PPG - Química - Ciência e Tecnologia da Sustentabilidade
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- ItemSimulação de líquidos iônicos na interface com modelos de eletrodos de grafeno(Universidade Federal de São Paulo, 2024-04-05) Pereira, Guilherme Ferreira Lemos [UNIFESP]; Siqueira, Leonardo José Amaral de [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/4334197942669791; http://lattes.cnpq.br/3276064511195282A evolução da sociedade está intimamente atrelada com sua habilidade de encontrar, extrair e usar energia com uma eficiência cada vez maior, sendo necessário o desenvolvimento da compreensão de dispositivos de armazenamento de energia mais eficiente. A escolha tanto do eletrodo como do eletrólito é de grande importância para esses dispositivos, como em supercapacitores. Neste sentido, este trabalho teve como objetivos estudar o carregamento de dispositivos de armazenamento de energia com o método de dinâmica molecular para diferentes líquidos iônicos na interface com eletrodos planos e porosos e modelos de potencial constante. Validamos uma nova implementação para o modelo de potencial constante para eletrodos de óxido de grafeno. Análises da estrutura dos íons na interface com os eletrodos de óxido de grafeno elucidaram que não apenas sua composição, mas seu formato rugoso, influencia na distribuição de cargas. A interação entre o eletrólito e o óxido de grafeno interfere também na densidade de energia armazenada nos dispositivos, de forma que apenas em ∆Ψ > 3.5 V o eletrodo de óxido de grafeno armazene mais energia que o grafeno. As interações com as oxidações do eletrodo mostram também o impactam na velocidade de organização dos íons próximos à superfície do eletrodo, afetando assim sua potência. Os resultados obtidos com modelo polarizável para misturas de líquidos iônicos demonstraram a importância da polarização dos íons na determinação de propriedades termodinâmicas e estruturais. O uso do modelo polarizável junto com o modelo de potencial constante apontou uma indução de uma diferença de potencial de ∆Ψ ≈ −0.50 V, mesmo com o eletrodo descarregado.
- ItemPreparação e caracterização de nanocompósitos de polímero conjugado e prata visando a otimização de propriedades ópticas, térmicas e biológicas(Universidade Federal de São Paulo, 2024-03-22) Parolin, Giovana Artuzo [UNIFESP]; Péres, Laura Oliveira [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/7511492642565571; http://lattes.cnpq.br/5165382247780718Visando caracterizar um novo material através de diferentes vertentes como óptica, térmica e biológica, a síntese e preparação de nanocompósitos de polímero conjugado e prata mostra-se uma alternativa promissora para aplicações em diferentes áreas da química. Nanopartículas são materiais de grande interesse visto que, devido à sua maior área de contato e consequentemente maior reatividade, possuem características diferentes de sua espécie na forma macro. Quando combinadas em um compósito, estes podem também modificar suas propriedades advindas de cada componente, dando origem a um produto com características que não são encontradas nos materiais de partida. Sendo assim, nesse trabalho, foram unidas as propriedades da nanopartícula de prata (AgNP) com o copolímero poli(3-hexiltiofeno-co-9,9- dioctil-2,7-fluoreno) (PTPF) em nanoescala, formando um nanocompósito com o objetivo de estudar as características deste material e suas otimizações para possíveis diferentes aplicações. Para tal, foram realizadas análises dos materiais separadamente (preparados em diferentes concentrações) e do nanocompósito (variando a fração volumétrica) e avaliadas suas propriedades físico-químicas, térmicas e biológicas. Os resultados mostraram que as nanopartículas metálica e polimérica foram sintetizadas com êxito bem como a formação dos nanocompósitos. Foi observado que a nanopartícula polimérica em solução se mantém estável no que diz respeito a agregação, quase que independente da concentração da amostra inicial e do tempo decorrido, bem como em contato com AgNP esférica. Este fato favorece ainda uma vantagem, onde confere ao metal um recobrimento que pode prevenir possíveis agregações. O nanocompósito se mostrou estável opticamente, e foi então imobilizado em filmes autossuportados de quitosana para possibilitar sua aplicação em estado sólido. Estes demonstraram que o suporte não alterou as propriedades dos componentes isolados, de forma que a absorção não apresentou alterações. A intensidade de emissão dos filmes decaiu no decorrer do tempo avaliado provavelmente por processos de degradação, interação ou outros relativos ao suporte. Dessa forma, foram realizados diversos ensaios de foto e termodegradação dos materiais isolados e dos nanocompósitos. O que se obteve foram filmes autossuportados de nanopartícula polimérica com AgNP, que forneceram ao produto final maior estabilidade em relação a possíveis deslocamentos dos máximos de absorção e emissão. Em relação ao ensaio térmico, os filmes demonstraram que, até a temperatura de 80 °C, esses filmes não sofrem nenhuma alteração após exposição ao calor por 3 h. Por fim, os bioensaios demonstraram atividade frente a diversos microrganismos como bactérias gram-positivas, gram-negativas e leveduras, com resultados, para alguns casos, ainda mais sensíveis que os seus componentes na forma isolada, possibilitando, além das diversas aplicações ópticas e eletrônicas, como sensores, a utilização desses materiais como filmes bioativos, em curativos adesivos, por exemplo.
- ItemEstudo de nanopartículas metálicas e bimetálicas para aplicações em medicina e agricultura(Universidade Federal de São Paulo, 2024-02-29) Lopes, Isabela Santos [UNIFESP]; Courrol, Lilia Coronato [UNIFESP]; Caseli, Luciano [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/892916291017293; http://lattes.cnpq.br/7225675813566195; http://lattes.cnpq.br/8652646215861192Este trabalho descreve a síntese, caracterização e aplicação de nanopartículas (NPs) de prata, cobre e ouro, sintetizadas por fotorredução com os aminoácidos ácido aminolevulínico (ALA) e sua forma metilada ácido aminolevulinato de metila (MALA) e o ácido gama aminobutírico (GABA). As nanopartículas foram caracterizadas por espectroscopia no UV-Vis, microscopia eletrônica de transmissão (MET), potencial Zeta, espectroscopia do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e microscopia de força atômica. O potencial de aplicação das nanopartículas sintetizadas na agricultura e medicina foi avaliado. Os resultados analisados mostram nanopartículas em tamanho nanométrico com alta estabilidade coloidal com potencial Zeta negativo acima de -25.0 mV, formato esférico no caso das nanopartículas de prata, cobre e ouro com ALA, MALA, GABA e ALAGABA. As nanopartículas de prata e cobre foram aplicadas em nanopriming com sementes de girassol. Resultados de fluorescência da clorofila, decaimento do tempo de vida, fator de crescimento da planta e percentual de germinação foram obtidos e mostraram o aumento da intensidade de fluorescência da clorofila e no fator de crescimento das mudas em comparação com sementes tratadas com água. A eficácia das nanopartículas de prata e cobre como agentes antimicrobianos foi testada as com as bactérias E. coli e S. aureus e os fungos fitopatogênicos A. grandis, C. truncatum, C. cassiicola e F. oxysporum. A citotoxicidade das NPs de ouro revestidas com ALA, MALA e GABA foram estudadas em células MCF-7 para a realização da terapia com raio x de baixa energia. Com este trabalho obtivemos uma melhor compreensão dos mecanismos envolvidos no processo de síntese das NPs, nas aplicações médicas e o papel fundamental da atuação das NPs de ouro com ALA, MALA e GABA. NPs de prata e cobre se mostraram promissoras como carreadores do ALA e GABA para a célula vegetal, com ação antimicrobiana satisfatória contra as bactérias e fungos estudados e em nanopriming de sementes.
- ItemAprimorando o enriquecimento alimentar na agricultura empregando nanopartículas de óxido de ferro (Fe3O4) como nanofertilizante(Universidade Federal de São Paulo, 2024-03-05) Coelho, Alana da Conceição Brito [UNIFESP]; Nascimento, Angerson Nogueira do [UNIFESP]; Ferreira, Paula Silvia Haddad [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/8472122310617187; http://lattes.cnpq.br/6172517093430235; http://lattes.cnpq.br/3800019382911869O crescente aumento populacional tem exigido maior exploração de recursos naturais para intensificar a produção agrícola. Considerando esse cenário, torna-se necessário desenvolver novos compostos que melhorem a produção agronômica. Como alternativa, tem-se os nanofertilizantes, que não apenas reduzem o consumo de fertilizantes convencionais, mas também têm o potencial de enriquecer os alimentos. Portanto, este estudo teve como objetivo avaliar a eficiência de nanopartículas de óxido de ferro (Fe3O4-NP) como nanofertilizantes para enriquecer microverdes de cebola durga (Allium fistulosum). O nanofertilizante foi obtido por meio do método de co-precipitação alcalina usando sais de ferro e uma solução alcalina. As amostras foram caracterizadas por espectrometria ultravioleta-visível (UV-Vis), Difração de Raios X (DRX) e Magnetometria. Os resultados exibiram uma banda plasmônica característica deste nanomaterial na faixa de 190 e 536 nm, indicando previamente sua formação. Por meio do DRX obteve-se o tamanho médio do cristalito, o qual foi de aproximadamente 18 nm. A magnetometria exibiu uma curva de histerese compatível com um material superparamagnético, confirmando a formação da nanoestrutura do tipo Fe3O4. Para avaliar a eficácia do nanofertilizante, realizou-se ensaios de germinação utilizando as sementes de A. fistulosum. Para isso, estabeleceu-se quatro grupos, sendo eles: controle negativo (tratado com água ultra pura, G1), controles positivos com solução salina de Fe2+(G2) e Fe3+(G3), e o tratamento com Fe3O4-NP (G4). As taxas de germinação obtidas foram de 70% para o G1, 62% para o G4, 58% para o G2 e 44% para o G3. A análise do crescimento radicular relativo (CRR) revelou que as sementes tratadas com o nanomaterial mostraram um desenvolvimento superior em comparação com os grupos G1, G2 e G3 indicando um efeito estimulante no crescimento das raízes. Observou-se, ainda, uma melhora na produção de biomassa (massa total, comprimento de raízes e partes aéreas) para os vegetais tratados com nanopartículas. Além disso, para determinar a concentração total de Fe nos microverdes, foi empregada a espectrometria de massas com plasma acoplado indutivamente (ICP-MS) e os resultados demonstraram uma maior absorção desse elemento em microverdes tratados com a nanopartícula. Dessa forma, é possível demonstrar que, ao empregar pequenas concentrações de ferro nanoparticulado no crescimento de microverdes, esse composto é capaz de promover um estímulo da produtividade, enriquecer o cultivo podendo ser uma ferramenta auxiliar no combate às doenças de micronutrientes minerais (DMMs).
- ItemCaracterização eletroquímica e espectroscópica da interação cobre-carbaril em meio aquoso(Universidade Federal de São Paulo, 2023-12-21) Silva, Helia Aparecida [UNIFESP]; Akamatu, Eliana Maira Agostini Valle [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/1501926375630837; http://lattes.cnpq.br/1326913513585792Pesticidas são substâncias utilizadas no combate a diferentes tipos de pragas em plantações e armazenamento de alimentos. O carbaril é um inseticida da classe dos carbamatos muito utilizado no combate a pragas em plantações de banana, abacaxi, tomate, entre outros. Por apresentar em sua estrutura átomos de nitrogênio e oxigênio, com pares de elétrons disponíveis, pode interagir com íons metálicos presentes no ambiente, formando novos compostos, podendo modificar suas propriedades. Para compreender melhor o tipo de interação que ocorre entre o carbaril e os íons metálicos em solução, neste trabalho foi avaliada a interação entre o íon metálico cobre (II) e o pesticida carbaril, utilizando técnicas eletroquímicas e espectroscópicas. Por medidas de voltametria cíclica, observou-se o deslocamento do pico de oxidação do cobre. Por espectroscopia UV-Vis observou-se a variação nas bandas de absorção do ligante quando em presença de metal. A medida de Ressonância Magnética Nuclear nos mostrou variação do sinal em 3,55 ppm, referente ao hidrogênio ligado ao nitrogênio da amida da molécula de carbaril, após a adição de cobre à solução. Isso nos sugere que a interação entre as espécies ocorre por meio deste nitrogênio. Variações também foram observadas nas medidas de espectroscopia de absorção na região do infravermelho, com o surgimento de um novo estiramento com número de onda em 567 cm-1 o qual foi atribuído a interação metal-nitrogênio. Medidas de cromatografia gasosa também foram realizadas e observou-se a variação do tempo de retenção referente ao carbaril em 10,095 minutos e o surgimento de um novo tempo de retenção em 29,311 minutos. Observou-se nos espectros de massa o surgimento de um pico base de 296 m/z sendo, possivelmente, a massa do novo composto. Os resultados obtidos nos indicam que ocorre interação entre o carbaril e o íon metálico cobre em meio aquoso. Esses dados são importantes para compreender, futuramente, a toxicidade desse novo composto formado.