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Item Estudo da interação entre materiais nanoestruturados e sistemas biológicos: aplicações ao estudo de nanotoxicidade e desenvolvimento de sensores para diagnóstico(2017-05-31) Zucolotto, ValtencirNanomateriais, como nanopartículas e nanotubos de carbono, têm sido recentemente utilizados em conjunto com moléculas biológicas no desenvolvimento de novos dispositivos para aplicação em áreas que envolvam nanociência ou biotecnologia. Estes dispositivos incluem desde sistemas de liberação controlada de fármacos e marcadores biológicos, até sistemas para diagnóstico. Para o eficiente desenvolvimento destes dispositivos, no entanto, é imprescindível tanto o entendimento dos mecanismos de interação que ocorre entre as biomoléculas imobilizadas e os nanomateriais, quanto o controle dos métodos de manipulação utilizados para imobilização. A interação entre os materiais é, em muitos casos, facilitada pela compatibilidade de tamanhos, e pode ocorrer de maneira sinérgica, fazendo com que propriedades melhoradas ou totalmente novas sejam obtidas a partir da escolha e processamento adequado dos materiais. Por exemplo, uma maneira eficiente de se combinar nanomateriais e biomoléculas é através de seu processamento na forma de filmes finos multicamadas, onde alto controle sobre espessura e arquitetura dos filmes pode ser obtido durante o processamento. Dessa maneira, tanto os nanomateriais como moléculas biológicas (ex., proteínas e anticorpos) podem ser imobilizados, resultando em estruturas com diferentes arquiteturas e grande preservação da atividade biológica, além da facilidade de manipulação. Neste projeto visamos o estudo de interações entre nanopartículas (metálicas e poliméricas) com biomoléculas (proteínas e anticorpos) para otimizar a manipulação destes materiais na forma de filmes ultrafinos. Estes filmes servirão de base para o desenvolvimento dispositivos de detecção e diagnose, de grande eficiência e seletividade. Estes biossensores serão utilizados na detecção de doenças de interesse em nosso país, como Leishmaniose e Chagas.Outro ponto importante do projeto é que através do entendimento das interações entre nanomateriais e sistemas biológicos, poderemos avaliar parâmetros como nanotoxicidade, dentro de uma linha de pesquisa recentemente iniciada em nosso Grupo, acerca da toxicidade de nanopartículas para células-tronco e outros sistemas in vitro e in vivo. Neste caso, a importância advém da preocupação recente sobre toxicidade destes materiais a sistemas vivos, e meio ambiente.Item Estudo da imobulização de biomoléculas em nanocompósitos poliméricos: controle molecular e aplicações em biossensores(2017-05-31) Zucolotto, ValtencirFilmes multicamadas nanoestruturados são de grande importância em nanociência e nanotecnologia, pois propriedades de interesse podem ser controladas pela ocorrência de interações em escala nanométrica entre as camadas do filme. Dentre as técnicas empregadas na preparação destes nanocompósitos contendo uma matriz polimérica, a de automontagem (layer-by-layer - LbL) possibilita controle refinado da espessura e ordenamento molecular dos filmes. A utilização de materiais poliméricos, em conjunto com materiais biológicos, permite que propriedades específicas sejam projetadas e otimizadas, conferindo grande potencial de aplicação em dispositivos supramoleculares e sensores. Este plano de pesquisa aborda a fabricação e aplicação de nanocompósitos poliméricos nos quais são imobilizadas espécies biológicas (enzimas, antígeno-anticorpos, etc.). Ênfase será dada à possibilidade do controle em nível molecular de determinadas propriedades dos filmes, além da sua aplicação como biossensores.Item Estudo dos mecanismos de cristalização em semicondutores amorfos(2017-05-15) Zanatta, Antonio RicardoEste Projeto de Pesquisa tem por objetivo principal o estudo dos mecanismos microscópicos de cristalização em semicondutores amorfos. Os sistemas investigados serão compostos por filmes finos à base de silício amorfo (a-Si) sob três formas principais: (a) dopados (com concentrações variáveis de espécies metálicas), (b) na forma de interfaces (filmes de a-Si/metal), e (c) como estruturas laterais (linhas ou pontos de metal recobertos por a-Si, por exemplo). Em todas as situações, os filmes (e/ou estruturas) serão preparados pela técnica de sputtering de rádio frequência sob diferentes condições experimentais: envolvendo diferentes espécies metálicas (Al, Ni, Fe, etc.); sob diferentes concentrações atômicas; com diferentes espessuras e/ou geometrias; etc. Uma vez preparados, os mecanismos de cristalização podem ocorrer de diversas maneiras: sob a influência de tratamentos térmicos; induzida por espécies metálicas; devido à incidência de radiação laser; sob a aplicação de potenciais elétricos; ou devido à ação de deformações mecânicas externas ou pressão, por exemplo. Para uma investigação detalhada dos mecanismos microscópicos de cristalização, as amostras serão analisadas mediante diferentes técnicas experimentais: espalhamento Raman, espectroscopia óptica, técnicas de microscopia, análise por feixe de íons, espectroscopia de elétrons foto-excitados, etc. Por fim, e a partir de uma abordagem original e sistemática, esperamos obter uma visão microscópica (e realista) dos principais fenômenos que regem a cristalização de filmes de Si amorfo um tema de grande interesse atual, tanto sob o ponto de vista acadêmico quanto tecnológico.Item Propriedades elétricas e ópticas de filmes nanoestruturados de Langmuir-Blodgett (LB) e automontados(2015-12-10) Oliveira Junior, Osvaldo Novais deNeste projeto serão investigados filmes orgânicos nanoestruturados, obtidos pelas técnicas de Langmuir-Blodgett (LB) e automontagem, para explorar o controle molecular permitido por essas técnicas nas propriedades elétricas e ópticas dos materiais. Três classes de materiais serão abordadas, a saber: polímeros luminescentes, polímeros contendo azocromóforos e polímeros semicondutores usados em conjunto com óxidos metálicos. Nos polímeros luminescentes, serão estudadas arquiteturas moleculares para otimizar a eficiência da foto- e eletroluminescência de polímeros à base de poli(p-fenileno vinileno) (PPV) e contendo ionômeros. Buscar-se-á, também, a compreensão dos mecanismos responsáveis pela luminescência, com ênfase em particular nos processos de transferência de energia de Fôrster e injeção e transporte de carga em dispositivos eletroluminescentes. Para os filmes contendo cromóforos de azobenzeno, serão investigados os processos de fotoisomerização e propriedades resultantes, como a birrefringência fotoinduzida e o transporte de massa que leva à formação de grades de relevo. Com relação aos nanohíbridos de óxidos metálicos, serão obtidos por automontagem empregando polímeros orgânicos como matrizes hospedeiras. O objetivo é identificar nanohíbridos com propriedades eletrocrômicas e de armazenamento de carga, sendo as últimas para identificação de materiais para microbaterias. O trabalho experimental englobará síntese de polímeros, fabricação de filmes nanoestruturados e sua caracterização por diversas técnicas, e produção de protótipos de dispositivos eletroluminescentes e de armazenamento de carga. Será acompanhado de estudos de modelos teóricos que permitam explicar os resultados obtidos e conceber novas arquiteturas moleculares com propriedades otimizadas. Em alguns casos serão combinados dois ou mais materiais, aproveitando a sinergia entre as respostas elétricas e ópticas dos componentes devido à interação em nível molecular.Item Interações em nível molecular em filmes de Langmuir e Langmuir-Blodgett(2015-12-10) Oliveira Junior, Osvaldo Novais deNo presente projeto, pretendemos estudar interações intermoleculares em filmes de Langmuir e Langmuir-Blodgett (LB), abordando especificamente dois tópicos: a) o efeito da incorporação de fármacos e peptídeos em filmes de Langmuir de fosfolipídios que simulam a membrana celular, com ênfase na cooperatividade da interação; b) fabricação de filmes de Langmuir e LB de polímeros, puros ou mistos com complexos de rutênio, em que medidas na Cuba de Langmuir servirão para indicar o grau de agregação do polímero. Além disso, estudaremos como a interação no nível molecular gera propriedades distintas daquelas obtidas em filmes sem controle molecular. Tais propriedades são, também, altamente dependentes da concentração relativa do complexo de rutênio.Item Polianilina e Poli (p-fenileno vinileno) como elementos ativos de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos(2015-12-08) Faria, Roberto MendonçaEste projeto visa o estudo de propriedades de transporte eletrônico e fenômenos de excitação e recombinação de processos eletrônicos, efeitos esses relacionados à absorção e emissão de fétons, em filmes finos de polianilina (PANI), poli(para-fenileno vinileno)(PPV), e seus derivados. Tendo em vista essas propriedades incomuns aos polímeros, serão feitos dispositivos eletrônicos poliméricos tais como: diodos luminescentes e fotovoltaicos, células eletroquímicas emissoras de luz, e transistores por efeito de campo. Todos os materiais poliméricos serão polimerizados e processados em nossos laboratórios, assim como a fabricação de filmes finos pelas técnicas de casting spin-coating e Langmuir-Biodgett. Estudos de caracterização por métodos físicos e químicos acompanharam a qualidade dos polímeros sintetizados (GPC, DSC, Espectroscopia UV-Vis, etc.) e dos filmes produzidos (Microscopias Eletrônica de Varredura (SEM) e de Força Atômica (AFM), espectroscopia UV-Vis, espectroscopia IV e difração de raios-X). Estudos detalhados sobre mecanismos de condução eletrônica, fotocondução e luminescência serão realizados pelas técnicas de medidas de condutividades contínuas e alternadas, fotocondutividade e tempo de vôo, detecção de condutividade por ressonância magnética (EDMR), absorção óptica na região UV e visível, fotoluminescência (PL),eletroluminescência (EL) e dicroísmo circular (CD). A maioria das medidas experimentais serão realizadas em se variando a temperatura. Numa segunda etapa serão estudados efeitos de interface polímero/metal e fabricados os dispositivos eletrônicos e/ou optoeletrônicos: diodos, diodos eletroluminescentes (LED), célula eletroquímica emissora de luz (LEC), diodo fotovoltaico, e transistor por efeito de campo (FET). Esses dispositivos serão montados, caracterizados e, em alguns casos, desenvolvidos modelos teóricos para explicar os mecanismos de seu funcionamento. Nosso Grupo de pesquisa - Grupo de Polímeros Prof. Bernhard Gross - tem longa tradição na investigação das propriedades elétricas e estruturais de materiais poliméricos, e há cerca de uma década vem estudando os polímeros condutivos e semicondutores. Mais recentemente vem se dedicando, também, à fabricação de filmes finos poliméricos, ao estudo de efeitos de interface polímero/metais e a estudo de propriedades optoeletrônicas desses filmes finos. Nos últimos cinco anos, foram publicados, pelos pesquisadores do Grupo de Polímeros, cerca de 50 artigos sobre polímeros condutivos e semicondutivos em revistas indexadas, além de muitos trabalhos apresentados em Congressos e Simpósios, nacionais e internacionais. Esse projeto contará com a colaboração de pesquisadores de outras Instituições de pesquisa. Com a colaboração do Prof Carlos F. O. Graeff da FFCLRP/USP, serão realizadas medidas de EDMR; com a Profa. Marysilvia Ferreira da COPPE/UFRJ estudados os efeitos de interface; e com o Grupo de Sensores e Dispositivos de Silício Amorfo do LNIE da EPUSP, será realizada a caracterização dos dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos.Item Estudo de filmes de Langmuir-Blodgett e automontados(2015-12-08) Oliveira Junior, Osvaldo Novais deEste projeto visa a dar continuidade à pesquisa em filmes de Langmuir-Blodgett (LB) e automontados no Grupo de Polímeros Bernhard Gross, do IFSC, USP, na qual se empregam filmes de vários materiais e cujas propriedades são investigadas por diversas técnicas. No próximo período, as principais metas são: i) investigar as propriedades elétricas e ópticas de filmes de polímeros semicondutores e luminescentes, principalmente com vistas à possibilidade de transferência de energia em heteroestruturas; ii) estudar a formação de filmes LB obtidos a partir de biomoléculas, como a quitosana e enzimas (por exemplo, peroxidase de raiz forte e fitase), muitas vezes misturadas com fosfolipídios. O objetivo é verificar interações no nível molecular, em que um filme de fosfolipídio é usado como modelo simples de membrana; iii) fabricar filmes automontados contendo ftalocianinas metálicas, que podem ser empregados em sensores; iv) estudar interações entre filmes automontados (ou LB) e amostras líquidas usadas em sensores como a língua eletrônica. Aqui, será investigada a resposta elétrica - normalmente adquirida em medidas de espectroscopia de impedância, e as forças de superfície medidas por espectroscopia de força atômica; v) otimizar as condições de fabricação de filmes automontados contendo nanotubos de carbono.Item Estudo de propriedades ópticas de filmes finos nanoestruturados de copolímeros dibloco(2015-12-08) Oliveira Junior, Osvaldo Novais deNeste projeto serão fabricados filmes de Langmuir e Langmuir-Blodgett (LB) de copolímeros dibloco contendo azocromóforos, cuja fabricação será otimizada para obter propriedades ópticas adequadas para aplicações de armazenamento óptico baseado na birrefringência fotoinduzida. Os polímeros serão sintetizados na Argentina, enquanto a fabricação e caracterização dos filmes serão feitas no Brasil, aproveitando-se a complementaridade de atuações dos grupos brasileiros e argentinos. Os filmes de Langmuir serão estudados empregando-se medidas de pressão e potencial de superfície, microscopia no ângulo de Brewster e espectroscopia no infravermelho com modulação de polarização (PM-IRRAS). Após otimização dos parâmetros de deposição sobre substratos sólidos, os filmes LB serão estudados quanto à sua birrefringência, em particular com investigação da influência da arquitetura molecular, incluindo volume livre. Espera-se que a auto-organização inerente aos copolímeros dibloco possa ser um fator adicional de controle molecular para obter movimentos dos cromóforos fotoinduzidos que levem a memórias ópticas eficientes.Item Estudo de propriedades ópticas não-lineares de novos materiais(2015-12-08) Zilio, Sérgio CarlosPretendemos implementar técnicas para o estudo de não-linearidades ópticas de 2ª e 3ª ordens em materiais desenvolvidos no FCM. Estas técnicas são: geração de 2º harmônico, determinação de coeficientes eletro-ópticos, varredura Z convencional (em meios transparentes), com análise de frequência (em absorvedores) e refletiva, para filmes finos. Dentre os materiais que pretendemos estudar destacamos: cristais orgânicos, polímeros, vidros fluoretos dopados e filmes finos (semi-condutores, de sol-gel e de materiais dielétricos).Item Filmes Langmuir-Blodgett e automontados(2015-12-08) Oliveira Junior, Osvaldo Novais deEste projeto visa a propiciar a continuidade das pesquisas em filmes ultrafinos de Langmuir, Langmuir-Blodgett (LB) e automontados, no Grupo de Polímeros Prof. Bernhard Gross, do IFSC de São Carlos. As principais metas a serem atingidas são: i) investigar os processos de formação de grades de relevo de superfície em filmes LB e automontados de materiais contendo cromóforos de azobenzeno; ii) estudar os processos de adsorção de filmes automontados de polímeros condutores; iii) estudar as propriedades eletrocrômicas e ópticas de filmes de Langmuir e LB de ftalocianinas e complexos de rutênio; iv) investigar a interação de fármacos com membranas, empregando filmes de Langmuir como modelo; v) analisar modelos teóricos que explicam resultados de potencial de superfície de filmes de Langmuir; vi) utilizar a técnica de espalhamento Raman para a caracterização de filmes LB e automontados.