Caracterização de filmes ópticos compósitos nano-estruturados, inomogêneos ou anisotrópicos, produzidos por troca iônica e pelo método sol-gel

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a aplicação de métodos de caracterização de filmes ópticos, associados à sua estrutura inomogênea ou anisotrópica. Os materiais estudados são guias ópticos planares e filmes compósitos com propriedades ópticas não-lineares. Esses materiais são relevantes para aplicações na área de optoeletrônica e óptica integrada. O trabalho é dividido em duas partes principais. A primeira parte é dedicada à caracterização de guias de onda planares produzidos por troca iônica, vidros dopados com íons de Ag e/ou K, através de um e/ou dois processos de troca. O perfil de índice de refração é estudado através da técnica de Modos Guiados, uma técnica óptica empregada tradicionalmente em guias desse tipo. Em complementação a essa medida óptica, são realizadas medidas do perfil de concentração do íon dopante, empregando as técnicas de RBS e EDS. É dedicado um interesse especial pela região próxima à superfície da amostra, a região crítica na análise por Modos Guiados. Os métodos de Abelès-Hacskaylo e de Brewster-Pfund são estendidos a esses guias inomogêneos, permitindo a medida direta do valor do índice de refração superficial. Essa informação e os dados obtidos por Modos Guiados permitem a determinação de um perfil de índice de refração mais acurado ao longo da profundidade do guia. A segunda parte é dedicada ao estudo de materiais compósitos: filmes finos constituídos por uma matriz (silicato, silicato + PVP, e PMMA) dopada com moléculas orgânicas que apresentam propriedades ópticas não-lineares de segunda ordem (PNA, DR-1 e HBO-BO6). Nessas amostras, é aplicado um campo elétrico de alta voltagem (efeito corona), gerando um alinhamento dos cromóforos dopantes. Essa mudança na simetria estrutural do material, de isotrópica para uniaxial, é observada através da assimetria correspondente no valor do índice de refração (birrefringência). O valor da birrefringência induzida é obtido através da medida da variação da refletância de luz pelo material, auxiliada por medidas prévias das constantes ópticas do material por Elipsometria.

Ecotoxicology of Nano-TiO2 An Evaluation of its Toxicity to Organisms of Aquatic Ecosystems

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Nano emulsões aplicadas a recuperação avançada de petróleo

A exploração de petróleo está a cada dia em circunstâncias mais adversas, no que diz respeito à profundidade dos poços como também, em relação à fluidez do óleo. Os reservatórios de descobertas recentes não possuem energia própria para produzir ou os métodos convencionais não são eficientes para fazer com que esses reservatórios tenham uma vida útil elevada, devido a alterações das propriedades físico-químicas, como por exemplo a viscosidade, que torna o deslocamento do óleo pelos poros do reservatório até a superfície cada vez mais complexo. O presente trabalho tem como objetivo estudar a preparação, caracterização e a utilização de nanoemulsões obtidas a partir de sistemas microemulsionados, com e sem a presença de polímero. Esses sistemas foram aplicados como método químico de recuperação de petróleo, com o intuito de obter maior eficiência de volume de óleo deslocado. O interesse por esse tipo de sistema existe devido a sua baixa tensão superficial, o pequeno tamanho de gotícula e, principalmente, pelo baixo percentual de matéria ativa presente em sua composição. Os ensaios realizados para caracterizar esses sistemas foram: aspecto físico, medidas de tamanho de gotícula, índice de polidispersão, tensão superficial, pH e condutividade. Ensaios de reologia e de adsorção dos sistemas foram realizados com o objetivo de avaliar sua influencia na recuperação de petróleo. Os ensaios de recuperação foram realizados em um equipamento que simula as condições de um reservatório de petróleo, utilizando plugs de rocha arenito Botucatu. Esses plugs foram saturados com salmoura (KCl 2%) e com petróleo proveniente da Bacia Potiguar do campo de Ubarana. Após essas etapas foi realizada a recuperação convencional utilizando a salmoura e, por último, foi injetada, a nanoemulsão, como método de recuperação avançada. Os sistemas obtidos variaram de 0% à 0,4% de polímero. Os ensaios de tamanhos de partícula obtiveram como resultado uma variação de 9,22 a 14,8 nm, caracterizando que as nanoemulsões estão dentro da faixa de tamanho inerente a esse tipo de sistema. Para ensaios de tensão superficial os valores foram na faixa de 33,6 a 39,7 dynas/cm, valores semelhantes à microemulsões e bem abaixo da tensão superficial da água. Os resultados obtidos para os valores de pH e condutividade se mantiveram estáveis ao longo do tempo de armazenamento, essa avaliação indica estabilidade das nanoemulsões estudadas. O teste de recuperação avançada utilizando nanoemulsão com baixo percentual de matéria ativa obteve como resultado de eficiência de deslocamento 39,4%. Porém esse valor foi crescente, de acordo com o aumento do percentual de polímero na nanomeulsão. Os resultados de eficiência de deslocamento de petróleo estão diretamente relacionados com o aumento da viscosidade das nanoemulsões. A nanoemulsão V (0,4% polímero) é o sistema mais viscoso dentre os analisados, e obteve o maior percentual de óleo deslocado (76,7%), resultando na maior eficiência de deslocamento total (90%). Esse estudo mostrou o potencial de sistemas nanoemulsionados, com e sem polímeros, na recuperação avançada de petróleo. Eles apresentam algumas vantagens com relação a outros métodos de recuperação avançada, como: o baixo percentual de matéria ativa, baixo índice de adsorção do polímero, dissolvido em nanoemulsão, na rocha e alta eficiência de recuperação

Structure, morphology and thermal characteristics of banana nano fibers obtained by steam explosion

In this work, cellulose nanofibers were extracted from banana fibers via a steam explosion technique. The chemical composition, morphology and thermal properties of the nanofibers were characterized to investigate their suitability for use in bio-based composite material applications. Chemical characterization of the banana fibers confirmed that the cellulose content was increased from 64% to 95% due to the application of alkali and acid treatments. Assessment of fiber chemical composition before and after chemical treatment showed evidence for the removal of non-cellulosic constituents such as hemicelluloses and lignin that occurred during steam explosion, bleaching and acid treatments. Surface morphological studies using SEM and AFM revealed that there was a reduction in fiber diameter during steam explosion followed by acid treatments. Percentage yield and aspect ratio of the nanofiber obtained by this technique is found to be very high in comparison with other conventional methods. TGA and DSC results showed that the developed nanofibers exhibit enhanced thermal properties over the untreated fibers. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Thermochronology of the South American platform in the state of São Paulo, Brazil, through apatite fission tracks

The fission-track method (FTM) in apatite was applied to 45 samples collected in the Serra da Mantiqueira (Mantiqueira mountain range), the Serra do Mar (Mar mountain range), regions next to these mountain ranges and the coastal region between Ubatuba and Santos in the State of São Paulo, Brazil, to study the thermochronology of the South American Platform in southeast Brazil and its influence on Santos and Campos basins. The data presented in this work complement the previously presented data on the same region (Tello Saenz et al., 2003. J. S. Am. Earth Sci. 15, 765-774) with 31 new samples analyzed. The weighted mean of the corrected ages from high Mantiqueira (around 1000 m), (121 +/- 6) Ma, coincides with the South Atlantic opening. The fact that its thermal history starts at a relatively low temperature (similar to 80 degrees C) suggests that the age of similar to 120 Ma would be the formation age of Serra da Mantiqueira due to a rapid pulse, in which tracks had no time to be retained at the closure temperature, that is similar to 120 degrees C. The Serra do Mar presents a more complicated thermal history, with several reactivations indicated by the changes in the slope of its cooling curve. The thermal histories obtained in the regions next to these mountain ranges are compatible with the results mentioned above. The Santos Basin has unconformities that agree with changes in the slope thermal histories of the studied region. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Projected length annealing of etched Sm-152 ion tracks in apatite

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Efeitos da interação dipolar na nucleação de vórtices em nano-cilindros magnéticos

The effect of confinement on the magnetic structure of vortices of dipolar coupled ferromagnetic nanoelements is an issue of current interest, not only for academic reasons, but also for the potential impact in a number of promising applications. Most applications, such as nano-oscillators for wireless data transmission, benefit from the possibility of tailoring the vortex core magnetic pattern. We report a theoretical study of vortex nucleation in pairs of coaxial iron and Permalloy cylinders, with diameters ranging from 21nm to 150nm, and 12nm and 21nm thicknesses, separated by a non-magnetic layer. 12nm thick iron and Permalloy isolated (single) cylinders do not hold a vortex, and 21nm isolated cylinders hold a vortex. Our results indicate that one may tailor the magnetic structure of the vortices, and the relative chirality, by selecting the thickness of the non-magnetic spacer and the values of the cylinders diameters and thicknesses. Also, the dipolar interaction may induce vortex formation in pairs of 12nm thick nanocylinders and inhibit the formation of vortices in pairs of 21nm thick nanocylinders. These new phases are formed according to the value of the distance between the cylinderes. Furthermore, we show that the preparation route may control relative chirality and polarity of the vortex pair. For instance: by saturating a pair of Fe 81nm diameter, 21nm thickness cylinders, along the crystalline anisotropy direction, a pair of 36nm core diameter vortices, with same chirality and polarity is prepared. By saturating along the perpendicular direction, one prepares a 30nm diameter core vortex pair, with opposite chirality and opposite polarity. We also present a theoretical discussion of the impact of vortices on the thermal hysteresis of a pair of interface biased elliptical iron nanoelements, separated by an ultrathin nonmagnetic insulating layer. We have found that iron nanoelements exchange coupled to a noncompensated NiO substrate, display thermal hysteresis at room temperature, well below the iron Curie temperature. The thermal hysteresis consists in different sequences of magnetic states in the heating and cooling branches of a thermal loop, and originates in the thermal reduction of the interface field, and on the rearrangements of the magnetic structure at high temperatures, 5 produce by the strong dipolar coupling. The width of the thermal hysteresis varies from 500 K to 100 K for lateral dimensions of 125 nm x 65 nm and 145 nm x 65 nm. We focus on the thermal effects on two particular states: the antiparallel state, which has, at low temperatures, the interface biased nanoelement with the magnetization aligned with the interface field and the second nanoelement aligned opposite to the interface field; and in the parallel state, which has both nanoelements with the magnetization aligned with the interface field at low temperatures. We show that the dipolar interaction leads to enhanced thermal stability of the antiparallel state, and reduces the thermal stability of the parallel state. These states are the key phases in the application of pairs of ferromagnetic nanoelements, separated by a thin insulating layer, for tunneling magnetic memory cells. We have found that for a pair of 125nm x 65nm nanoelements, separated by 1.1nm, and low temperature interface field strength of 5.88kOe, the low temperature state (T = 100K) consists of a pair of nearly parallel buckle-states. This low temperature phase is kept with minor changes up to T= 249 K when the magnetization is reduced to 50% of the low temperature value due to nucleation of a vortex centered around the middle of the free surface nanoelement. By further increasing the temperature, there is another small change in the magnetization due to vortex motion. Apart from minor changes in the vortex position, the high temperature vortex state remains stable, in the cooling branch, down to low temperatures. We note that wide loop thermal hysteresis may pose limits on the design of tunneling magnetic memory cells

Adsorption and electropolymerization of toluidine blue on the nano structured octakis(hydridodimethylsiloxy)-octasilsesquioxane surface

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Long-term nano-mechanical properties of biomodified dentin-resin interface components

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Repair of critical-size defects with autogenous periosteum-derived cells combined with bovine anorganic apatite/collagen: an experimental study in rat calvaria

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Effect of Biomimetic Remineralization on the Dynamic Nanomechanical Properties of Dentin Hybrid Layers

The mineral and organic phases of mineralized dentin contribute co-operatively to its strength and toughness. This study tested the null hypothesis that there is no difference in nano-dynamic mechanical behavior (complex modulus-E*; loss modulus-E ''; storage modulus-E'; in GPa) of dentin hybrid layers (baseline: E*, 3.86 +/- 0.24; E '', 0.23 +/- 0.05; E', 3.85 +/- 0.24) created by an etch-and-rinse adhesive in the presence or absence of biomimetic remineralization after in vitro aging. Using scanning probe microscopy and nano-dynamic mechanical analysis, we demonstrated that biomimetic remineralization restored the nano-dynamic mechanical behavior of heavily remineralized, resin-sparse regions of dentin hybrid layers (E*, 19.73 +/- 3.85; E '', 8.75 +/- 3.97; E', 16.02 +/- 2.58) to those of the mineralized dentin base (E*, 19.20 +/- 2.42; E '', 6.57 +/- 1.96; E', 17.39 +/- 2.0) [p > 0.05]. Conversely, those resin-sparse, water-rich regions degraded in the absence of biomimetic remineralization, with significant decline [p < 0.05] in their complex and storage moduli (E*, 0.83 +/- 0.35; E '', 0.88 +/- 0.24; E', 0.62 +/- 0.32). Intrafibrillar apatite deposition preserves the integrity of resin-sparse regions of hybrid layers by restoring their nanomechanical properties to those exhibited by mineralized dentin.

Biomimetic apatite formation on Ultra-High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) using modified biomimetic solution

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Synthesis of chitosan/hydroxyapatite membranes coated with hydroxycarbonate apatite for guided tissue regeneration purposes

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A PC compatible Brazilian software for obtaining thermal histories using apatite fission track analysis

In this work a software developed in the Instituto de Fisica Gleb Wataghin, IFGW, UNICAMP, Campinas, SP, Brazil for obtaining thermal histories using apatite fission track analysis is presented. This software works in Microsoft-Windows environment. It will be freely disposable in the web site of the Departamento de Raios Cosmicos, IFGW, UNICAMP. Thermal histories obtained through this software are compared with those deduced using Monte Trax the software compatible with Apple Macintosh developed by Gallagher. (C) 2001 Elsevier B.V. Ltd. All rights reserved.