Do termo à estruturação semântica: representação ontológica do domínio da Nanociência e Nanotecnologia utilizando a Estrutura Qualia

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

Analises da nanociência e nanotecnologia na perspectiva de ciência, tecnologia e sociedade cts

In this contribution, we discuss and analyze some aspects of nanoscience and nanotechnology, based on the approach kwon as Science, Technology and Society (STS), as well as the prospects of Philosophy of Technology. In this context, we specify the constitute the nanoscience and nanotechnology analytic research field. I is also reported its genesis and limits, emphasizing the impacts of nanotechnology in the development of the contemporary society, such as the possible benefits and problems associated to the use of nanotechnology, as well as environmental impacts, doubts and uncertainties that permeate this areas, in addition some ethical questions and public policies for the sector are analyzed.

Nanotecnologia e nanociência em livros didáticos de física do nível médio: discursos sobre a tecnologia e a educação científica e tecnológica

In this contribution, we analyze conceptual approaches to nanotechnology and nanoscience in recent issues of secondary education of Brazilian physics textbooks. We analyzed fifteen collections of Physics textbooks of recent editions, however, only two books, belonging to different collections incorporate considerations about nanotechnology and nanoscience in their approaches. We focus our analysis on three aspects, namely: the place dedicated to approaches to nanoscience and nanotechnology, notions about technology and its contributions to critical scientific education. This is a qualitative research; it was used as conceptual approaches the Philosophy of Technology, The Discourse Analysis (DA) and Science, Technology, Society (STS) concepts. We found that in two examined textbooks the approaches to nanoscience and nanotechnology is a complementary description of modern physics, associated with quantum theory. In this context, the concepts of nanoscience and nanotechnology focus superficially in the genesis of the field and some possible areas of applications. It was not identified in all textbooks warnings about the potential risks to human health and the environment from the use of nanotechnology and nanoscience. We understand that textbooks approaches about nanotechnology and nanoscience round a instrumental technological perspective, however keep away from the scientific and technological critical education.

Estruturação do conhecimento e relações semânticas: uma ontologia para o domínio da naonociência e nanotecnologia

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

Métodos químicos de modificação superficial de nanomateriais

O objectivo geral desta tese foi investigar diversas estratégias de síntese de nanocompósitos híbridos de matriz polimérica, contendo nanopartículas inorgânicas com funcionalidades diversas. O interesse nestes nanocompósitos multifuncionais consiste no enorme potencial que apresentam para novas aplicações tecnológicas, tais como em optoelectrónica ou em medicina. No capítulo introdutório, apresenta-se uma revisão das propriedades de nanopartículas inorgânicas e nanoestruturas obtidas a partir destas, métodos de preparação e de modificação química superficial, incluindo a formação de nanocompósitos poliméricos, bem como a aplicação destas nanoestruturas em medicina e biologia. O estudo das propriedades de nanopartículas de ouro é um importante tema em Nanociência e Nanotecnologia. As propriedades singulares destas NPs apresentam uma estreita relação com o tamanho, morfologia, arranjo espacial e propriedades dieléctricas do meio circundante. No capítulo 2, é reportada a preparação de nanocompósitos utilizando miniemulsões de poli-estireno (PS) e poli-acrilato de butilo (PBA) contendo nanopartículas de ouro revestidas com moléculas orgânicas. As propriedades ópticas destas estruturas híbridas são dominadas por efeitos plasmónicos e dependem de uma forma crítica na morfologia final dos nanocompósitos. Em particular, demonstra-se aqui a possibilidade de ajustar a resposta óptica, na região do visível do espectro, através do arranjo das nanopartículas na matriz polimérica, e consequentemente o acoplamento plasmónico, utilizando nanopartículas resultantes da mesma síntese. Na generalidade, é reportada aqui uma estratégia alternativa para modificar a resposta óptica de nanocompósitos, através do controlo da morfologia do compósito final face à estratégia mais comum que envolve o controlo das características morfológicas das partículas metálicas utilizadas como materiais de partida. No Capítulo 3 apresentam-se os resultados da preparação de vários compósitos poliméricos com propriedades magnéticas de interesse prático. Em particular discute-se a síntese e propriedades magnéticas de nanopartículas de ligas metálicas de cobalto-platina (CoPt3) e ferro-platina (FePt3), assim como de óxidos de ferro (magnetite Fe3O4 e maguemite g-Fe2O3) e respectivos nanocompósitos poliméricos. A estratégia aqui descrita constitui uma via interessante de desenvolver materiais nanocompósitos com potencial aplicação em ensaios de análise de entidades biológicas in vitro, que pode ser estendido a outros materiais magnéticos. Como prova de conceito, demonstrase a bioconjugação de nanocompósitos de CoPt3/PtBA com anticorpos IgG de bovino. No capítulo 4 é descrita a preparação e propriedades ópticas de pontos quânticos (“quantum dots”, QDs) de CdSe/ZnS assim como dos seus materiais nanocompósitos poliméricos, CdSe/ZnS-PBA. Como resultado das suas propriedades ópticas singulares, os QDs têm sido extensivamente investigados como materiais inorgânicos para aplicações em dispositivos ópticos. A incorporação de QDs em matrizes poliméricas é de particular interesse, nomeadamente devido ao comportamento óptico do nanocompósito final parecer estar dependente do tipo de polímero utilizado. As propriedades ópticas dos nanocompósitos foram estudadas sistematicamente por medidas de fotoluminescência. Os nanocompósitos apresentam propriedades interessantes para potenciais aplicações biológicas em diagnóstico in vitro, funcionando como sondas biológicas luminescentes.

Nanocomposites for SERS : synthesis, optical and analytical studies

Esta tese descreve diversas estratégias preparativas assim como estudos de caracterização de nanocompósitos e outras nanoestruturas, para a análise em espectroscopia de Raman com intensificação por superfície (SERS). Em particular foi estudada a incorporação de nanopartículas (NPs) metálicas de Ag e Au em matrizes poliméricas visando avaliar o potencial destes materiais como novos substratos para SERS na deteção de moléculas. O primeiro capítulo consiste numa revisão bibliográfica, onde é destacado o desenvolvimento de novos substratos para SERS utilizando nomeadamente nanopartículas de Ag, Au e Cu. Numa primeira fase, esta secção apresenta uma breve descrição sobre as propriedades plasmónicas dos metais utilizados e alguns conceitos básicos de espectroscopia de difusão de Raman. Posteriormente, descreve-se em mais detalhe o efeito de SERS, revendo-se sobretudo a química de materiais descrita em trabalhos recentes tendo em conta a sua utilização como novas plataformas para análise química por SERS. O capítulo 2 descreve a síntese e caracterização de nanocompósitos de poli(acrilato de butilo) obtidos através de polimerização in situ por miniemulsão na presença de nanopartículas de Ag. Os nanocompósitos Ag/PtBA foram investigados como novos substratos de SERS visando o desenvolvimento de novas plataformas versáteis para deteção molecular. Estudos como o efeito da temperatura, pH e pressão foram investigados, visando a compreensão do efeito da matriz polimérica na difusão/adsorção do analito (ácido tiossalicílico) na superfície metálica. No capítulo 3, os nanocompósitos de Ag/PtBA descritos anteriormente foram investigados detalhadamente como substratos para bio-deteção em SERS, usando a adenina como analito modelo. Os nanocompósitos foram submetidos a vários tratamentos pré-analíticos para a bio-deteção da adenina. Foram realizadas experiências nos sistemas Ag/PtBA de modo a obter informação sobre o efeito do pH na deteção deste analito em soluções aquosas diluídas. Os nanocompósitos poliméricos obtidos apresentam a vantagem de poderem ser processados utilizando tecnologia disponível. Pelo que o estudo das suas propriedades térmicas é especialmente relevante. Assim, a influência da incorporação de NPs inorgânicas na temperatura de transição vítrea (Tg) do polímero PtBA foi investigada por meio de calorimetria diferencial de varrimento (DSC) e os resultados são apresentados no capítulo 4. Estes estudos descrevem efeitos na Tg do PtBA quando analisado em nanocompósitos obtidos por diferentes métodos (métodos ex situ e in situ), contendo nanopartículas metálicas com diferentes distribuições de tamanho e presentes em quantidade variável na matriz polimérica. Estes estudos possibilitaram relacionar a influência das NPs metálicas na mobilidade das cadeias poliméricas com as propriedades térmicas observadas. O capítulo 5 descreve a preparação e caracterização de materiais compósitos de base polimérica (PtBA) e NPs de Au com morfologia de bastonetes (NRs). Estes materiais foram investigados como substratos para SERS tendo originado um bom sinal de SERS na análise de 2-2’-ditiodipiridina. Investigouse igualmente o efeito da variação da morfologia das NPs metálicas (esferas e bastonetes), a razão de aspecto (R.A.) dos bastonetes e o tipo de matriz polimérica (PtBA e PnBA) no sinal de SERS. No capítulo 6 é descrita a utilização da técnica de SERS como método alternativo para a monitorização de alterações morfológicas de coloides de NRs de Au. Os NRs de Au foram recolhidos em diferentes fases de oxidação promovida pela presença de K2S2O8 e a sua sensibilidade como substratos de SERS foi avaliada utilizando o anião dietilditiocarbamato (DTC) como analito modelo. Os estudos foram realizados utilizando as linhas de excitação a 1064 nm e 633 nm. Este estudo demonstrou que a sensibilidade dos NRs de Au como substratos de SERS diminui à medida que a sua R.A. diminui devido à competitividade do CTAB (estabilizante) e o DTC pela superfície dos NRs. É de salientar que este processo é acompanhado por um diferente comportamento em termos de adsorção dos dois tautómeros do DTC à superfície do metal. O capítulo 7 introduz um novo tipo de compósitos para SERS, utilizando matrizes biopoliméricas. Assim, descreve-se a preparação e caracterização de nanocompósitos de carragenano e NPs de Ag. Nesta secção é avaliada a utilização destes materiais como novos substratos para a análise em SERS, utilizando a 2-2’-ditiodipiridina como molécula modelo. Descrevem-se estudos pioneiros que procuram relacionar a dependência do sinal de SERS com a força do gel. Para tal, realizou-se um estudo sistemático aos nanobiocompósitos usados como substratos de SERS em diferentes condições analíticas e investigaram-se as suas propriedades reológicas. No capitulo 8 é descrita a investigação de nanocompósitos de Ag/Gelatina como substratos para SERS, utilizando o anião dietilditiocarbamato como analito modelo. Realizaram-se várias experiências para correlacionar a variação da força do gel com o aumento do sinal de SERS bem como a diferente adsorção dos dois tautómeros do DTC à superfície do metal. Ao longo desta dissertação são apresentados metodologias distintas para a preparação e obtenção de nanocompósitos com base em polímeros (sintéticos ou naturais) e NPs metálicas (Ag e Au). Esta investigação não só permitiu a síntese e estudo de novos substratos para SERS mas também a compreensão do efeito matriz/NPs metálicas no sinal de SERS e na formação de “hot spots”. Este trabalho contribui para o enriquecimento na área da Nanociência e Nanotecnologia demonstrando a eficácia e reprodutibilidade de nanocompósitos com base em polímeros como novos substratos para SERS. Embora as propriedades óticas apresentadas por estes materiais serem aqui direcionadas para a deteção molecular pela técnica de SERS, estes materiais podem ser investigados em outras área tecnológicas.

Electron energy loss spectroscopy assessment of cationic migration in La2/3Ca1/3MnO3 thin films

Màster en Nanociència i Nanotecnologia curs 2006-2007. Directors: Francesca Peiró i Martínez and Jordi Arbiol i Cobos

HRTEM assessment of Wurtzite and Zinc-Blende phases in GaAs nanowires for optoelectronic devices

Màster en Nanociència i Nanotecnologia. Curs 2007-2008. Directors: Francesca Peiró i Martínez and Jordi Arbiol i Cobos

Capillary electrophoresis characterisation of a rapid prototyped PMMA chip for particle analysis

Màster en Nanociència i Nanotecnologia

Production of carbon nanotubes by PECVD and their applications to supercapacitors

Màster en Nanociència i Nanotecnologia

Characterization of CNTs and CNTs/MnO2 composite for supercapacitor application

Màster en Nanociència i Nanotecnologia

Síntese hidrotérmica assistida por micro-ondas de tiO2, e aplicação em nanocompósito

In recent decades have seen a sharp growth in the study area of nanoscience and nanotechnology and is included in this area, the study of nanocomposites with self-cleaning properties. Since titanium dioxide (TiO2) has high photocatalytic activity and also antimicrobial, self-cleaning surfaces in your application has been explored. In this study a comparison was made between two synthesis routes to obtain TiO2 nanoparticles by hydrothermal method assisted by microwave. And after analysis of XRD and SEM was considered the best material for use in nanocomposites. It was deposited nanocomposite film of poly (dimethyl siloxane) (PDMS) with 0.5, 1, 1.5 and 2% by weight of nanoparticles of titanium dioxide (TiO2) by the spraying method. The nanocomposite was diluted with hexane and the suspension was deposited onto glass substrate, followed by curing in an oven with forced air circulation. The photocatalytic activity of the nanocomposite impregnated with methylene blue was evaluated by UV- vis spectroscopy from the intensity variation of absorption main peak at 660nm with time of exposure to the UV chamber. Changes in the contact angle and microhardness were analyzed before and after UV aging test. The effect of ultraviolet radiation on the chemical structure of the PDMS matrix was evaluated by spectrophotometry Fourier transform infrared (FTIR).The results indicated that the addition of TiO2 nanoparticles in the coating PDMS gave high photocatalytic activity in the decomposition of methylene blue, an important characteristic for the development of self-cleaning coatings

Síntese hidrotérmica e caracterização estrutural de titanatos nanotubulares para aplicação na captura do dióxido de carbono

Nanostructured materials have been spreading successfully over past years due its size and unusual properties, resulting in an exponential growth of research activities devoted to nanoscience and nanotechnology, which has stimulated the search for different methods to control main properties of nanomaterials and make them suitable for applications with high added value. In the late 90 s an alternative and low cost method was proposed from alkaline hydrothermal synthesis of nanotubes. Based on this context, the objective of this work was to prepare different materials based on TiO2 anatase using hydrothermal synthesis method proposed by Kasuga and submit them to an acid wash treatment, in order to check the structural behavior of final samples. They were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), adsorption/desorption of N2, thermal analysis (TG/DTA) and various spectroscopic methods such as absorption spectroscopy in the infrared (FT-IR), Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). All the information of characterizations confirmed the complete conversion of anatase TiO2 in nanotubes titanates (TTNT). Observing the influence of acid washing treatment in titanates structure, it was concluded that the nanotubes are formed during heat treatment, the sample which was not subjected to this process also achieved a complete phase transformation, as showed in crystallography and morphology results, however the surface area of them practically doubled after the acid washing. By spectroscopy was performed a discussion about chemical composition of these titanates, obtaining relevant results. Finally, it was observed that the products obtained in this work are potential materials for various applications in adsorption, catalysis and photocatalysis, showing great promise in CO2 capture

Avaliação da performance de eletrodos de filmes finos de Ti/TiO 2 com diferentes tamanhos de nanopartículas na oxidação fotoeletrocatalítica de Índigo Carmim

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Development of Zirconia based phosphors for application in lighting and as luminescent bioprobes

The strong progress evidenced in photonic and optoelectronic areas, accompanied by an exponential development in the nanoscience and nanotechnology, gave rise to an increasing demand for efficient luminescent materials with more and more exigent characteristics. In this field, wide band gap hosts doped with lanthanide ions represent a class of luminescent materials with a strong technological importance. Within wide band gap material, zirconia owns a combination of physical and chemical properties that potentiate it as an excellent host for the aforementioned ions, envisaging its use in different areas, including in lighting and optical sensors applications, such as pressure sensors and biosensors. Following the demand for outstanding luminescent materials, there is also a request for fast, economic and an easy scale-up process for their production. Regarding these demands, laser floating zone, solution combustion synthesis and pulsed laser ablation in liquid techniques are explored in this thesis for the production of single crystals, nanopowders and nanoparticles of lanthanides doped zirconia based hosts. Simultaneously, a detailed study of the morphological, structural and optical properties of the produced materials is made. The luminescent characteristics of zirconia and yttria stabilized zirconia (YSZ) doped with different lanthanide ions (Ce3+ (4f1), Pr3+ (4f2), Sm3+ (4f5), Eu3+ (4f6), Tb3+ (4f8), Dy3+ (4f9), Er3+ (4f11), Tm3+ (4f12), Yb3+ (4f13)) and co-doped with Er3+,Yb3+ and Tm3+,Yb3+ are analysed. Besides the Stokes luminescence, the anti- Stokes emission upon infrared excitation (upconversion and black body radiation) is also analysed and discussed. The comparison of the luminescence characteristics in materials with different dimensions allowed to analyse the effect of size in the luminescent properties of the dopant lanthanide ions. The potentialities of application of the produced luminescent materials in solid state light, biosensors and pressure sensors are explored taking into account their studied characteristics.