Air sensitivity of MoS2, MoSe2, MoTe2, HfS2 and HfSe2

A surface sensitivity study was performed on different transition-metal dichalcogenides (TMDs) under ambient conditions in order to understand which material is the most suitable for future device applications. Initially, Atomic Force Microscopy and Scanning Electron Microscopy studies were carried out over a period of 27 days on mechanically exfoliated flakes of 5 different TMDs, namely, MoS2, MoSe2, MoTe2, HfS2, and HfSe2. The most reactive were MoTe2 and HfSe2. HfSe2, in particular, showed surface protrusions after ambient exposure, reaching a height and width of approximately 60 nm after a single day. This study was later supplemented by Transmission Electron Microscopy (TEM) cross-sectional analysis, which showed hemispherical-shaped surface blisters that are amorphous in nature, approximately 180–240 nm tall and 420–540 nm wide, after 5 months of air exposure, as well as surface deformation in regions between these structures, related to surface oxidation. An X-ray photoelectron spectroscopy study of atmosphere exposed HfSe2 was conducted over various time scales, which indicated that the Hf undergoes a preferential reaction with oxygen as compared to the Se. Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy showed that the blisters are Se-rich; thus, it is theorised that HfO2 forms when the HfSe2 reacts in ambient, which in turn causes the Se atoms to be aggregated at the surface in the form of blisters. Overall, it is evident that air contact drastically affects the structural properties of TMD materials. This issue poses one of the biggest challenges for future TMD-based devices and technologies.

Neutron Scattering Studies on Complex Magnetic Structures in Magnetoelectric Materials

In this thesis, the magnetic properties of four transition-metal oxides are presented. Their multiferroic and magnetoelectric phases have been investigated by means of different neutron scattering techniques. The materials TbMnO3 and MnWO4 belong to the group of spin-induced multiferroics. Their ferroelectric polarization can be explained by the inverse DzyaloshinskiiMoriya interaction. Another common feature of both materials is the presence of subsequent magnetic transitions from a spin-density wave to a spin spiral. The features of the phase transitions have been studied in both materials and it could be shown that diffuse magnetic scattering from the spin spiral is present even in the ordered spin-density wave phase. The excitation spectrum in the multiferroic phase of TbMnO3 was investigated in detail and a comprehensive dataset was obtained using time-of-flight spectroscopy. A spin-wave model could be obtained which can quantitatively describe the full dispersion. Furthermore, the polarization of the zone-center excitations could be derived which fit well to data from inelastic neutron spectroscopy and infrared spectroscopy. With the combination of spherical neutron polarimetry and a poling of the sample by an electric field, it was possible to observe the chiral magnetic component of the magnetic excitations in TbMnO3 and MnWO4. The spin-wave model for TbMnO3 obtained in this thesis is able to correctly describe the dispersion of this component. The double tungstate NaFe(WO4)2 is isostructural to the multiferroic MnWO4 and develops a complex magnetic phase diagram. By the use of neutron diffraction techniques, the zero-field structure and high-field structures in magnetic field applied along the b-axis could be determined. The data reveal a direct transition into an incommensurate spin-spiral structure. The value of the incommensurability is driven by anharmonic modulations and shows strong hysteresis effects. The static and dynamic properties in the magnetoelectric spin-glass phase of Ni0.42Mn0.58TiO3 were studied in detail. The spin-glass phase is composed of short-ranged MnTiO3 and NiTiO3-type order. The antiferromagnetic domains could be controlled by crossed magnetic and electric fields, which was visualized using spherical neutron polarimetry. A comprehensive dataset of the magnetic excitations in the spin-glass phase was collected. The dataset revealed correlations in the hexagonal plane which are only weakly coupled along the c-axis. The excitation spectra could be simulated by taking into account the MnTiO3-type order.

Síntese e caracterização de ligantes nitrogenados derivados de isatina, 4-benziltiossemicarbazida e seus complexos com metais d¹º

Neste trabalho são apresentadas e discutidas as estruturas cristalinas e moleculares do ligante (1), isatina-3-(toluilsulfono-hidrazona), dos complexos [bis(2-acetilpiridina-N4 - benziltiossemicarbazona-N,N,S)Cd(II)], (1), [bis (isatina-3-N4 -benziltiossemicarbazonaN,S)Hg(II)].Etanol, (2) e [bis (isatina-3-N4 -benziltiossemicarbazona-N,S,O)Zn(II)].DMF, (3). Cristais amarelos vítreos do ligante (1) foram obtidos a partir da evaporação lenta de etanol do ensaio de cristalização. Seus dados cristalográficos indicam que duas moléculas interagem através de ligações de hidrogênio do tipo N1-H···O1, formando unidades dímeras. A reação entre 2-acetilpiridina-N4 -benziltiossemicarbazona e Cd(CH3COO)2.2H2O, em presença de etanol, KOH, e após evaporação lenta da mistura de acetona e DMF(2:1), resultou em cristais amarelos do complexo (1). As interações do tipo C(10)-H(10)···S(1)···H(1)-N(4), e N(8)- H(29)⋅⋅⋅S(2) permitem a dimerização do complexo, e a formação de uma cadeia unidimensional. Os cristais laranja do complexo (2) foram obtidos da reação entre o ligante isatina-3-N4 -benziltiossemicarbazona e Hg(NO3)2.H2O, na presença de metanol, KOH, e após evaporação lenta de uma mistura de tolueno e acetona (2:1). As moléculas do complexo (2) estão associadas por ligações de hidrogênio do tipo N(63)-H(4)···O(21), essas interações centrossimétricas conduzem a formação de dímeros. A reação entre o ligante isatina-3-N4 - benziltiossemicarbazona e Zn(CH3COO)2.2H2O, em presença de etanol e KOH resultou em cristais de coloração laranja do complexo (3). A estrutura do complexo apresenta múltiplas ligações de hidrogênio, com formação de dímeros através das interações N1-H1···O1 e C3- H3···N(7). Os dímeros associam-se por interações N4-H4···O2 numa cadeia unidimensional ao longo da direção cristalográfica [100]. A polimerização bidimensional é observada 7 considerando-se as interações do tipo C20-H20···S1, N8-H8···S2 ao longo da direção cristalográfica [010], bem como das interações, N5-H5···O3DMF e C31-H31B···Car, que ocorrem através da molécula de solvente DMF.

Síntese e estudo de polioxotungstatos do tipo Keggin com interesse catalítico

O objectivo principal deste trabalho foi estudar as propriedades e comportamento de polioxotungstatos (POM) do tipo Keggin com interesse em catálise oxidativa. Os estudos efectuados centraram-se no comportamento electroquímico dos aniões em meio não aquoso, na estabilidade das suas estruturas em diferentes meios, na sua capacidade de catalisar a oxidação de diferentes substratos orgânicos e na sua eficácia em oxidar, de forma selectiva, um modelo não fenólico da lenhina. Efectuou-se, igualmente, o estudo estrutural de diversos aniões pela técnica de EXAFS. Neste trabalho, prepararam-se e caracterizaram-se alguns dos sais de tetra-n-butilamónio (TBA) dos polioxotungstatos estudados: compostos de Keggin, TBAx[XW12O40], lacunares, TBAxHy[XW11O39], mono-substituídos, TBAxHy[XW11M(H2O)O39]·nH2O, com X= P e Si e M = CoII, NiII, ZnII, CuIl, RuIII, MnIII e FeIII e os compostos com mistura de átomos adenda TBAx[XW11VO40]·nH2O (X = P e Si). Seleccionou-se este conjunto de polioxotungstatos de forma a efectuar-se um estudo comparativo da influência da natureza do heteroátomo central (P e Si) e dos metais de transição M nas propriedades estudadas. O conjunto de sais de TBA dos silicotungstatos estudados mostraram ser isoestruturais, apresentando a mesma estrutura dos fosfotungstatos análogos. O comportamento electroquímico dos polioxotungstatos foi estudado em soluções de acetonitrilo por voltametria cíclica e electrólise a potencial controlado. Verificou-se a ocorrência de vários processos mono-electrónicos de oxi-redução, reversíveis ou quasi-reversíveis, associados aos átomos de WVI/V e a alguns dos metais de transição. Os metais em estado de oxidação +3 reduziram-se mais facilmente do que os átomos de WVI. O metal CuII apresentou um comportamento diferente dos outros metais de transição. Este metal, na estrutura do POM, reduziu-se a CuI, proporcionando a observação do anião [PW11CuIO39]6- pela primeira vez. A redução posterior do CuI conduziu à formação de Cu0, que se depositou na superfície do eléctrodo. A re-oxidação do cobre a CuII conduziu à reconstituição da estrutura do POM, nas condições estudadas. Constatou-se que a ocorrência de protões na fórmula molecular dos POMs influenciou o seu comportamento electroquímico. Para os compostos que apresentam protões, a redução dos átomos de tungsténio ocorreu a potenciais menos negativos do que para aqueles que não apresentam protões na sua fórmula. Para os primeiros observou-se a transferência global de um maior número de electrões no mesmo intervalo de potencial, originando soluções fortemente azuladas. Quando os catiões tetra-n-butilamónio foram substituídos por catiões de menor dimensão, como Li+ e Na+, ocorreu a formação de pares iónicos com os polianiões [PW12O40]3- e [SiW11VO40]5-, originando um aumento do potencial de redução. Não houve evidência da formação de pares iónicos com os catiões TBA+. Este foi o primeiro estudo sistemático do comportamento electroquímico dos aniões lacunares e mono-substituídos em meio não aquoso. Estudou-se a estrutura dos polioxotungstatos em sais de TBA e em soluções de acetonitrilo. A aplicação da técnica de EXAFS ao estudo deste tipo de compostos em solução foi realizada pela primeira vez. Pela análise estrutural nos sólidos verificou-se que, a natureza do metal de transição M e do átomo central X, na estrutura do POM, influenciam o tamanho dos vários octaedros que o constituem. Não se observaram diferenças significativas nas estruturas dos polianiões em solução. A estabilidade da estrutura dos polioxometalatos na presença de um excesso de H2O2, em soluções de acetonitrilo/H2O foi analisada por espectroscopia de absorção de EXAFS, RMN de 31P, IV e espectrofotometria de absorção no UV-Vis. De uma forma geral, os POMs em que o átomo central da estrutura é o Si apresentaram maior estabilidade do que os POMs correspondentes com átomo de P no centro. Em solução de acetonitrilo, na ausência de H2O2, todos os aniões mostraram ser estáveis durante vários dias. Em solução, na presença de H2O2 em excesso (H2O2/POM = 1300), o anião lacunar [PW11O39]7- não é estável, transformando-se no anião de Venturello, {PO4[W(O)(O2)2]4}3-, após a formação de [PW12O40]3-, como produto intermediário. Em relação aos aniões substituídos [PW11M(H2O)O39]p-, M = MnIII, RuIII, FeIII, CoII e ZnII, verificou-se o seguinte na presença de H2O2: os aniões com MnIII e CoII transformaram-se no anião de Keggin, [PW12O40]3-. Os aniões de RuIII e FeIII mantiveram as suas estruturas e o anião de ZnII decompôs-se em {HPO4[W(O)(O2)2]2}2- e fosfato. Para estes casos de não estabilidade estrutural, o processo de decomposição foi mais rápido na presença de maiores conteúdos de água. Pela análise de EXAFS, na presença de um menor excesso de H2O2 (H2O2/POM = 70) e apenas 8% de parte aquosa, verificou-se que os aniões substituídos por MnIII mantiveram a sua estrutura, embora o ligando H2O, coordenado ao Mn, tivesse sido substituído por um grupo oxo no polianião [SiW11Mn(H2O)O39]5-, e por um grupo peroxo no polianião [PW11Mn(H2O)O39]4-. O anião com RuIII, nestas condições, também mostrou substituir o seu ligando H2O por um grupo peroxo ou hidrogenoperoxo. Os polioxotungstatos mono-substituídos e lacunares mostraram ser catalisadores eficientes para a oxidação de cis-cicloocteno, geraniol e ciclooctano com H2O2. A maior novidade deste trabalho residiu na actividade catalítica apresentada pelos silicotungstatos estudados, contrariando o que é referido na literatura. Outro aspecto inovador foi o elevado valor de conversão obtido para a oxidação de ciclooctano. Este substrato foi oxidado com 74% de conversão, após 2h de reacção e com 80% de selectividade para o hidroperóxido de ciclooctilo, na presença do anião [PW11Fe(H2O)O39]4-. Os restantes produtos de reacção foram o ciclooctanol e a ciclooctanona. Os silicotungstatos apresentaram maior selectividade para o hidroperóxido de ciclooctilo do que os fosfotungstatos. O geraniol foi completamente oxidado após 3h de reacção, com 82% de selectividade para o 2,3-epoxigeraniol, na presença do anião [PW11Mn(H2O)O39]4-. O cis-cicloocteno foi oxidado ao seu epóxido, com 92% de conversão ao fim de 5h de reacção, na presença do anião lacunar [PW11O39]7-. O estudo da capacidade oxidativa do anião [SiW11VO40]5- foi analisada utilizando-se um modelo não fenólico da lenhina, a anisoína. Estudaram-se as condições favoráveis à obtenção de uma reacção selectiva para o anisilo, de forma a poder estudar-se a cinética da reacção. A estequiometria da reacção mostrou ser de 1:2 anisoína/POM. As ordens de reacção foram determinadas pelo método das velocidades iniciais e, a partir destes resultados, conheceu-se que o POM não estava envolvido no passo que limita a velocidade da reacção, sendo esta limitada pela transformação da anisoína. O estudo realizado sobre o efeito isotópico sugeriu que o passo que limitou a velocidade de reacção correspondeu à enolação da anisoína. Desta forma, observou-se pela primeira vez, que o POM oxida um modelo não fenólico da lenhina por via de enolação.

Determination of the cytotoxic capacity of organotin compounds derivatives from salicylidene benzoylhidrazone

The successful application of metal complexes in the treatment of many diseases, including cancer, is a rapidly expanding area in biomedical chemistry and research. Organotin compounds studies show the versatility and the attractive features of these molecules. In the same manner, has been reported the development of new compounds derivative from bezoylhidrazones, which possess the azomethine fragment (-N = CH-), key pillar for designing new drugs with biological activity. Based on the above, we are interested in to synthesize four tin compounds derivatives from benzoylhidrazones, and the evaluation of their cytotoxic capacity. Conclusions and contribution: In this research work, we reported four new tin compounds derivatives from bezoylhidrazones, which were characterized by spectroscopic and spectrometric techniques and X-ray diffraction In the same manner, cytotoxic ability of each compound was studied and reported and compared with metaled base drugs like cisplatin and carboplatin. Also, in some cases it was possible to use their luminescent ability to study their intracellular behavior.

Síntese e caracterização de espinélios a base de Cu, Fe e Cr para pigmentos cerâmicos

Inorganic pigment comprises a host lattice, which is part of the chromophore component (usually a transition metal cation) and possible components modifiers, which stabilize, add or restate the properties pigments. Among the materials with spinel, ferrites, and the chromite stand out, because they have broad technological importance in the area of materials, applicability, pigments, catalytic hydrogenation, thin film, ceramic tiles, among others. The present work, pigments containing CuFe2O4, CuCr2O4,e CuFeCrO4, were synthesized by a method that makes use of gelatin as organic precursor using their application to ceramic pigments. The pigments were characterized by X-ray diffraction (XRD), Infrared spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM) spectroscopy in the UV-visible and Colorimetry. The results confirmed the feasibility of the synthetic route used, with respect to powders synthesized, there is the formation of spinel phase from 500°C, with an increase in crystallinity and the formation of other phases. The pigments were shown to be crystalline and the desired phases were obtained. The copper chromite have hues ranging from green to black according to the calcination temperature, while the copper chromite doped with iron had brownish. The ferrites showed copper color and darker brown to black, which may indicate an interesting factor because of the importance of black pigment

High On/Off ratio memristive switching of manganite/cuprate bilayer by interfacial magnetoelectricity

Memristive switching serves as the basis for a new generation of electronic devices. Memristors are two-terminal devices in which the current is turned on and off by redistributing point defects, e.g., vacancies, which is difficult to control. Memristors based on alternative mechanisms have been explored, but achieving both the high On/Off ratio and the low switching energy desirable for use in electronics remains a challenge. Here we report memristive switching in a La_(0.7)Ca_(0.3)MnO_(3)/PrBa_(2)Cu_(3)O_(7) bilayer with an On/Off ratio greater than 103 and demonstrate that the phenomenon originates from a new type of interfacial magnetoelectricity. Using results from firstprinciples calculations, we show that an external electric-field induces subtle displacements of the interfacial Mn ions, which switches on/off an interfacial magnetic “dead” layer, resulting in memristive behavior for spin-polarized electron transport across the bilayer. The interfacial nature of the switching entails low energy cost about of a tenth of atto Joule for write/erase a “bit”. Our results indicate new opportunities for manganite/cuprate systems and other transition-metal-oxide junctions in memristive applications.

Degradación bacteriana de cianuro y compuestos nitrogenados tóxicos

La ruta de asimilación de cianuro en P. pseudoalcaligenes CECT5344 transcurre a través de un nitrilo formado por la reacción química del cianuro con el oxalacetato, siendo este último acumulado como consecuencia de la acción conjunta de una malato:quinona oxidoreductasa (MQO) y la oxidasa terminal resistente a cianuro (CioAB) (Luque-Almagro et al., 2011b). Los nitrilos pueden ser convertidos en amonio por la acción de una nitrilasa o un sistema nitrilo hidratasa/amidasa. Con el objetivo de elucidar la ruta de asimilación de cianuro en P. pseudoalcalígenes CECT5344, se ha analizado el proteoma de este microorganismo en condiciones cianotróficas frente a nitrato como fuente de nitrógeno como control. En este estudio se identificaron proteínas relacionadas con la ruta de asimilación de cianuro en la estirpe CECT5344, que aparecían inducidas por cianuro, como NitB y NitG, cuyos genes se encuentran localizados en la agrupación génica nit1C. Además de NitB y NitG, de función desconocida, la agrupación génica nit1C codifica un regulador transcripcional del tipo Fis dependiente de σ54 (NitA), una nitrilasa (NitC), una proteína que pertenece a la superfamilia S-adenosilmetionina (NitD), un miembro de la superfamilia N-aciltransferasa (NitE), un polipéptido de la familia AIRS/GARS (NitF) y una oxidorreductasa dependiente de NADH (NitH). Un análisis transcripcional mediante RT-PCR determinó que los genes nitBCDEFGH se cotranscriben, mientras que el gen regulador nitA se transcribe de forma divergente. Además, resultados obtenidos por RT-PCR confirman que la expresión de los genes nitBCDEFGH está inducida por cianuro y reprimida por amonio. La relación entre el cianuro y el grupo de genes nit1C queda patente por el fenotipo de los mutantes deficientes nitA, nitB y nitC, incapaces de usar complejos cianuro-metálicos o 2-hidroxinitrilos como única fuente de nitrógeno. Todos estos datos indican que la nitrilasa NitC, junto con la proteína NitB, utilizan de forma específica determinados nitrilos alifáticos como sustrato, entre los que se encuentran el formado durante la asimilación de cianuro (Estepa et al., 2012). Además, entre las proteínas inducidas por cianuro se identificaron una dihidropicolinato sintasa (DapA), una fosfoserina transaminasa (SerC) y una proteína de función desconocida (Orf1), las tres codificadas por genes del operón cio, una cianasa (CynS), la proteína S6 de la subunidad ribosomal 30S (RpsF), una superóxido dismutasa (SodB), la ferritina (Dps), una oxidorreductasa (Fpr) y un factor de elongación P (EF-P). Una vez identificadas, estas proteínas se han analizado funcionalmente y se han localizado en el genoma de P. pseudoalcaligenes CECT5344 los genes correspondientes, así como los genes adyacentes. La inducción de estas proteínas en condiciones cianotróficas sugiere que el metabolismo del cianuro incluye, además de la resistencia y asimilación de este tóxico, otros procesos biológicos relacionados con el metabolismo del cianato y de algunos aminoácidos, el estrés oxidativo y la homeostasis de hierro, entre otros. Por otra parte, el conocimiento en profundidad y la interpretación de la secuencia génica de P. pseudoalcaligenes CECT5344, así como el análisis comparativo frente a organismos no cianotrofos ha permitido entender algunos de los mecanismos implicados en la resistencia y asimilación de cianuro, lo que permitiría conducir a la posterior mejora del proceso de biodegradación de cianuro. Además, el estudio del genoma de la estirpe CECT5344 permitirá explorar la capacidad de este organismo para ser utilizado en procesos de biorremediación de residuos cianurados en los que se encuentran metales y otros tóxicos (Luque-Almagro et al., 2013; Wibberg et al., 2014). En este trabajo se muestran y discuten los resultados de la secuenciación del genoma de P. pseudoalcaligenes, así como el estudio del análisis filogenético y evolutivo de la cepa, estableciéndose de esta manera relaciones con otras especies en base a los genomas secuenciados de las mismas, entre las que destaca P. mendocina ymp relacionada con P. pseudoalcaligenes CECT5344. El estudio de las características del genoma de P. pseudoalcaligenes CECT5344 ha sido completado con un análisis comparativo frente a los genomas de otras especies de Pseudomonas, encontrándose así semejanzas y diferencias en cuanto a la distribución génica funcional. Por último, se muestra un análisis del genoma de P. pseudoalcaligenes CECT5344 en relación con los genes implicados probablemente en los procesos de asimilación de cianuro y residuos cianurados, tales como los codificantes de nitrilasas y aquellos implicados en la resistencia a cianuro como los constituyentes del operón cio que codifican la oxidasa terminal insensible a cianuro. Finalmente, se discute la presencia de genes implicados posiblemente en otros procesos con una alto potencial biotecnológico, tales como la producción de bioplásticos y la biodegradación de diversos contaminantes.

Estudo da polimerização térmica de óleos e gorduras

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2011.

Síntese e caracterização de catalisadores de LaNiO3 não suportados e suportados em Al2O3 e ZrO2 para a reforma a vapor do metano

Ionic oxides with ABO3 structure, where A represents a rare earth element or an alkaline metal and B is a transition metal from group VIII of the periodic table are potential catalysts for oxidation and good candidates for steam reforming reaction. Different methods have been considered for the synthesis of the oxide materials with perovskite structure to produce a high homogeneous material with low amount of impurities and low calcination temperatures. In the current work, oxides with the LaNiO3 formula had been synthesized using the method of the polymeric precursors. The thermal treatment of the materials took place at 300 ºC for 2h. The material supported in alumina and/or zirconia was calcined at 800 ºC temperature for 4h. The samples had been characterized by the following techniques: thermogravimetry; infrared spectroscopy; X-ray diffraction; specific surface area; distribution of particle size; scanning electron microscopy and thermo-programmed reduction. The steam reforming reaction was carried out in a pilot plant using reducing atmosphere in the reactor with a mixture of 10% H2-Argon, a mass about 5g of catalyst, flowing at 50 mL.min-1. The temperature range used was 50 - 1000 oC with a heating rate of 10 oC.min-1. A thermal conductivity detector was used to analyze the gas after the water trapping, in order to permit to quantify the consumption of hydrogen for the lanthanum nickelates (LaNiO3). The results showed that lanthanum nickelate were more efficient when supported in alumina than when supported in zirconia. It was observed that the methane conversion was approximately 100% and the selectivity to hydrogen was about 70%. In all cases were verified low selectivity to CO and CO2

Oxygen-Nonstoichiometric YBaCo4O7+δ as a Catalyst in H2O2 Oxidation of Cyclohexene

Here we present oxygen-nonstoichiometric transition metal oxides as highly prominent candidates to catalyze the industrially important oxidation reactions of hydrocarbons when hydrogen peroxide is employed as an environmentally benign oxidant. The proof-of-concept data are revealed for the complex cobalt oxide, YBaCo4O7+δ (0 < δ < 1.5), in the oxidation process of cyclohexene. In the 2-h reaction experiments YBaCo4O7+δ was found to be significantly more active (>60 % conversion) than the commercial TiO2 catalyst (<20 %) even though its surface area was less than one tenth of that of TiO2. In the 7-h experiments with YBaCo4O7+δ, 100 % conversion of cyclohexene was achieved. Immersion calorimetry measurements showed that the high catalytic activity may be ascribed to the exceptional ability of YBaCo4O7+δ to dissociate H2O2 and release active oxygen to the oxidation reaction.

Bimetallic PtSn/C catalysts obtained via SOMC/M for glycerol steam reforming

A detailed study on the preparation of bimetallic PtSn/C catalysts using surface-controlled synthesis methods, and on their catalytic performance in the glycerol steam reforming reaction has been carried out. In order to obtain these well-defined bimetallic phases, techniques derived from Surface Organometallic Chemistry on Metals (SOMC/M) were used. The preparation process involved the reaction between an organometallic compound ((C4H9)4Sn) and a supported transition metal (Pt) in a H2 atmosphere. Catalysts with Sn/Pt atomic ratios of 0.2, 0.3, 0.5, and 0.7 were obtained, and characterized using several techniques: ICP, H2 chemisorption, TEM and XPS. These systems were tested in the glycerol steam reforming varying the reaction conditions (glycerol concentration and reaction temperature). The best performance was observed for the catalysts with the lowest tin contents (PtSn0.2/C and PtSn0.3/C). It was observed that the presence of tin increased the catalysts’ stability when working under more severe reaction conditions.

Novos complexos micelares de metais de transição para aplicação na terapia dirigida contra o cancro

O cancro é a segunda causa de mortalidade a nível mundial. Um dos problemas nos tratamentos atuais de quimioterapia relaciona-se com os efeitos secundários causados pela falta de seletividade dos fármacos utilizados. Assim, um dos desafios atuais é o desenvolvimento de sistemas terapêuticos que permitam potenciar o efeito dos fármacos e diminuir os seus efeitos nocivos. Neste contexto, neste trabalho, foram sintetizados complexos de Fe, Co e Zn com fórmula geral [M(bipy-R)3]x+, a partir dos quais foi possível obter sistemas micelares formados in situ pela adição de um copolímero de PLA-b-PEG ou por introdução de macroligandos poliméricos anfifílicos. Os resultados mostram que as nanopartículas formadas apresentam tamanho e características adequadas para aplicações na terapia dirigida contra o cancro. Os resultados preliminares de citotoxicidade na linha tumoral humana da mama MDAMB231 indicam que todos os compostos estudados apresentam atividade citotóxica relevante, sendo os compostos micelares os mais promissores; Abstract: New micellar transition metals complexes for targeted therapy of cancer Cancer is the second leading cause of mortality worldwide. One problem in the current chemotherapy treatments is related to the severe side effects caused by the lack of selectivity of the drugs in clinical use. Thus, one of the current challenges is the development of new therapeutic systems that allow maximizing the effect of the drugs and reducing their harmful effects. In this context, several Fe, Co and Zn compounds of the general formula [M (bipy-R)3]x+ were synthesized in order to obtain micellar systems, either by in situ addition of a PLA-b-PEG copolymer or by introducing amphiphilic macroligands. The results show that the formed nanoparticles have size and characteristics suitable for applications in targeted therapy against cancer. Preliminary results of cytotoxicity in human breast cancer line MDAMB231 indicate that all the studied compounds show significant cytotoxic activity, being the micellar compounds the most promising agents.

Advanced Luminescent Materials for Technological Applications

This thesis focusses on the study of several luminescent materials and investigates some related technological applications. It is made of six chapters. Chapter 1 introduces a brief history, basic principles and applications of photoluminescence. Chapter 2 presents the photophysical properties of five benzoheterodiazole dyes. These molecules were incorporated in PMMA- and PDMS-based LSC-PV devices to determine the emission quantum yields, transmission, re-absorption and IPCE properties. DFT calculations were performed to investigate the structures and energy levels of these dyes. Chapter 3 concerns the preparation of a luminescent film to calibrate an ESA satellite that will monitor the fluorescence of terrestrial vegetation. ZnPc was selected as suitable dye to make the film. Ferrocene was selected as quencher to control the emission intensity. An industrial printing technology was used to produce large-area calibration sheets coated with green pigment that simulates the NIR reflectance of green plants in which the ZnPc is embedded. Photophysical properties of a series of alkynyl gold NHC complexes containing naphthalimide chromophore were studied in Chapter 4. All the compounds were studied in solution and solid state. Further investigations were carried out by incorporating these compounds in PMMA matrix to make films. XRD and DFT calculations were made to determine the structures and energy levels of the complexes. In chapter 5 we studied the photophysical properties of star-shaped molecular systems which can operate as molecular motors when attached onto surface, along with those of their related ligands/moieties in tetrahydrofuran solution. The photophysical properties of these molecular systems can show if they are suitable to operate as light-triggered molecular machines. Finally, chapter 6 concerns the photoluminescence behavior of three NHC half-sandwich Ir/Rh metal complexes. The photophysical properties of these compounds were examined in CH2Cl2 solutions and PMMA films. These complexes may prove potential candidates for organic phosphorescent materials.

Nanostructured luminescent chemosensors for environmental and biomedical applications

Nanomaterials are nowadays widely recognised as advantageous sensing tools due to their unique properties. Some natural nanomaterials, such as DNA or hyaluronic acid analysed in this PhD thesis, have an intrinsic biocompatibility that overcomes a series of issues in the field of sensing in biological environments. Therefore, the main aim of this project was to derivatize HA chains with luminescent dyes - both organic and metal complexes - in order to obtain natural polymer-based optical sensors. A derivatization of HA with these moieties was obtained and a photophysical characterization was provided. To prove their sensing ability towards nanomaterials, the interaction with. PluS Nanoparticles, featuring an outer PEG shell, was tested. It was mostly demonstrated that the main features of the luminophores used were present in the HA nanogels as well. For example, HA@Dansyl was proven to be a luminescent probe able to sense different environment polarities. Furthermore, in HA@PA the amount of excimers/monomers emission was found to be relatable to the degree of entanglement of HA chains, that changes upon interactions with nanoparticles. Moreover, two ruthenium bipyridyl derivatives were linked to HA and it was found out that HA interacts with long DNA sequences. Also, the presence of BPA, a small molecule of environmental concern, was detected using (i) an already studied hyaluronic acid derivative with rhodamine (HA@RB) , (ii) a dizinc ruthenium complex coordinating BPA to the metal centres, and (iii) a new probe constituted by PluSNPs@DEAC and HA@RB. Despite all the systems were found to be able to detect BPA, the latter probe presented advantages in terms of sensitivity. Furthermore, the chapter 2 of this thesis is focused on the detection of a NF-κB protein in PC3 cancer cells. via confocal microscopy by following a FRET signal variation on a triplex-hairpin derivatized with a FRET couple of dyes.