples of GaNAs between 3 and 200 nm thick were evaluated by double crystal X-ray diffraction (XRD) and photoluminescence (PL) measurements. PL and XRD measurements for these samples are in good agreement. Some material growth and structure parameters affecting the properties of GaNAs/GaAs heterostructure were studied; they were: (1) growth temperature of GaNAs epilayer; (2) electrical current of active N-2 plasma; (3) Nz flow rate; (4) GaNAs growth rate; (5) the thickness of GaNAs strained layer. XRD and PL measurements showed that superlattice with distinct satellite peaks up to two orders and quantum well structure with intensity at 22 meV Fourier transform infrared spectroscopy (FWHM) can be achieved in molecular beam epitaxy (MBE) system. (C) 2000 Published by Elsevier Science S.A. All rights reserved.

Microstructures of microcrystalline silicon thin films prepared by hot wire chemical vapor deposition

Undoped hydrogenated microcrystalline silicon (mu c-Si:H) thin films were prepared at low temperature by hot wire chemical vapor deposition (HWCVD). Microstructures of the mu c-Si:H films with different H-2/SiH4 ratios and deposition pressures have been characterized by infrared spectroscopy X-ray diffraction (XRD), Raman scattering, Fourier transform (FTIR), cross-sectional transmission electron microscopy (TEM) and small angle X-ray scattering (SAX). The crystallization of silicon thin film was enhanced by hydrogen dilution and deposition pressure. The TEM result shows the columnar growth of mu c-Si:H thin films. An initial microcrystalline Si layer on the glass substrate, instead of the amorphous layer commonly observed in plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), was observed from TEM and backside incident Raman spectra. The SAXS data indicate an enhancement of the mass density of mu c-Si:H films by hydrogen dilution. Finally, combining the FTIR data with the SAXS experiment suggests that the Si--H bonds in mu c-Si:H and in polycrystalline Si thin films are located at the grain boundaries. (C) 2000 Elsevier Science S.A. All rights reserved.

Fast Discrimination of Commerical Corn Varieties Based on Near Infrared Spectra

The existing methods for the discrimination of varieties of commodity corn seed are unable to process batch data and speed up identification, and very time consuming and costly. The present paper developed a new approach to the fast discrimination of varieties of commodity corn by means of near infrared spectral data. Firstly, the experiment obtained spectral data of 37 varieties of commodity corn seed with the Fourier transform near infrared spectrometer in the wavenurnber range from 4 000 to 12 000 cm (1). Secondly, the original data were pretreated using statistics method of normalization in order to eliminate noise and improve the efficiency of models. Thirdly, a new way based on sample standard deviation was used to select the characteristic spectral regions, and it can search very different wavenumbers among all wavenumbers and reduce the amount of data in part. Fourthly, principal component analysis (PCA) was used to compress spectral data into several variables, and the cumulate reliabilities of the first ten components were more than 99.98%. Finally, according to the first ten components, recognition models were established based on BPR. For every 25 samples in each variety, 15 samples were randomly selected as the training set. The remaining 10 samples of the same variety were used as the first testing set, and all the 900 samples of the other varieties were used as the second testing set. Calculation results showed that the average correctness recognition rate of the 37 varieties of corn seed was 94.3%. Testing results indicate that the discrimination method had higher precision than the discrimination of various kinds of commodity corn seed. In short, it is feasible to discriminate various varieties of commodity corn seed based on near infrared spectroscopy and BPR.

Strong red light emission from silicon nanocrystals embedded in SIO2 matrix

In this study, silicon nanocrystals embedded in SiO2 matrix were formed by conventional plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) followed by high temperature annealing. The formation of silicon nanocrystals (nc-Si), their optical and micro-structural properties were studied using various experimental techniques, including Fourier transform infrared spectroscopy, micro-Raman spectra, high resolution transmission electron microscopy and x-ray photoelectron spectroscopy. Very strong red light emission from silicon nanocrystals at room temperature (RT) was observed. It was found that there is a strong correlation between the PL intensity and the substrate temperature, the oxygen content and the annealing temperature. When the substrate temperature decreases from 250degreesC to RT, the PL intensity increases by two orders of magnitude.