On site stripping voltammetric determination of Zn(II), Cd(II) and Pb(II) in water samples of the Cananéia-Iguape Estuarine-Lagoon complex in São Paulo state, Brazil

Estuarine systems play an important role in the retention of toxic trace elements owing to the affinity of these elements with particles dissolved in water. This work presents the use of a voltammetric sensor to monitor heavy metal (Zn (II), Cd(II) and Pb (II)) concentrations in the Cananéia-Iguape Estuarine-Lagoon region (São Paulo State, Brazil). Lower concentrations were found in the Southern estuarine system (Cananéia City) and increased concentrations observed in the Northern sector (Iguape City) were promoted by anthropogenic activities, with particular influence from the historical introduction of mining wastes and inputs from agricultural, industrial and domestic effluents. The proposed method is reliable, inexpensive and fast, can simultaneously provide information on the concentration of these metallic ions and can be easily used for field measurements aboard oceanographic ships.

Polyfunctional Two- (2D) and Three- (3D) Dimensional Oxalate Bridged Bimetallic Magnets

We report major results concerning polyfunctional two- (2D) and three- (3D) dimensional oxalate bridged bimetallic magnets. As a consequence of their specific organisation they are composed of an anionic sub-lattice and a cationic counter-part. These bimetallic polymers can accommodate various counter-cations possessing specific physical properties in addition to the magnetic ones resulting from the interactions between the metallic ions in the anionic sub-lattice. Thus, molecular magnets possessing paramagnetic, conductive and optical properties are presented in this review.

Impacts of morphological, physical and chemical properties of sludge flocs on dewaterability of activated sludge

This study examined how the floc characteristics affect dewaterability of activated sludge. The floc properties were characterized by morphological parameters (floc size distribution, fractal dimension and filament index), physical properties (flocculating ability, surface charge, relative hydrophobicity and viscosity), and chemical constituents in sludge and extracted extracellular polymeric substances (EPS), including the polymeric compounds protein, humic substances, carbohydrates and the ions Ca2+, Mg2+, Fe3+ and Al3+. The dewaterability was defined in terms of the bound water content and capillary suction time (CST). The bound water and CST corresponded to a similar indication with respect to dewaterability of activated sludge. The floc physical parameters were the most important factors which effect significantly on the water binding ability of the sludge flocs. The morphological characteristics had relatively weak impact on the dewaterability. The polymeric components protein and carbohydrate had a significant contribution to enhance the water binding ability of the sludge flocs. The effect of humic substances in the sludge on the dewaterability was, however, insignificant. The CST had good statistical correlations with the polymeric constituents measured in both sludge and the extracted EPS, and the bound water was only correlated well with the individual polymers measured in the sludge. High concentration of Ca2+, Mg2+, Fe3+ and Al3+ had significant improvement for dewaterability. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Développement de matériaux à base de protéines extraites du byssus de la moule bleue Mytilus edulis

Le byssus est un amas de fibres que les moules produisent afin de s’ancrer aux surfaces immergées sous l’eau. Ces fibres sont pourvues de propriétés mécaniques impressionnantes combinant rigidité, élasticité et ténacité élevées. De plus, elles possèdent un comportement d’auto-guérison de leurs propriétés mécaniques en fonction du temps lorsque la contrainte initialement appliquée est retirée. Les propriétés mécaniques de ces fibres sont le résultat de l’agencement hiérarchique de protéines de type copolymère blocs riches en collagène et de la présence de métaux formant des liens sacrificiels réversibles avec certains acides aminés comme les DOPA et les histidines. Bien que cette fibre soit très intéressante pour la production de matériaux grâce à son contenu élevé en collagène potentiellement biocompatible, cette ressource naturelle est traitée comme un déchet par les mytiliculteurs. L’objectif de cette thèse était de valoriser cette fibre en extrayant les protéines pour générer une nouvelle classe de matériaux biomimétiques. Un hydrolysat de protéines de byssus (BPH) riche en acides aminés chargés, i.e. ~30 % mol, et permettant de former des films a pu être généré. Lorsque solubilisé à pH 10.5, le BPH forme un hydrogel contenant des structures en triple hélice de collagène et des feuillets β anti-parallèles intra- et inter-moléculaires. Suite à l’évaporation de l’eau, le film de BPH résultant est insoluble en milieu aqueux à cause des structures secondaires très stables agissant comme points de réticulation effectifs. Les propriétés mécaniques des films de BPH sont modulables en fonction du pH. Au point isoélectrique (pI = 4.5), les interactions électrostatiques entre les charges opposées agissent comme points de réticulation et augmentent la rigidité des films et leur contrainte à la rupture sans affecter la déformation à la rupture. À pH plus élevé ou plus bas que le pI, les performances mécaniques des films sont plus faibles à cause de la répulsion entre les groupements fonctionnels de même charge qui interagissent plutôt avec les molécules d’eau et causent le gonflement de la matrice protéique des films. Le BPH contenant un nombre élevé d’acides aminés chargés et réactifs, nous avons pu réticuler les films de manière covalente à l’aide d’EDC ou de glutaraldéhyde. Les propriétés mécaniques des films sont modulables en fonction de la concentration d’EDC utilisée lors de la réticulation ou en employant du glutaraldéhyde comme agent réticulant. Les films sont à la fois plus rigides et plus forts avec un degré de réticulation élevé, mais perdent leur extensibilité à mesure que les segments libres de s’étirer lors d’une traction deviennent entravés par les points de réticulation. La réticulation augmente également la résistance à la dégradation enzymatique par la collagénase, les films les plus fortement réticulés lui étant pratiquement insensibles. La spectroscopie infrarouge montre enfin que la réticulation entraîne une transition de feuillets β anti-parallèles inter-moléculaires vers des structures de type hélices de collagène/PPII hydratées. Des liens sacrificiels ont été formés dans les films de BPH par traitement au pI et/ou avec différents métaux, i.e. Na+, Ca2+, Fe3+, afin de moduler les propriétés mécaniques statiques et d’évaluer le rôle de ces traitements sur le comportement d’auto-guérison lors de tests mécaniques cycliques avec différents temps de repos. Plus la valence des ions métalliques ajoutés augmente, plus les propriétés mécaniques statiques affichent un module, une contrainte à la rupture et une ténacité élevés sans toutefois affecter la déformation à la rupture, confirmant la formation de liens sacrificiels. Les tests mécaniques cycliques montrent que les traitements au pI ou avec Ca2+ créent des liens sacrificiels ioniques réversibles qui mènent à un processus d’auto-guérison des performances mécaniques dépendant du pH. L’ajout de Fe3+ à différentes concentrations module les performances mécaniques sur un plus large intervalle et la nature plus covalente de son interaction avec les acides aminés permet d’atteindre des valeurs nettement plus élevées que les autres traitements étudiés. Le Fe3+ permet aussi la formation de liens sacrificiels réversibles menant à l’auto-guérison des propriétés mécaniques. Les spectroscopies Raman et infrarouge confirment que le fer crée des liaisons avec plusieurs acides aminés, dont les histidines et les DOPA. Les résultats dans leur ensemble démontrent que les films de BPH sont des hydrogels biomimétiques du byssus qui peuvent être traités ou réticulés de différentes façons afin de moduler leurs performances mécaniques. Ils pourraient ainsi servir de matrices pour des applications potentielles dans le domaine pharmaceutique ou en ingénierie tissulaire.

Développement de matériaux à base de protéines extraites du byssus de la moule bleue Mytilus edulis

Le byssus est un amas de fibres que les moules produisent afin de s’ancrer aux surfaces immergées sous l’eau. Ces fibres sont pourvues de propriétés mécaniques impressionnantes combinant rigidité, élasticité et ténacité élevées. De plus, elles possèdent un comportement d’auto-guérison de leurs propriétés mécaniques en fonction du temps lorsque la contrainte initialement appliquée est retirée. Les propriétés mécaniques de ces fibres sont le résultat de l’agencement hiérarchique de protéines de type copolymère blocs riches en collagène et de la présence de métaux formant des liens sacrificiels réversibles avec certains acides aminés comme les DOPA et les histidines. Bien que cette fibre soit très intéressante pour la production de matériaux grâce à son contenu élevé en collagène potentiellement biocompatible, cette ressource naturelle est traitée comme un déchet par les mytiliculteurs. L’objectif de cette thèse était de valoriser cette fibre en extrayant les protéines pour générer une nouvelle classe de matériaux biomimétiques. Un hydrolysat de protéines de byssus (BPH) riche en acides aminés chargés, i.e. ~30 % mol, et permettant de former des films a pu être généré. Lorsque solubilisé à pH 10.5, le BPH forme un hydrogel contenant des structures en triple hélice de collagène et des feuillets β anti-parallèles intra- et inter-moléculaires. Suite à l’évaporation de l’eau, le film de BPH résultant est insoluble en milieu aqueux à cause des structures secondaires très stables agissant comme points de réticulation effectifs. Les propriétés mécaniques des films de BPH sont modulables en fonction du pH. Au point isoélectrique (pI = 4.5), les interactions électrostatiques entre les charges opposées agissent comme points de réticulation et augmentent la rigidité des films et leur contrainte à la rupture sans affecter la déformation à la rupture. À pH plus élevé ou plus bas que le pI, les performances mécaniques des films sont plus faibles à cause de la répulsion entre les groupements fonctionnels de même charge qui interagissent plutôt avec les molécules d’eau et causent le gonflement de la matrice protéique des films. Le BPH contenant un nombre élevé d’acides aminés chargés et réactifs, nous avons pu réticuler les films de manière covalente à l’aide d’EDC ou de glutaraldéhyde. Les propriétés mécaniques des films sont modulables en fonction de la concentration d’EDC utilisée lors de la réticulation ou en employant du glutaraldéhyde comme agent réticulant. Les films sont à la fois plus rigides et plus forts avec un degré de réticulation élevé, mais perdent leur extensibilité à mesure que les segments libres de s’étirer lors d’une traction deviennent entravés par les points de réticulation. La réticulation augmente également la résistance à la dégradation enzymatique par la collagénase, les films les plus fortement réticulés lui étant pratiquement insensibles. La spectroscopie infrarouge montre enfin que la réticulation entraîne une transition de feuillets β anti-parallèles inter-moléculaires vers des structures de type hélices de collagène/PPII hydratées. Des liens sacrificiels ont été formés dans les films de BPH par traitement au pI et/ou avec différents métaux, i.e. Na+, Ca2+, Fe3+, afin de moduler les propriétés mécaniques statiques et d’évaluer le rôle de ces traitements sur le comportement d’auto-guérison lors de tests mécaniques cycliques avec différents temps de repos. Plus la valence des ions métalliques ajoutés augmente, plus les propriétés mécaniques statiques affichent un module, une contrainte à la rupture et une ténacité élevés sans toutefois affecter la déformation à la rupture, confirmant la formation de liens sacrificiels. Les tests mécaniques cycliques montrent que les traitements au pI ou avec Ca2+ créent des liens sacrificiels ioniques réversibles qui mènent à un processus d’auto-guérison des performances mécaniques dépendant du pH. L’ajout de Fe3+ à différentes concentrations module les performances mécaniques sur un plus large intervalle et la nature plus covalente de son interaction avec les acides aminés permet d’atteindre des valeurs nettement plus élevées que les autres traitements étudiés. Le Fe3+ permet aussi la formation de liens sacrificiels réversibles menant à l’auto-guérison des propriétés mécaniques. Les spectroscopies Raman et infrarouge confirment que le fer crée des liaisons avec plusieurs acides aminés, dont les histidines et les DOPA. Les résultats dans leur ensemble démontrent que les films de BPH sont des hydrogels biomimétiques du byssus qui peuvent être traités ou réticulés de différentes façons afin de moduler leurs performances mécaniques. Ils pourraient ainsi servir de matrices pour des applications potentielles dans le domaine pharmaceutique ou en ingénierie tissulaire.

Lack of Cu3+, Pb4+, and Bi5+ ions in metallic and superconducting oxides

With a view to understand the oxidation states of metal ions involved in oxide superconductors, oxidation behavior of Cu, Pb, and Bi metals have been studiedi employing x-ray-photoemission and ultraviolet-photoemission spectroscopy. Pb and Bi have distinct 6p (0 to 4 eV) and 6s (7.5 to 10 eV) bands and upon oxidation, only the 6p electrons are ionized forming PbO and Bi2O3 with the simultaneous development of the O2-(2p) band (3 to 7 eV). We show that the 6s band of metals lies below the O2-(2p) band, and hence 6s electrons cannot be ionized to form Pb4+ and Bi4+ as expected in PbO2, BaPbO3, BaBiO3, and BaPb0.75Bi0.25O3. Instead these oxides are stabilized with lower valent O22- along with O2- ions with metals remaining in +2 and +3 states. Similarly, it is shown that the Cu2+(3d) band overlaps with the O2-(2p) band in the YBa2Cu3O6.95 completely and the excess oxygen can be stabilized through lower valent oxide ions instead of Cu3+.

X-ray emission produced by interaction of highly ionized Arq+ ions with metallic targets

This paper studies the X-ray spectra produced by the interaction of highly charged ions of Arq+ (q = 16, 17, 18) with metallic surface of Be, Al, Ni, Mo and Au respectively. The experimental results show that the K alpha X-ray emerges from under the surface of solid in the interaction of ions with targets. The multi-electron excitation occurred in the process neutralization of the Ar16+ in electronic configuration of 1s(2) in metallic surfaces, which produces vacancy in the K shell. Electron from high n state transition to K vacancy gives off X-ray. We find that there is no obvious relation between the shape of X-ray spectra and the different targets. The X-ray yield of incident ions are associated with initial electronic configuration. The X-ray yield of target is related to the kinetic energy of the incident ions.

Hetero-metallic trinuclear nickel(II)–cadmium(II) complexes of a salicylaldimine ligand with thiocyanate, cyanate and azide ions: isolation of a pair of polymorphs with thiocyanate ion

Four new trinuclear hetero-metallic nickel(II)-cadmium(II) complexes [(NiL)(2)Cd(NCS)(2)] (1A and 1B), [(NiL)(2)Cd(NCO)(2)] (2) and [(NiL)(2)Cd(N-3)(2)] (3) have been synthesized using [NiL] as a so-called "ligand complex" (where H2L = N,N'-bis(salicylidene)-1,3-propanediamine) and structurally characterized. Crystal structure analyses reveal that all four complexes contain a trinuclear moiety in which two square planar [NiL] units are bonded to a central cadmium(II) ion through double phenoxido bridges. The Cd(II) is in a six-coordinate distorted octahedral environment being bonded additionally to two mutually cis nitrogen atoms of terminal thiocyanate (in 1A and 1B), cyanate (in 2) and azide (in 3). Complexes 1A and 1B have the same molecular formula but crystallize in very different monoclinic unit cells and can be considered as polymorphs. On the other hand, the two isoelectronic complexes 2 and 3 are indeed isomorphous and crystallize only in one form. Their conformation is similar to that observed in 1A.

Characterization of metallic electrical contacts to SnO2 thin films lightly doped with Eu3+ ions, and photo-induced resistivity

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Reduction of Au3+ ions by activated surface atoms of platinum

In this work it is demonstrated that Pt electrodes can be activated by cathodic polarisation in the hydrogen evolution region which makes it prone to oxidation at potentials below that of bulk oxide formation. When an activated Pt electrode is placed in an aqueous HAuCl4 solution the electroless deposition of Au onto the surface of the electrode is observed and confirmed by cyclic voltammetry and XPS measurements. It is demonstrated that the oxidation of active Pt surface atoms provides the driving force for the spontaneous reduction of Au3+ ions into metallic Au to generate a Pt/Au surface which is highly active for the electro-oxidation of ethanol.

Fabrication of metal-nanoparticle-modified semiconducting copper--and silver--TCNQ materials as substrates for the reduction of chromium (VI) using thiosulfate ions at ambient temperature

The formation of readily recoverable and reusable organic semiconducting Cu- and AgTCNQ (TCNQ=7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane) microstructures decorated with Pt and Pd metallic nanoparticles is described for the effective reduction of CrVI ions in aqueous solution at room temperature using both formic acid and an environmentally friendly thiosulfate reductant. The M-TCNQ (M=metal) materials were formed by electrocrystallisation onto a glassy carbon surface followed by galvanic replacement in the presence of H2PtCl6 or PdCl2 to form the composite material. It was found that loading of the surface with nanoparticles could easily be controlled by changing the metal salt concentration. Significantly, the M-TCNQ substrates facilitated the formation of well-isolated metal nanoparticles on their surfaces under appropriate galvanic replacement conditions. The semiconductor–metal nanoparticle combination was also found to be critical to the catalyst performance, wherein the best-performing material was CuTCNQ modified by well-isolated Pt nanoparticles with both formic acid and thiosulfate ions as the reductant.

Amide-based Room Temperature Molten Salt as Solvent cum Stabilizer for Metallic Nanochains

A simple and efficient method for spontaneous organization of long assemblies of gold nanoparticles is described. This is achieved in a molten solvent containing acetamide, urea and ammonium nitrate that acts as a solvent cum stabilizer. There is no external aggregating agent or stabilizing agent added to the system. Depending on the concentration of the metal salt in the ternary melt, either chain-like assemblies or individual nanoparticles could be obtained. The amine groups present in the components of the melt (acetamide and urea) help in the stabilization of nanoparticles. Ammonium ions present in the eutectic mixture are likely to assist in the organization of the particles. The method is simple, highly reproducible and does not require any templating agent for the formation of chain-like assemblies.

Evidence for double valence fluctuation in metallic oxides of lead

The possible role of double valence fluctuation in both lead and oxide ions with reference to metallization in oxides of lead is examined by x-ray-photoemission spectroscopy, ultraviolet-photoemission spectroscopy (UPS), and 207Pb NMR studies. The double valence fluctuations may be viewed as Pb4++2O2-⇄Pb2+O22-. While the insulating oxides PbO, Pb3O4, and Sr2PbO4 show a single oxide ion, O2- characterized by O(1s) at 529.7 eV, the insulating peroxide BaO2 is characterized by the ion O22- with a single O(1s) at 533 eV. The metallic PbO2, BaPbO3, BaBiPbO3, and SrPbO3 showed the occurrence of both O2- and O22- ions. The valence band in these compounds has also been studied by UPS, and clear evidence for the coexistence of O2- and O22- is seen in PbO2. A simultaneous study of 207Pb NMR suggests that the Pb ion could also exist in mixed-valence states. Qualitative arguments are presented to rationalize the existence of such mixed valences of the anion in metal oxides in general and their role in superconductivity.

Nanoindentation response of an ion irradiated Zr-based bulk metallic glass

Nanoindentation experiments were conducted on a Ni+ ion-irradiated Zr-based bulk metallic glass (BMG). The irradiation was carried out using 2.5, 5, 10 and 15 MeV ions and a flux of similar to 10(16) ions/cm(2). Post mortem imaging of the indents reveals a transition in the deformation mechanism of the irradiated regions from heterogeneous shear banding to homogeneous flow. Additionally, the load-displacement curves exhibit a transition from serrated to continuous flow with increasing severity of irradiation damage. The stress-strain response obtained from micro-pillar compression experiments complements the indentation response exhibiting a decrease in the flow stress and an `apparent' strain hardening at the lowest irradiation damage investigated, which is not observed in the as-cast alloy. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.