COLEÇÃO NANOCIÊNCIA E NANOTECNOLOGIA:PRINCÍPIOS E APLICAÇÕES (NANOESTRUTURAS)

COLEÇÃO NANOCIÊNCIA E NANOTECNOLOGIA: PRINCÍPIOS E APLICAÇÕES

NANOESTRUTURAS VOLUME 1

COLEÇÃO NANOCIÊNCIA E NANOTECNOLOGIA: PRINCÍPIOS E APLICAÇÕES

NANOESTRUTURAS VOLUME 1

ORGANIZADORES

Alessandra Luzia Da Róz Fabio de Lima Leite Marystela Ferreira Osvaldo Novais de Oliveira Jr.

© 2015, Elsevier Editora Ltda. Todos os direitos reservados e protegidos pela Lei no 9.610, de 19/02/1998. Nenhuma parte deste livro, sem autorização prévia por escrito da editora, poderá ser reproduzida ou transmitida sejam quais forem os meios empregados: eletrônicos, mecânicos, fotográficos, gravação ou quaisquer outros.

Copidesque: Wilton Fernandes Palha Revisão: Gabriel Pereira Editoração Eletrônica: Estúdio Castellani Elsevier Editora Ltda. Conhecimento sem Fronteiras Rua Sete de Setembro, 111 – 16o andar 20050-006 – Centro – Rio de Janeiro – RJ – Brasil Rua Quintana, 753 – 8o andar 04569-011 – Brooklin – São Paulo – SP – Brasil Serviço de Atendimento ao Cliente 0800-0265340 [email protected]

ISBN 978-85-352-8089-0 ISBN (versão digital): 978-85-352-8092-0 Nota: Muito zelo e técnica foram empregados na edição desta obra. No entanto, podem ocorrer erros de digitação, impressão ou dúvida conceitual. Em qualquer das hipóteses, solicitamos a comunicação ao nosso Serviço de Atendimento ao Cliente, para que possamos esclarecer ou encaminhar a questão. Nem a editora nem o autor assumem qualquer responsabilidade por eventuais danos ou perdas a pessoas ou bens, originados do uso desta publicação.

CIP-Brasil. Catalogação na Publicação Sindicato Nacional dos Editores de Livros, RJ N171

Nanoestruturas/organização Alessandra Luzia da Róz, Fábio de Lima Leite, Marystela Ferreira, Osvaldo Novais de Oliveira Júnior. – 1. ed. – Rio de Janeiro: Elsevier, 2015. il.; 24 cm. (Nanociência e nanotecnologia: princípios e aplicações) ISBN 978-85-352-8089-0 1. Nanotecnologia. 2. Nanociência. I. Róz, Alessandra Luzia da. II. Leite, Fábio de Lima. III. Ferreira, Marystela. IV. Oliveira Júnior, Osvaldo Novais de. V. Série.

14-17072

CDD: 620.5 CDU: 620.3

DEDICATÓRIAS

Os autores dedicam esta obra a todos os cientistas que pesquisam na área de nanociência, nanotecnologia e áreas correlatas. Além disso, os organizadores têm dedicatórias individuais a fazer.

ALESSANDRA LUZIA DA RÓZ

Dedico esta obra ao meu pai José Maria Da Róz (in memoriam) e à minha mãe Luzia Cirullo Da Róz pela dedicação, apoio e incentivo desde os primeiros anos de meus estudos. À minha irmã Talita pelo otimismo, e ao meu esposo Fábio e à minha filha Agatha por serem minha razão de viver. FÁBIO DE LIMA LEITE

Dedico esta obra a minha esposa Alessandra (por seu otimismo inabalável), a minha filha Agatha (por existir), a meus irmãos Andréa e Gilberto (por acreditarem) e a meus pais Maria Luzia e Wilson por todo o amor, amparo e sacrifício de longo prazo. Dedico também esta obra aos meus “incansáveis” amigos Ismail e Ivo, pela grande sabedoria e companheirismo ao longo dos anos. MARYSTELA FERREIRA

Dedico esta obra, em especial, ao meu pai Walter Ferreira (in memoriam), que investiu na educação de suas cinco filhas e hoje todas atuam na área de pesquisa e ensino.

AGRADECIMENTOS

Gostaríamos de expressar nossa profunda gratidão a todos os alunos, pesquisadores e professores que contribuíram de forma dedicada, paciente e minuciosa para a realização desta obra. Reconhecemos a importância dos órgãos de fomento do Brasil que proporcionaram, em muitos casos, apoio financeiro para o desenvolvimento das pesquisas relatadas neste livro. Manifestamos, imensamente, a guarida da Universidade Federal de São Carlos e da Universidade de São Paulo por fornecerem condições essenciais para o desenvolvimento desta obra. Agradecemos à equipe da Editora Elsevier do Brasil, em especial André Gerhard Wolff e Vanessa Huguenin, pela confiança depositada e pela dedicação à edição desta obra. Além disso, os organizadores têm reconhecimentos individuais a fazer.

ALESSANDRA LUZIA DA RÓZ

Agradeço a todos os meus professores, desde o ensino pré-escolar, por me incentivarem a olhar o mundo com outros olhos. Meus reconhecimentos ao meu orientador de mestrado e doutorado Professor Doutor Antônio Aprígio da Silva Curvelo por me dar a chance de ingressar no mundo acadêmico e por seus ensinamentos singulares. Aos meus supervisores de pós-doutorado, Professor Doutor Osvaldo Novais de Oliveira Júnior e Professor Doutor Fábio Minoru Yamaji, por sua confiança em minha capacidade. Presto meu reconhecimento ao Professor Doutor Fabio de Lima Leite e à Professora Doutora Marystela Ferreira pela confiança em meu trabalho na organização deste livro. Ainda, e não menos importante, agradeço meu esposo e filha pelo amor e apoio incondicionais.

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FÁBIO DE LIMA LEITE

Agradeço cordialmente a todos os meus ex-professores universitários, em especial ao Professor Doutor Ervino Carlos Ziemath por sua grande dedicação, incentivo, valiosas discussões e amizade prestados durante a minha graduação em Física na Unesp em Rio Claro. Expresso também minha gratidão especial aos meus ex-orientadores de mestrado (Doutor Paulo Sérgio de Paula Herrmann Júnior), doutorado (Doutor Luiz Henrique Capparelli Mattoso) e pós-doutorado (Professor Doutor Osvaldo Novais de Oliveira Júnior), por suas lideranças e ensinamentos valiosos para a minha carreira profissional, além de conseguirem reacender o meu entusiasmo pela ciência, diante de tantas dificuldades durante esse período. Sou particularmente grato a todos os alunos do Grupo de Pesquisa em Nanoneurobiofísica pelo empenho, entusiasmo e inestimável engajamento em nossa pesquisa. Sou muito grato pelo reconhecimento e por acreditarem que poderíamos transpor novas fronteiras na ciência. Agradeço também à rede de nanobiotecnologia nBioNet, à FAPESP, ao CNPq e à CAPES pelo apoio financeiro em diversos projetos de pesquisa relacionados com os temas abordados neste livro. Finalmente, meu especial agradecimento à minha família por todo apoio, amor e suporte permanentes e por entender os vários momentos em que estive ausente. MARYSTELA FERREIRA

Agradeço a todas as pessoas que contribuíram e contribuem para a minha formação profissional e a todos os integrantes do grupo de pesquisa em Nanociência e Nanotecnologia Aplicada a Sensores. Muitos são os nossos desafios e aos poucos vamos superando cada um deles. Agradeço também à minha família e em especial à minha pequena Laura, amor da minha vida. OSVALDO NOVAIS DE OLIVEIRA JÚNIOR

Meus agradecimentos especiais vão para os colegas do Grupo de Polímeros Bernhard Gross, do Instituto de Física de São Carlos, USP, e colaboradores de diversas instituições no Brasil e no exterior. Em particular, devo agradecer aos colaboradores do Instituto Nacional de Eletrônica Orgânica (INEO) e da rede de nanobiotecnologia nBioNet.

OS ORGANIZADORES

ALESSANDRA DA RÓZ

Possui graduação em Licenciatura em Ciências Exatas com Habilitação em Química pela Universidade de São Paulo (1997), mestrado e doutorado em Ciências e Engenharia de Materiais pela Universidade de São Paulo (2000 e 2004) e pós-doutorado DTI (Desenvolvimento Tecnológico Industrial-CNPq) junto ao Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (2009). Atualmente realiza pós-doutorado PNPD (Programa Nacional de Pós-Doutorado-CAPES) na Universidade Federal de São Carlos. Tem experiência na área de Engenharia de Materiais, com ênfase em polímeros e suas aplicações, atuando principalmente nos seguintes temas: modificação química e processamento de polímeros, biomassa lignocelulósica e biocombustíveis sólidos. Publicou 13 artigos em periódicos especializados, um capítulo de livro, e possui duas patentes de invenção registradas no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI). É revisora para diversos periódicos nacionais e internacionais.

FÁBIO DE LIMA LEITE

Possui graduação em Física (bacharelado e licenciatura) pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2000) e mestrado (2002) e doutorado (2006) em Ciência e Engenharia de Materiais pela Universidade de São Paulo (2006). No período de 2006 a 2008, realizou um pós-doutorado no Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP) e em 2008 e 2009 realizou seu pós-doutorado em colaboração com a Embrapa

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Instrumentação Agropecuária. Foi Bolsista Jovem Pesquisador da FAPESP (20092012). No doutorado trabalhou em parceria com o Professor Doutor Alan Graham MacDiarmid, laureado com o Prêmio Nobel em Química de 2000, com o qual publicou um artigo no Journal of Nanoscience and Nanotechnology, em 2009. Atualmente é Bolsista de Produtividade em Pesquisa, Nível 2, do CNPq, Professor Adjunto III na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) – Campus Sorocaba, Coordenador do Grupo de Pesquisa em Nanoneurobiofísica (GNN) (www.nanoneurobiophysics. net) e do Programa Futuro Cientista (www.futurocientista.net), desenvolvido junto às escolas públicas com o apoio dos setores público e privado. Tem experiência nas áreas de nanociência e nanotecnologia, com ênfase em nanoscopia, nanoneurociência e nanobiofísica médica. É credenciado junto ao Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Monitoramento Ambiental da UFSCar (PPGBMA), Programa de Pós-Graduação em Física (IFSC-USP) e Programa de Pós-Graduação em Medicina Tropical da Universidade de São Paulo (IMT-USP). Publicou cerca de 50 artigos em periódicos especializados, 10 capítulos de livros, um livro, e possui duas marcas registradas no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI). É membro do corpo editorial da revista Chemical Sensors e revisor para diversos periódicos. Atualmente é membro colaborador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Sistemas Micro e Nanoeletrônicos e membro efetivo da Rede nBioNet (CAPES), Rede Agronano (Embrapa) e da American Nano Society.

MARYSTELA FERREIRA

Professora adjunta IV na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), campus Sorocaba-SP. Bacharel em Química pela Universidade de São Paulo, USP, Instituto de Química de São Carlos (IQSC) em 1993 e licenciada em Química (1995) também pelo IQSC. Mestre em 1996 (IQSC) e obteve o título de doutor em 2000 na área de Físico-Química (IQSC). Fez vários estágios de pós-doutorado entre os anos de 2000 e 2004 no Instituto de Física de São Carlos (IFSC) na USP e coordenou um projeto Jovem Pesquisador financiado pela FAPESP de 2004 a 2007 na Unesp em Presidente Prudente (SP). Sua área de atuação é em desenvolvimento de materiais utilizando filmes fines nanoestruturados com técnicas Langmuir Blodgett (LB) e Layer by-Layer (LbL) visando a interação de modelos de membranas e o desenvolvimento de sensores eletroquímicos ambientais e biossensores. Foi responsável pela criação do curso de Licenciatura em Química, UFSCar o qual coordenou desde o início em 2009 até a formação da primeira turma em 2013. Faz parte de dois programas

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de pós-graduação, sendo um em Ciência dos Materiais na UFSCar e o outro em Ciência e Tecnologia de Materiais (Posmat), Unesp, Bauru. Atualmente, tem mais de 50 artigos publicados em periódicos com revisão. Revisora de diversos periódicos nacionais e internacionais. OSVALDO N. OLIVEIRA JR.

Físico por formação, doutor pela Bangor University, Reino Unido. É professor do Instituto de Física de São Carlos (IFSC), Universidade de São Paulo, membro da Academia de Ciências do Estado de São Paulo. É membro fundador do Núcleo Interinstitucional de Linguística Computacional (NILC), que desenvolveu o revisor gramatical ReGra, agraciado com dois prêmios de inovação tecnológica. Suas principais áreas de atuação são em filmes orgânicos nanoestruturados, tópico de física da matéria condensada, e processamento de línguas naturais. Recebeu o Prêmio Scopus 2006, outorgado pela Elsevier do Brasil e a CAPES, como um dos 16 pesquisadores brasileiros com maior produção científica, com base no número de publicações, citações e orientações.

OS AUTORES

ADHEMAR COLLÀ RUVOLO FILHO

Bacharel em Química pela Universidade Federal de São Carlos em 1974, Doutor em Físico-Química de Polímeros pela Universidade de São Paulo em 1986. Atualmente é professor aposentado colaborador (professor voluntário) da Universidade Federal de São Carlos, vinculado ao Departamento de Engenharia de Materiais do Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia. Atua na área de Engenharia de Materiais e Metalúrgica, com ênfase em Polímeros e suas Aplicações. Membro do Núcleo de Reologia e Processamento de Polímeros (NRPP) do Departamento de Engenharia de Materiais do Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos. Editor da revista Polímeros: Ciência e Tecnologia da Associação Brasileira de Polímeros de janeiro de 2006 a outubro de 2011. Membro efetivo do Conselho Diretor da Associação Brasileira de Polímeros desde outubro de 2007. ALINE CARLA FARRAPO XAVIER

Graduada em Farmácia e Bioquímica pela Universidade de Sorocaba, Uniso, (2003), possui mestrado em Ciência de Materiais e Nanotecnologia pela Universidade Federal de São Carlos, campus Sorocaba-SP (2011). Foi estagiária no Instituto Adolfo Lutz, em Sorocaba no período de 2001/2002 no setor de micobactérias, participando de treinamentos e análises nesse setor. Atualmente doutoranda em Ciência de Materiais e Nanotecnologia pela Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filho”, São Paulo, campus Sorocaba, pelo programa POSMAT. Tem experiência na área de Drug Delivery, trabalha com lipossomos, filmes finos, pelas técnicas Layer by Layer (LbL) e Langmuir-Blodgett (LB).

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NANOESTRUTURAS

ANERISE DE BARROS

Bacharel em Química pelo Instituto Manchester Paulista de Ensino Superior (IMAPES), Sorocaba-SP (2008) e Mestre em Ciência dos Materiais pelo Programa de Pós Graduação em Ciência dos Materiais (PPGCM) da Universidade Federal de São Carlos, Campus Sorocaba (2011). Atualmente é estudante de doutorado pelo Programa de Pós Gradualção em Ciência e Tecnologia dos Materiais (POSMAT) da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (UNESP). Tem experiência na área de síntese de polímeros condutores, síntese de nanopartículas metálicas, fabricação de filmes finos hibrído-orgânicos através das técnicas Layer-by-Layer (LbL), Langmuir e Langmuir-Blodgett (LB). ANTONIO RIUL JR

Possui mestrado em Física pela Universidade de São Paulo (1995), doutorado em Ciências e Engenharia de Materiais pela Universidade de São Paulo (1998) e pós-doutorados na Universidade do País de Gales (1998-2000) e Embrapa/CNPDIA (2000-2002). Atua como professor na Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), junto ao Instituto de Física Gleb Wataghin. Tem experiência nas áreas de Física e Ciência dos Materiais, com ênfase em filmes ultrafinos (Langmuir-Blodgett e automontados) e sensores do tipo “língua eletrônica”. CELINA MASSUMI MIYAZAKI

Graduada em Química pela Universidade Estadual Paulista (2008), possui mestrado em Nanociências e Materiais Avançados pela Universidade Federal do ABC (2010). Atualmente, cursa o doutorado em Ciência e Tecnologia de Materiais (POSMAT), pela Universidade Estadual Paulista, sob orientação do Professor Antonio Riul Jr. Tem experiência na área de síntese de nanoestruturas, especialmente derivados de grafeno e nanopartículas metálicas, e fabricação de filmes ultrafinos.

OS AUTORES

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FABIO ROBERTO PASSADOR

Graduado em Engenharia de Materiais pela Universidade Federal de São Carlos (2005), possui mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais (2008) e doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais pela Universidade Federal de São Carlos (2012). Atualmente é Professor Adjunto e Pesquisador no Instituto de Ciência e Tecnologia da Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP) e do Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Materiais (PPG-ECM) da mesma universidade. Tem experiência na área de Engenharia de Materiais, com ênfase em materiais poliméricos. Atua principalmente nos seguintes temas: materiais nanoestruturados, nanocompósitos poliméricos, vulcanização in situ e blendas poliméricas. FÁBIO RUIZ SIMÕES

Bacharel em Química (1999), Mestre em Química (2001) e Licenciado em Química (2002) pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Doutor pelo Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de São Paulo (USP), Escola de Engenharia de São Carlos (2005). No Doutorado, desenvolveu trabalhos de sensores eletroanalíticos de pesticidas em águas naturais pela Embrapa Instrumentação Agropecuária (CNPDIA-EMBRAPA). Fez Doutorado Sanduíche em Química Analítica no Departamento de Química da Universidade de Coimbra. Trabalhou como pesquisador DTI nível 7 C (CNPq) no desenvolvimento do sistema sensorial “Língua Eletrônica” no projeto “Suco-Sensor”. Trabalha na área de Eletroanálise e no desenvolvimento de sensores ambientais, atuando principalmente nos seguintes temas: sensores eletroanalíticos de pesticidas, polímeros condutores, materiais nanoestruturados e nanotubos de carbono. Tem Pós-Doutorado concluído pelo Departamento de Química da Universidade Federal de São Carlos e pelo Campus da UFSCar de Sorocaba. No período entre Agosto de 2009 a Julho de 2014 foi Professor Adjunto do Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas da Universidade Federal de São Paulo (ICAQF-UNIFESP) no Campus de Diadema. Atualmente, desde Agosto de 2014, é Professor Adjunto III no Departamento de Ciências do Mar no Campus da Baixada Santista da UNIFESP (DCMar-UNIFESP).

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NANOESTRUTURAS

FRANCISCO TRIVINHO-STRIXINO

Graduado em Química pela Universidade Federal de São Carlos (2001), possui mestrado (2003) e doutorado (2007) em Química, subárea Físico Química, pela Universidade Federal de São Carlos tendo realizado um estágio de pós doutorado (2008) no Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo na área de matéria condensada. Atualmente é professor adjunto na Universidade Federal de São Carlos. Possui experiência na área de Química de Estado Sólido, com ênfase em Eletroquímica e Ciência dos Materiais, atuando principalmente nos seguintes temas: filmes de óxidos anódicos, propriedades ópticas, filmes automontados, eletrodeposição, polímeros condutores e luminescência em óxidos anódicos. HUMBERTO HISSASHI TAKEDA

Graduado e bacharelado em Química pela Universidade Estadual de Maringá (2001), possui mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais pela Escola de Engenharia de São Carlos-USP (2004) e doutorado em Ciência com ênfase em Química pela Universidade Federal de São Carlos (2011). Atualmente é professor adjunto II e pesquisador do Departamento Interdisciplinar de Tecnologia e Ciência da Universidade Federal de Rondônia campus Ariquemes e vice-diretor do campus. Atua principalmente nos seguintes temas: nanotecnologia, nanociência, química analítica, físico-química, sensores e biossensores eletroquímicos. JANAINA SOARES SANTOS

Possui graduação em bacharelado em Química (2005) e em licenciatura em Química (2007) pela Universidade Federal de São Carlos. Fez mestrado no Programa de Pós Graduação em Química – UFSCar (2007) e concluiu seu doutorado na área de Físico-Química no mesmo programa (2012). Tem experiência na área de Eletroquímica, atuando principalmente nos seguintes temas: eletrodeposição, microbalança eletroquímica a cristal de quartzo, quimiometria, óxidos anódicos, spark anodization, dopagem anódica, caracterização de materiais, tratamento de vídeos e processamento de imagens em lote. Realizou pós-doutorado no Laboratório Associado de Sensores e Materiais (LAS) no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) em 2013, atuando na

OS AUTORES

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área de sensores de diamante e degradação de poluentes orgânicos. Atualmente, faz pós-doutorado no Laboratório Interdisciplinar de Química (LabIQ) da Universidade Federal de Alfenas – MG trabalhando no desenvolvimento de sensores eletroquímicos com diferentes grupos funcionais. LEONARDO G. PATERNO

Bacharel em Química (Universidade de São Paulo, 1998) e doutor em Ciência e Engenharia de Materiais (Universidade Federal de São Carlos, 2003). Fez parte de seu trabalho de doutorado na Universidade de Wisconsin – Madison (20002002). É professor adjunto II do Instituto de Química da Universidade de Brasília desde 2011. Suas atividades de pesquisa envolvem principalmente a preparação de nanomateriais (nanopartículas inorgânicas, nanocarbonos e polímeros conjugados), seu processamento na forma de filmes finos e aplicação em dispositivos moleculares, tais como sensores químicos, diodos emissores de luz e células solares sensibilizadas por corantes. LUCIANO CASELI

Professor Adjunto da Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), no Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas (Campus Diadema). Bacharel (1998), Licenciado (1998), Mestre (2001) e Doutor (2005) em Química pela Universidade de São Paulo (USP), atuando na área de Físico-Química de Coloides e Superfícies. Pós-Doutorado em Física no Instituto de Física de São Carlos (IFSC) – USP (2005-2008), atuando na área de Física da Matéria Condensada. Realizou estágios internacionais de pesquisa na Universidade Nacional de Córdoba, Argentina; na Universidade de Miami, Estados Unidos; e na Biolin-KSV, Finlândia. Sua área de pesquisa envolve uso de filmes ultrafinos para: i) estudos sobre interações de materiais bioativos, sintéticos ou naturais, em modelos de membranas celulares; e ii) fabricação de materiais organizados na escala molecular para dispositivos optoeletrônicos, biocatalisadores, e biossensores. Revisor de diversos periódicos na área de Química de Coloides e Interfaces, Biofísica, e Materiais. Atua como orientador nos Programas de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia da Sustentabilidade (Química) e Biologia Química, ambos da UNIFESP. Atualmente é representante do Campus Diadema na Comissão Institucional de Iniciação Científica da UNIFESP e vice-coordenador do Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia da Sustentabilidade.

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NANOESTRUTURAS

LUIZ ANTONIO PESSAN

Professor do Departamento de Engenharia de Materiais da UFSCar desde 1986. Engenheiro de Materiais pela UFSCar (1984), Mestre em Engenharia de Materiais pelo PPG-EM/UFSCar (1987) e PhD em Engenharia Química pela University of Texas at Austin (1993), com pós-doutoramento pela University of Texas at Austin (1997). Presidente da Associação Brasileira de Polímeros (ABPol) (13-15), Coordenador de Área – Engenharias da FAPESP (08-), Membro da Comissão de Avaliação da Área de Engenharia II da CAPES (triênio 07-09 e triênio 10-12), Membro Titular e Coordenador do Comitê de Assessoramento em Engenharias de Minas e de Metalúrgica e Materiais – CAMM/CNPq (07/2010 – 06/2013), Coordenador da Rede de Centros de Inovação em Plástico e Borracha (Plasbor) – SIBRATEC/MCT (09-), Editor Adjunto do periódico Materials Research, Membro dos Conselhos Editoriais dos periódicos International Polymer Processing, Journal of Polymer Engineering e Polímeros: Ciência e Tecnologia e Representante Internacional junto a Polymer Processing Society. Atua na área de Engenharia de Materiais e Metalúrgica, com ênfase em membranas, filmes e barreiras poliméricas, blendas poliméricas e nanocompósitos poliméricos.

MARIA APARECIDA GODOY SOLER

Possui doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade de São Paulo, e mestrado em Ciências Espaciais pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Realizou pós-doutorado no Departamento de Engenharia e Ciência dos Materiais da University of Illinois at Urbana-Champaign, Estados Unidos. É professor associado do Instituto de Física da Universidade de Brasília, Brasília-DF, Editor Associado do Journal of Nanofluids, American Scientific Publishers e Membro do Corpo Editorial da Material Research Express, IOPsience. É membro da Sociedade Brasileira de Física, da Sociedade Brasileira de Materiais, Materials Research Society, American Chemical Society e Royal Society of Chemistry. Publicou mais de 50 artigos em revistas indexadas e capítulos de livros. É consultor de várias fundações no Brasil e em outros países, bem como referee de jornais de física, química e ciência dos materiais. Desenvolve pesquisa que incluem preparação e caracterização de nanomateriais magnéticos e nanocompósitos multifuncionais visando aplicações em sensores e em nanomedicina.

OS AUTORES

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MARIANA DE SOUZA SIKORA

Possui bacharelado e licenciatura em Química pela Universidade Estadual do Centro-Oeste – UNICENTRO (2006) e Doutorado em Química, subárea Físico-Química pela Universidade Federal de São Carlos – UFSCar (2011) com período sanduíche na Christian-Albrechts-Universität zu Kiel – CAU (Kiel – Alemanha). Atualmente é Professora Adjunta na Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campus Pato Branco – UTFPR-PB. Tem experiência na área de Química, com ênfase em Eletroquímica, Simulação Numérica e Modelagem, Caracterização de Materiais e também Fotoquímica. Atua nos seguintes temas: anodização de metais válvula, simulação usando o método dos elementos finitos, caracterização de materiais por análise quantitativa de imagem, refinamento de difratogramas usando o Método de Rietveld, fotocatálise de compostos orgânicos e microorganismos usando filmes de TiO2 nanoestruturados. MARLI LEITE DE MORAES

Professora do Departamento de Ciência e Tecnologia da Universidade Federal de São Paulo campus de São José dos Campos. Graduada em Química pelo Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo (IQSC-USP) em 2000, possui mestrado em Física Aplicada opção Biomolecular pelo Instituto de Física de São Carlos – USP (2003) e doutorado em Físico-química pelo IQSC-USP (2008). Pós-doutorado na Universidade Federal de São Carlos, campus Sorocaba (2008-2011) e no Instituto de Química da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (2012-2013). Pesquisadora na área interdisciplinar com ênfase em imobilização de biomoléculas, biossensores, filmes nanoestruturados, modelos de membrana, lipossomos e filmes de Langmuir. Atualmente faz parte do programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais da Universidade Federal de São Paulo.

MARYSTELA FERREIRA

Professora adjunta IV na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), campus Sorocaba-SP. Bacharel em Química pela Universidade de São Paulo, USP, Instituto de Química de São Carlos (IQSC) em 1993 e licenciada em Química (1995) também pelo IQSC. Mestre em 1996 (IQSC) e obteve o título de doutor em 2000 na área de Físico-Química (IQSC).

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NANOESTRUTURAS

Fez vários estágios de pós-doutorado entre os anos de 2000 e 2004 no Instituto de Física de São Carlos (IFSC) na USP e coordenou um projeto Jovem Pesquisador financiado pela FAPESP de 2004 a 2007 na Unesp em Presidente Prudente (SP). Sua área de atuação é em desenvolvimento de materiais utilizando filmes fines nanoestruturados com técnicas Langmuir Blodgett (LB) e Layer by-Layer (LbL) visando a interação de modelos de membranas e o desenvolvimento de sensores eletroquímicos ambientais e biossensores. Foi responsável pela criação do curso de Licenciatura em Química, UFSCar o qual coordenou desde o início em 2009 até a formação da primeira turma em 2013. Faz parte de dois programas de pós-graduação, sendo um em Ciência dos Materiais na UFSCar e o outro em Ciência e Tecnologia de Materiais (Posmat), Unesp, Bauru. Atualmente, tem mais de 50 artigos publicados em periódicos com revisão. Revisora de diversos periódicos nacionais e internacionais. RAFAEL FURLAN DE OLIVEIRA

Graduado em licenciatura em Física pela Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (2007), possui mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais pela Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (2010). Atualmente é doutorando na área de Ciência e Tecnologia de Materiais pela mesma instituição. Atua principalmente nos seguintes temas: fabricação e caracterização elétrica e eletroquímica de filmes finos e ultrafinos para o desenvolvimento de dispositivos bioeletrônicos. ROBERTO MARCHIORI

Possui graduação em Física pela Università degli Studi Trento (1998), mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais pela Universidade Federal de Santa Catarina (2003) e doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais pela Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC (2007). Atualmente é professor da Universidade Federal de Rondônia – UNIR. Tem experiência nas áreas de Nanotecnologia, Engenharia de Materiais e Metalúrgica, com ênfase em tratamentos térmicos, mecânicos e químicos, tendo trabalhado principalmente com: sintese de nanoparticulas, nanotubos de carbono, ablação a laser, sinterização por plasma, corrosão e porosidade. Atualmente está se dedicando à aplicacão de modelos de simulacão matemática de crescimento de filmes finos e/ou nanoestruturados.

APRESENTAÇÃO

O tema abordado nesta obra está diretamente ligado à revolução industrial e tecnológica que o mundo está vivenciando. O impacto na economia e em nosso cotidiano já é significativo, com a produção de novos fármacos a partir de nanopartículas, novas terapias e nanodispositivos para sensoriamento ambiental. Como se pode intuir, referimo-nos a nanociência e nanotecnologia. A nanociência e suas derivações compõem um campo de fronteira transdisciplinar que permite realizar a miniaturização de materiais e dispositivos, trabalhando na nanoescala para criar estruturas com organização molecular. Os benefícios dessas novas estruturas nanométricas podem ser constatados pela rápida disseminação de resultados em áreas como aeronáutica, biotecnologia, materiais, nanoeletrônica, medicina, meio ambiente, saúde e segurança nacional. A ciência que descrevemos aqui é capaz de construir e manipular moléculas e átomos a ponto de desenvolver novos materiais com propriedades convenientes e que normalmente não são observadas na macroescala. De fato, o mundo clássico em que vivemos apresenta propriedades que podem ser drasticamente alteradas se a matéria for manipulada em nível nanoscópico. Por exemplo, um material condutor elétrico nas escalas macroscópica e microscópica pode se tornar isolante na nanoescala. Essas peculiaridades do nanomundo, que permitem criar materiais com incríveis e inusitadas propriedades, poderão ser exploradas pelo leitor por intermédio dos capítulos desta obra. Nossa ideia é criar inquietação, instigar transformações na forma de pensar e ver o mundo a partir do controle das propriedades da matéria na escala atômica e molecular. Nanociência e Nanotecnologia: Princípios e Aplicações é uma coletânea de três volumes dedicada a estudantes de graduação e pós-graduação de diversos cursos, além de técnicos e profissionais de várias indústrias. Os livros contêm capítulos direcionados a temas de vanguarda em novas áreas de pesquisa, além de capítulos de

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NANOESTRUTURAS

caráter técnico-científico, em que são descritas estruturas e ferramentas para a ciência e tecnologia em escala nanométrica. A coleção tem o objetivo principal de orientar o leitor com relação aos conceitos e fundamentos teóricos da nanociência, para permitir o entendimento dos fenômenos e das propriedades da matéria em nível atômico-molecular. Propriedades de nanoestruturas, síntese, processamento, caracterização, manipulação e modelamento computacional foram temas abordados nos diversos capítulos. Pretende-se com esta obra ensinar a alunos de diversas áreas os tópicos essenciais para iniciar pesquisas em nanociência e nanotecnologia. O texto é intrinsecamente interdisciplinar, já que os autores possuem formação acadêmica diversificada. Em alguns capítulos utilizamos um formalismo matemático mais detalhado, importante para fornecer fundamentos. Os capítulos são didáticos tanto na descrição dos modelos quanto nas suas possíveis utilizações. O aprofundamento em cada tema pode ser adquirido por intermédio da extensa lista de referências disponibilizadas pelos autores em seus capítulos. Os potenciais leitores desta coleção podem vir de diversas áreas, o que tornou esta obra um grande desafio aos organizadores e autores. Estaremos recompensados se cada leitor obtiver algum conhecimento que lhe possa ser útil em sua vida profissional. Esperamos, também, que a obra possa servir para estimular pesquisadores a explorar as potencialidades do nanomundo, produzindo novos materiais e desenvolvendo métodos e processos para a nanotecnologia.

PREFÁCIO

O primeiro volume da coleção aborda os principais conceitos e fundamentos da nanociência, enfatizando as características e propriedades de inúmeras nanoestruturas. Esta publicação visa a familiarizar o leitor com as diversas aplicações de nanoestruturas. O texto é direto, rico em informações; profundo, mas de fácil compreensão. Alguns capítulos foram redigidos de forma mais técnica e científica possível, com abrangência e profundidade necessárias para a leitura de um profissional exigente. Por outro lado, alguns capítulos são mais introdutórios, explorando potencialidades do tema. Para permitir uma leitura coerente os capítulos foram agrupados por temas similares, conferindo fluidez e dinâmica na aprendizagem do leitor. O livro inicia-se (Capítulo 1) com uma abordagem simples e introdutória, com foco na história da nanociência e da nanotecnologia, além de descrição dos princípios básicos do nanomundo. Ao descrever também avanços importantes nos últimos anos, o Capítulo 1 pode ser útil para aqueles que ingressarão na pesquisa científica e na pós-graduação em biotecnologia, física, nanotecnologia, materiais, química e áreas afins. Em seguida são apresentados três capítulos gerais (Capítulos 2, 3 e 4) sobre nanoestruturas, com visão ampla sobre sistemas supramoleculares e materiais nanoestruturados. Os sistemas supramoleculares são montagens de subunidades químicas unidas por interações covalentes ou intermoleculares, interessantes para processos de reconhecimento molecular e para desenvolvimento de sistemas com autoagregração como micelas e vesículas lipídicas. Os materiais nanoestruturados podem ser aplicados em diversas áreas, incluindo biotecnologia, eletrônica, medicina, e podem ser construídos de diversas formas. Nesses capítulos, são abordadas as técnicas de síntese eletroquímica como a eletrodeposição e a oxidação anódica de metais, além dos métodos de layer-by-layer (LbL) e Langmuir-Blodgett (LB), que se destacam pelo

XXIV

NANOESTRUTURAS

controle da arquitetura molecular dos filmes. As técnicas eletroquímicas permitem fabricar nanoestruturas metálicas, bimetálicas, ligas e óxidos metálicos. Por outro lado, os método de LbL e LB permitem depositar filmes orgânicos com alto grau de organização molecular e investigar o ordenamento do material. Nos Capítulos 5, 6 e 7 são descritas as propriedades específicas de nanoestruturas, como nanopartículas e nanocompósitos. Estas nanoestruturas têm sido exploradas devido às propriedades únicas, dependentes de seu tamanho e forma, permitindo a investigação e produção de materiais com propriedades inéditas. Os avanços nos processos de síntese e caracterização destas nanoestruturas levam ao desenvolvimento de novos produtos, como tecidos, tintas, cosméticos e produtos esportivos. As nanopartículas com propriedades magnéticas formam uma nova classe de materiais cujas propriedades podem ser usadas em medicina, saúde, eletroeletrônica e catálise. Dentre os sistemas magnéticos nanoestruturados mais investigados destacam-se as partículas superparamagnéticas de óxidos de ferro (SPIO). Os sistemas SPIO, tais como a magnetita, maguemita e ferritas mistas, podem ser obtidos no estado coloidal por metodologias que garantem controle da estrutura, morfologia e propriedades magnéticas. Os nanocompósitos poliméricos compreendem uma classe de materiais formados por pelo menos uma fase finamente dispersa com dimensões nanométricas, tais como argila lamelar, nanotubos de carbono, sílica, entre outros, em uma matriz polimérica. Esses materiais também se destacam por melhorarem propriedades térmicas, mecânicas e de barreira a gases em comparação com os polímeros puros ou modificados com aditivos convencionais. Por fim, é apresentado um capítulo com ênfase puramente teórica, com um texto conciso e baseado em formalismo matemático. Descreve-se como a teoria clássica e quântica permite interpretar as propriedades mecânicas, químicas, térmicas e elétricas de nanomateriais como o grafeno e o nanotubo de carbono. A descrição de fenômenos na nanoescala é realizada por intermédio da teoria quântica, que possui equações de alta complexidade matemática. Essas peculiaridades tornam a simulação computacional uma ferramenta essencial na resolução de problemas e no entendimento dos fenômenos na nanoescala. O desenvolvimento da capacidade computacional tornou possíveis simulações computacionais sofisticadas no estudo do comportamento de nanoestruturas e no desenvolvimento de dispositivos.

SUMÁRIO

Dedicatórias Agradecimentos Os organizadores Os autores Apresentação Prefácio Lista de abreviaturas e siglas

1 Conceitos e Princípios Básicos 1. Introdução 1.1. Compreendendo a escala nano e a nanotecnologia 1.2. Nanociência: passado, conceitos e princípios 1.3. Política, economia e pesquisa da nanotecnologia 1.4. Produtos com nanotecnologia no mercado 1.5. Considerações finais

2 Sistemas Supramoleculares 1. Conceitos gerais envolvidos em sistemas supramoleculares 1.1. Reconhecimento molecular 2. Sistemas auto-organizados 2.1. Tensoativos e detergentes 2.2. Micelas: formação e concentração micelar crítica 2.3. Bicamadas lipídicas e sistemas vesiculares 2.4. Métodos de preparação de lipossomos e sistema multicamadas 2.5. Aplicações biomédicas utilizando lipossomos 2.6. Membranas Celulares: composição química e propriedades Físico-Químicas 3. Sistemas supramoleculares multiciclos

v vii ix xiii xxi xxiii xxix

1 3 3 5 18 21 32 39 41 42 43 43 47 49 51 53 56 59

XXVI

NANOESTRUTURAS

3 Síntese Eletroquímica de Materiais Nanoestruturados 1. Introdução 2. Aspectos fundamentais da eletroquímica 2.1. Processos faradaicos e não faradaicos 2.2. Células eletroquímicas – tipos e definições 3. Síntese de filmes nanoestruturados por eletrodeposição 4. A formação de óxidos por anodização de metais-válvula 4.1. Anodização em alto campo 4.2. Auto-organização em óxidos anódicos: a alumina anódica porosa 4.3. A Síntese eletroquímica de nanotubos de TiO2 4.4. Modificação das propriedades dos óxidos por dopagem anódica 5. Conclusões

4 Filmes Nanoestruturados: Técnicas de Langmuir-Blodgett (LB) e Layer-By-Layer (LBL) 1. Apresentação 2. A técnica de Langmuir-Blodgett (LB) 2.1. Histórico 2.2. Descrição da técnica 2.3. Pressão e potencial de superfície 2.4. Deposição de monocamadas de Langmuir: taxa de transferência (TR) 2.5. Aplicações 3. A técnica Layer-By-Layer (LBL) 3.1. Histórico 3.2. Descrição da técnica 3.3. Mecanismos envolvidos na formação de filmes LbL 3.4 Métodos LbL por spray e rotação 3.5. Métodos de caracterização 3.6. Aplicações 4. Considerações Finais

5 Sistemas de Baixa Dimensionalidade: Nanopartículas 1. Introdução 2. Métodos de síntese 2.1. Métodos top-down (de cima para baixo) 2.2 Métodos bottom-up (de baixo para cima) 3. Propriedades 4. Métodos de caracterização 4.1. Difração de raios X – DRX 4.2. Microscopia Eletrônica de Transmissão – MET 4.3. Microscopia de Força Atômica – AFM 5. Aplicações 5.1. Biossensores 5.2. Catálise

63 65 67 67 68 72 80 83 90 101 107 110

121 123 124 124 125 128 131 133 134 134 134 135 137 138 139 140 147 149 151 151 153 158 161 161 162 163 165 165 166

SUMÁRIO

5.3. Nanopartículas magnéticas em biomedicina 6. Considerações finais

6 Nanomateriais Magnéticos 1. Introdução 2. Conceitos Básicos Sobre Magnetismo 2.1. Ferrimagnetismo 2.2. Ferritas cúbicas 2.3. Superparamagnetismo 3. Óxidos de Ferro Superparamagnéticos 3.1. Síntese de óxidos de ferro por coprecipitação 3.2. Síntese de óxidos de ferro pelo método de decomposição térmica 3.3. Funcionalização de partículas SPIO e preparação de coloides magnéticos 4. Estrutura e propriedades físico-químicas dos sistemas SPIO 4.1. Medidas de tamanho e estado de aglomeração 4.2. Composição e estrutura 4.3 Morfologia e propriedades de superfície 4.4. Propriedades magnéticas 5. Aplicações biomédicas 6. Conclusões e perspectivas

7 Nanocompósitos de Matriz Polimérica e Argila Lamelar 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Nanocompósitos poliméricos Estrutura das argilas lamelares Estrutura dos nanocompósitos poliméricos Métodos de obtenção dos nanocompósitos poliméricos Compatibilização em nanocompósitos com matrizes apolares Nanocompósitos de matrizes polares 6.1. Estrutura e propriedades 7. Nanocompósitos de matrizes apolares 7.1. Estrutura e propriedades 8. Considerações finais

8 Fundamentos Matemáticos da Nanotecnologia 1. Introdução 2. Mecânica clássica 2.1. O formalismo clássico na escala nanométrica 3. Mecânica quântica 3.1. A energia de sistemas quânticos – condição estacionária 3.2. Estrutura periódica de uma rede cristalina – o teorema de Bloch 3.3. Rede cristalina e rede recíproca 3.4. Estrutura eletrônica 3.5. O grafeno 3.6. O nanotubo de carbono

XXVII

167 168 173 175 177 184 185 187 190 191 193 194 198 198 200 204 207 211 214 223 225 226 228 229 231 233 233 236 237 244 251 253 255 255 256 257 258 260 262 265 266

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

[Oxi] [Red] 1D 2D a.C. A431 A549 AAP Abs ABS AC ACCase ACGT AFAM AFMAFSALP Alq3 ALS Am APTES ASAXS ATPases BAM BAMS BBL BC BCB BCCI

Atividade da Espécie Oxidada Atividade da Espécie Reduzida Unidimensional. Bidimensional Antes de Cristo Linhagem de células epidermoide humano Linhagem de células adenocarcinoma humano Alumina anódica porosa Absolutas Acrilonitrila-butadieno-estireno Alternating current (corrente alternada) Acetil coenzima A carboxilase Advancing Clinico Genomic Trials on Cancer (Ensaios clínico-genômicos avançados em Câncer) Atomic Force Acoustic Microscopy (Microscopia Acústica de Força Atômica) Atomic Force Microscopy ou Atomic Force Microscope (Microscopia de Força Atômica) Atomic Force Spectroscopy (Espectroscopia de Força Atômica) Aberturas Limitadoras de Pressão Hidroxiquinolina de alumínio Acetolactatosintase Amperímetro Amino propil trietoxisilano Anomalous Small-Angle X-ray Scattering (espalhamento anômalo – ou ressonante – de raios X a baixo ângulo). Adenyl pyrophosphatase (adenilpirolfosfatase) Brewster Angle Microscopy (microscopia de ângulo de Brewster) Brain Architecture Knowledge Management System (Sistema de Gestão do Conhecimento da Arquitetura do Cérebro) Poly(benzobisimidazobenzophenanthroline) Banda de condução Diviniltetrametilsiloxana-bis(benzociclobuteno) Business Communications Company Inc.

XXX

NANOESTRUTURAS

BHEBioMEMS BioNEMS BLAST BRENDA BSA butil-PBD BV C-60 C8-BTBT caBIG c-AFM CCD CD CE CFM CIE CMC CMDMC CMOS COVs CSO CSSC CTAB CTC D DAM DBPC DC DCPB DDFTTF DDG DEMA DERE DF DFT DL DM DMFC DMol DMPA DMT DNA DNTT DO DOS DP DPPC DPV DRX DTBTE

Barreira hemato-encefálica Biological Microelectro Mechanical Systems (Sistemas Bio Microeletrônicos) Biological Nanoelectro Mechanical Systems (Sistemas Biológicos Nanoeletromecânicos) Basic Local Alignment Search Tool Braun shweig Enzyme Database. Bovine Serum Albumin (Albumina do soro bovino) 2-(4-bifenil)-5-(4-tert-butifenil)1,3,4-oxidiazol Banda de valência Fulereno com 60 carbonos 2,7-dioctyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene Câncer Biomedical Informatics Grid Conductive Atomic Force Microscopy (Microscopia de Força Atômica Condutiva) Charge Coupled Device. Compact Disc Célula eletroquímica Chemical Force Microscopy (Microscopia de Força Química) Commission Internationale de l’Éclairage (Comissão Internacional de Iluminação) Concentração micelar crítica Centro Multidisciplinar de Desenvolvimento de Materiais Cerâmicos Metal oxide semiconductor (Óxido metálico semicondutor) Orgânicos voláteis Células Solares Orgânicas Células Solares Sensibilizadas por Corantes Brometo de cetiltrimetil amônio Capacidade de troca de cátions Drain (eletrodo de dreno do transistor FET) Dummy Atom Model (modelo de átomos fictícios) De Baixo Para Cima Direct current (corrente contínua) De Cima Para Baixo 5,5-bis-(7-dodecyl-9H-fluoren-2-yl)-2,2-bithiophene Dispositivo Detector Gasoso Departamento de Engenharia de Materiais Difração de Elétrons Retroespalhados Demchak e Fort Teoria do Funcional de Densidade Dilaureil Dimiristoil DirectMethanolFuelCell (Célula combustível de metanol direto) Dinâmica Molecular Dimiristoilfosfatidico Derjaguin-Muller-Toporov Deoxyribonucleicacid (Ácido desoxirribonucleico) Dinaphtho-[2,3-b:2′,3′-f]thieno[3,2-b]-thiophene Dioleil Density of states (densidade de estados) Dipalmitoil Dipalmitoil fosfatidil colina Voltametria de Pulso Diferencial Difração de raios X trans-1,2-di[thieno[3,2-b][1]benzothiophenic-2-]ethylene

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

DTS E. coli Ecr ECS EDCOX EDEX EF EFM EFP EIL EIS EL ELD ENH ENH ou EPH EQE ES ES1 ES2 ES3 ESA ETL EXAFS ExPaSy Fadh Fe2O3 FEG FET FID FINEP FM fM FMM FNE FPPF FPPM FT FTIR FTO FWHM G GC GEE GISAXS GMR GPS HAuCl4 HC HCl

Deciltriclorosilano Escherichia coli Energia Crítica Eletrodo de Calomelano Saturado Espectroscopia por Dispersão de Comprimentos de Onda de Raios X Espectroscopia por Dispersão de Energia de Raios X Energia de Fermi Electrostatic Force Microscopy (Microscopia de Força Eletrostática) Elétrons do Feixe Primário ElectronInjectionLayer (Camada Injetora de Elétrons) Espectroscopia de Impedância Eletroquímica Emitting Layer (Camadas Emissoras) Espalhamento de luz dinâmico Eletrodo normal de hidrogênio Eletrodo Normal (ou Padrão) de Hidrogênio Eficiência quântica externa Elétrons Secundários Emitidos pela Amostra Elétrons secundários gerados pelos elétrons do feixe incidente Elétrons secundários gerados pelos elétrons espalhados através da amostra Elétrons secundários gerados pelos elétrons espalhados através de outras partes da câmara de amostras Electrostatic Self-Assembly (automontagem por atração eletrostática) Electron Transport Layer (camada transportadora de elétrons em OLEDs) Espectroscopia de absorção de raios X Expert Protein Analysis System (Sistema de Análise Especializado em Proteínas) Força de adesão Magnetita Fiels Emission Gun (Microscopia Eletrônica por Emissão de Campo) Field-Effect Transistor (transistor de efeito de campo) Free Induction Decay (Decaimento de Indução Livre) Financiadora de Estudos e Projetos Fluido magnético fento-molar Force Modulation Microscopy (Microscopia de Modulação de Força) Feixe não espalhado Full Pattern Profile Fitting (ajuste de padrão total) Full Pattern Profile Modelling (modelamento de padrão total) Fonte de tensão Fourier transform infrared spectroscopy (Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier) Fluorine-doped tin oxide (óxido de estanho dopado com flúor) Full Width Height Maximum (Largura à meia altura) Gate (eletrodo de porta do transistor FET) Gas chromatography (cromatografia gasosa) Gases de Efeito Estufa Grazing-IncidenceSmall-Angle X-rayScattering (espalhamento de raios X a baixo ângulo na geometria de incidência rasante) Giant Magneto resistance (Magneto resistência Gigante) Global Positioning System (Sistema de Posicionamento Global) Ácido cloroáurico Coercividade Ácido Clorídrico

XXXI

XXXII

NANOESTRUTURAS

HDPE HDPE-g-MA HDT HEK HH HIV/AIDS HMDS HOMO HP HPLC HRTEM HT HTL ixE IBM IERE IES Im Z IP IPd IPH ISO-TC ITO JKR Junção D-A K2PtCl4 LB LbL LCAO LCD LCD LE LFE LFM LLDPE LS LUMO M MAQ MCT MECQ MET MEV MEV-A MEV-BV MEV-EC MHT MIS ml MLV

Polietileno de alta densidade Polietileno de alta densidade enxertado com anidrido maleico Temperatura de deflexão térmica Linhagem de células embrionárias do rim Head-to-head (regioregularidade cabeça-cabeça de semicondutor polimérico) Human immuno deficiency vírus (vírus da imunodeficiência humana) Hexametildissilazana Highest occupied molecular orbital (orbital molecular ocupado mais alto) n-heteropentaceno High-performance liquid chromatography (cromatografia liquida de alta performance) High resolution transmission electron microscopy (Microscopia eletrônica de alta resolução) Head-to-tail (regiorregularidade cabeça-cauda de semicondutor polimérico) Hole Transporting Layer (camadas transportadoras de buracos) Corrente versus Potencial International Busines Machines Imagem de Elétrons Retro Espalhados Imagem de Elétrons Secundários Impedância Imaginária Íons Positivos Índice de polidispersão Plano interno de Helmholtz International Organization for Standardization – Technical Committee Organização Internacional para Padronização – Comitê Técnico Indium-doped tin oxide (óxido de estanho dopado com índio) Johnson-Kendall-Roberts Junção doador-aceitador Tetracloro platinato de potássio Langmuir-Blodgett Layer-by-Layer (camada por camada) Linear Combination of Athomic Orbitals (Combinação Linear De Orbitais Atômicos Liberação controlada de drogas Liquid Crystal Display (Tela de Cristal Líquido) Lentes eletrostáticas Litografia com Feixe de Elétrons Lateral Force Microscopy (Microscopia de Força Lateral) Polietileno linear de baixa densidade Langmuir-Schaefer Lowest unoccupied molecular orbital (orbital molecular desocupado mais baixo) Magneto lipossomos Microanálise Química Ministério da Ciência e Tecnologia Microbalança Eletroquímica de Cristal de Quartzo Microscopia eletrônica de transmissão Microscopia Eletrônica de Varredura Microscopia Eletrônica de Varredura Ambiental Microscopia Eletrônica de Varredura de Baixa Voltagem Microscopia Eletrônica de Varredura com Filamento de Emissão de Campo Magneto hipertermia Estrutura de camadas Metal-Isolante-Semicondutor Número quântico magnético Multilamellar vesicle (vesícula multilamelar)

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

MM MOSFET MRI ms MTJ MWNT N&N NA NASA Ne NEMS NF NIH-3T3 NIM NIOSH n-MAG NNI NP NPO NR-g-PAAm OLED OMMT ONAMI OPH OSC OTFT OTS P&D P(NDI2OD-T2) P3AT P3HT P4VP PA PA6 PAA PAMAM PAni PAP pBTTT PC PC PCz PDB PDF PDIR-CN2 PDP

Massa molar Metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor) Magnetic ressonance image (imagens de ressonância magnética) Número quântico de spin Magnetic Tunnel Junction (Junção Túnel Magnético) Multi-walled Nanotube (Nanotubo de parede múltipla) Nanociência & Nanotecnologia Número de Avogadro National Aeronauticsand Space Administration (Administração Nacional da Aeronáutica e Espaço) Densidade eletrônica Nanoelectro Mechanical Systems (Sistemas Nanoeletromecânicos) Nanofluido Linhagem de células fibroblastos Nanoimpedance Microscopy (Microscopia de Nanoimpedância) National Institute for Occupational Safety and Health’s (Instituto Nacional de Segurança Ocupacional e Saúde) Nanopartículas de maguemita com cargas superfíciais negativas The National Nanotechnology Initiative (Iniciativa Nacional de Nanotecnologia) Nanopartículas Nano Particle Ontology (Ontologia de Nanopartículas) Polyacrylamide grafted Natural Rubber (Borracha natural enxertada em poli(acrilamida)) Organic light-emitting diode (Diodo orgânico emissor de luz) Argila montmorilonita modificada organicamente Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute’s (Instituto Oregon para a Nanociência e Microtecnologias) Plano externo de Helmholtz Organic Solar Cell (Célula solar orgânica) Organic Thin Film Transistor (Transistor de filmes finos orgânicos) Octadeciltriclorosilano Pesquisa e Desenvolvimento [N,N-9-bis(2-octyldodecyl) naphthalene-1,4,5,8-bis(dicarboximide)-2,6-diyl]-alt-5,59-(2,29-bithiophene) Poli(3-alquiltiofeno) Poli(3-hexiltiofeno) Poli(4-vinilfenol) Ácido fosfatidico, Poliamida 6 Poliácido acrílico Poli(amidoamina) Polianilina Hidrocloreto de Fenazopiridina Poly(2,5-bis(3-hexadecylthiophen-2-yl)thieno[3,2-b]thiophene Fosfatidil colina Policarbonato Policarbazol Book haven Protein Data Bank (Banco de dados de proteínas) Pair Distribution Function (Função de distribuição de pares) N,N''-bis(n-alkyl)-(1,7 and 1,6)-dicyanoperylene-3,4:9,10-bis(dicarboximide) Programa de Desenvolvimento Produtivo

XXXIII

XXXIV

NANOESTRUTURAS

Diketopyrrolopyrrole–benzothiadiazolecopolymer Photodynamic therapy (terapia fotodinâmica) Polietileno Probes Encapsulated by Biologically Localised Embedding Plasma-enhanced chemical vapor deposition (deposição química na fase vapor assistida por plasma) PEDOT:PSS Poli(3,4-etilenodioxitiofeno) dopado com poli(ácido estireno-sulfônico) PEF Fosfatidil etanolamina PEG Polietileno glicol PEMFC Proton Exchange Membrane Fuel Cell (Célula combustível de membrana de troca protônica) PEO Plasma Electrolytic Oxidation PF Polifluoreno PFM Piezoresponse Force Microscopy (Microscopia de Força Piezoelétrica) Pfu Polifurano PG Fosfatidil glicerol pH potencial hidrogeniônico PI Poliimida PIBMA Poli(isobutilmetacrilato) PLA Ácido polilático PLGA Ácido poli(lático-co-glicólico) p-MAG Nanopartículas de maguemita com cargas superficiais positivas PM-IRRAS Polarization-modulated infrared reflection-adsorption spectroscopy (espectroscopia de infravermelho reflexão-absorção com polarização-modulada) PMMA Poli(metil metacrilato) PO2 Permeabilidade ao oxigênio PP Polipropileno PPP Poli(p-fenileno) PPV Poli(p-fenilenovinileno) PPy Polipirrol PQT-12 Poly[5,5-bis(3-dodecyl-2-thienyl)-2,2-bithiophene] PS Poliestireno PSD Fosfatidil serina PSS Poli(estireno sulfonato de sódio) PT Politiofeno PTAA Politriarilamina PTC Positive Temperature Coefficient (Coeficiente de temperatura positivo) PVA Poli(vinil álcool) PVK Polivinil carbazol PVP Polivinil piridina PVP Poli(vinil pirrolidona) PVS Poli(vinil sulfônico) PZT Titanato zirconato de chumbo QM/MM Quantum Mechanics/Molecular Mechanics QSAR Quantitative Structure-Activity Relationship (Relação Quantitativa Estrutura-Atividade) rBMEC Células endoteliais primárias de cérebros de rato RC Resistência em Paralelo com um Capacitor RCSB Research Collaboratory for Structural Bioinformatics (Pesquisa Colaboratória para Bioinformática Estrutural) Re Z Impedância Real Rede NANOBIOTEC Rede Nacional de Nanobiotecnologia PDPP-TBT PDT PE PEBBLE PECVD

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

redox RENAMI RES RFID RGO RI RMN RNA ROS RPM Rupy S SAXS SCI SCLC SCM SDS SEM-FEG SERS SIM SMEM SNC SNOM SOFC SPIO SPM SSPM SSRM STM SU SUV SWCNT SWNTs SWV TB TCH TCL TCNQ TEM TEOS THF THF THPC TiO2 TIPS TLC

XXXV

Redução/Oxidação Rede de Nanotecnologia Molecular e de Interfaces Sistema retículo endotelial Radio Frequency Identification Device (dispositivo de identificação por radio frequência) Reduced Graphene Oxide (óxido de grafeno reduzido) Resistência ao impacto Izod Ressonância magnética nuclear Ribonucleic acid (ácido ribonucleico) Reactive oxygen species (espécies reativas de oxigênio) Rotações por minuto Complexo de Rutênio Source (eletrodo de fonte do transistor FET) Small-Angle X-rayScattering (espalhamento de raios X a baixo ângulo) Scientific Electronic Library (Biblioteca Eletrônica Científica) Space Charge Limited Current (corrente limitada por carga espacial) Scanning Capacitance Microscopy (Microscopia de Varredura de Capacitância) Dodecil sulfato de sódio Scanning Electron Microscope-Field Emission Gun (Microscópio Eletrônico de Varredura de Efeito de Campo) Surface Enhanced Raman Scattering (espalhamento Raman intensificado pela superfície) Scanning Impedance Microscopy (Microscopia de Varredura por Impedância) Sistemas Micro Eletro Mecânicos Sistema Nervoso Central Scanning Near-Field Optica lMicroscopy (Microscopia de Varredura de Campo Próximo) Solid Oxide Fuel Cell (célula de combustível de óxido sólido) Super paramagnetic iron oxides (óxidos de ferro superparamagnéticos) Scanning ProbeMicroscopy (Microscopia de Varredura por Sonda) Scanning Surface Potential Microscopy (Microscopia de Varredura por Potencial de Superfície) Scanning Spreading Resistance Microscopy Scanning Tunneling Microscopy (Microscopia de Varredura por Tunelamento) Stanford University Vesículas unilamelares (SUVs) Single-walled carbon nanotubes (nanotubos de carbono de parede simples) Single Wall nanotubes (Nanotubos de parede simples) Voltametria de Onda Quadrada Tight Binding (ligações fortes) Thompson-Cox-Hastings Trapped-Charge Limitedcurrent (limitação de corrente por portadores de cargas aprisionadas) Tetracyano quinodi methane Transmission Electron Microscope (Microscopia Eletrônica de Transmissão) Tetraetilortosilicato Tetrahidrofurano Tetrahidrofurano Cloretotetra kis hidroximetilfosfônico Dióxido de titânio 6,13-bis[triisopropylsilylethynyl] Thin-layer chromatography (cromatografia de camada delgada)

XXXVI

TR TT UF UFPE UFRGS UFSCar UNESP UNICAMP unid. UniProt UR UV-vis VC VMD WoS XPD XPS XRD Z. de B. ZFC-FC γ Fe2O3

NANOESTRUTURAS

Transfer Ratio (taxa de transferência) Tail-to-tail (regioregularidade cauda-cauda de semicondutor polimérico) Unidades formadoras de colônia Universidade Federal de Pernambuco Universidade Federal do Rio Grande do Sul Universidade Federal de São Carlos Universidade Estadual Paulista Universidade de Campinas Unidades Universal Protein Resource Umidade relativa Ultravioleta visível Voltametria Cíclica Visual Molecular Dynamics Web of Science (Site para pesquisas de artigos científicos) X-Ray Powder Diffraction (Difração de raios X de pó) X-ray photo electron spectroscopy (Espectroscopia Fotoeletrônica de Raios X) X-Ray Diffraction (Difração de raios X) Zona de Brillouin Zero-field-cooled-field-cooled (Resfriamento sem campo aplicado - resfriamento com campo aplicado) Maguemita