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Resumo: O potenciostato, os eletrodos e os resultados obtidos das reações eletroquímicas estão necessariamente ligados, mas separados, cada um é um amplo objeto de pesquisa. A instrumentação química é parte crucial do desenvolvimento de novos métodos científicos, possibilitando o estudo e descobrimento de transformações químicas, sendo sua acessibilidade determinante para o desenvolvimento científico e para o ensino da química. O estudo de eletrodos para estudo de reações são uma nas principais áreas de estudo da eletroquímica, e o desenvolvimento de novos materiais encontra grande alcance nesse contexto. Ainda, a possibilidade de predizer resultados eletroquímicos pode tornar as pesquisas mais eficientes e sustentáveis, sendo a predição um guia para os experimentos em laboratório. Assim, a presente tese estuda esses três temas separadamente, mas com um objetivo em comum: o desenvolvimento de uma eletroquímica mais acessível, sustentável e eficiente. Para isso, a tese apresenta três trabalhos: o primeiro sobre o desenvolvimento de potenciostatos de baixo custo e \textit{open-source} construídos em laboratório, que possam ser acessíveis a qualquer pesquisador, a partir do conhecimento de conceitos básicos de eletrônica; o segundo capítulo, se concentra na utilização da impressão 3D para o constituição de eletrodos, especificamente, no desenvolvimento de um sensor eletroquímico de etanol, apresentando a impressão 3D como uma solução sustentável para o desenvolvimento de novos eletrodos; o terceiro trabalho trata-se da predição dos potenciais de oxidação e início de reação de eletro-oxidações de metanol e etanol, a partir da aplicação de Aprendizado de Máquina, com intuito de tornar o desenvolvimento de novos materiais para eletrodos mais rápido e eficiente

Resumo: Este projeto buscou avaliar a aplicabilidade de um novo espectrofotômetro NIR-FT portátil, ainda na versão beta, para a quantificação do teor de proteína em suplementos alimentares do tipo whey protein, além da identificação e quantificação de cocaína em amostras apreendidas pela Polícia Federal brasileira. Posteriormente, buscou-se construir um sistema portátil de análise rápida que pudesse ser utilizado tanto por um público leigo quanto especializado, através da construção de uma placa eletrônica própria, um aplicativo e um encapsulamento mecânico para o equipamento. Foram calculados modelos multivariados de quantificação do tipo PLS para as amostras de whey protein e cocaína, além de modelos de discriminação SIMCA para as amostras de cocaína. Para comparar-se o desempenho do espectrofotômetro NIR-FT portátil, utilizou-se um equipamento MIR-FT de bancada com as amostras de whey protein e um segundo equipamento NIR portátil dispersivo para as amostras de cocaína. O modelo de quantificação PLS para as amostras de whey protein com o espectrofotômetro NIR-FT apresentou performance muito próxima, porém superior, ao equipamento MIR-FT de bancada, com RMSEP igual a 1,55% e 1,71%, respectivamente. O modelo SIMCA com os dados do espectrofotômetro NIR-FT foi capaz de discriminar as amostras de cocaína na forma de base livre da forma de cloridrato de cocaína com 100% de eficácia. Já os modelos de quantificação PLS com o equipamento NIR-FT e NIR-DMD apresentaram RMSEP iguais a 2,92% e 3,67%, respectivamente, para a cocaína na forma de base livre e RMSEP iguais a 6,13% e 5,82% para a cocaína na forma de cloridrato, respectivamente

Resumo: Nesta tese, avançamos na compreensão de algumas questões em aberto sobre um dos semicondutores mais estudados da atualidade: os nanocristais de perovskita de haleto de chumbo. Questões envolvendo propriedades ópticas dependentes de forma e tamanho, a natureza da dinâmica do ligante de cobertura na fotoestabilidade de longo prazo e o papel das condições de reação para controlar a morfologia final foram investigadas. Na primeira parte, determinamos a seção de choque de absorção de 2 fótons e o limite para emissão espontânea amplificada para nanocristais de perovskita CsPbBr3 sem amina, com tamanhos diferentes. Nossos resultados mostraram uma dependência quase linear da seção de choque de absorção de 2 fótons com o volume do nanocristal, e sua relação inversa com o limite para emissão espontânea amplificada. Na segunda parte, propomos diferentes mecanismos para explicar a melhorada fotoestabilidade apresentada por nanocristais de CsPbBr3 passivados por ligantes oleilfosfato, em comparação com os passivados por ligantes oleato, ambos em dispersões coloidais. Demonstramos que a dinâmica das espécies que saem da superfície dos nanocristais está intimamente relacionada à sua geometria. Finalmente, na terceira parte, nanoplacas de perovskita de haleto de chumbo e césio foram sintetizadas usando sais de haleto de estanho (IV). O papel desempenhado pelos ácidos de Lewis duros no direcionamento da formação de nanoplacas foi abordado. Descobrimos que Sn4+ modula a taxa de protonação de espécies de oleilamina, aumentando a razão entre cátions oleilamônio e íons Cs+. Nós, então, propomos um mecanismo de crescimento anisotrópico via competição dessas duas espécies por sítios A na rede cristalina de perovskita. Além disso, as propriedades ópticas e a dinâmica dos portadores de carga excitados foram atribuídas ao perfil de distribuição de espessura, onde a reabsorção desempenha um papel no tempo de vida de recombinação em vez dos processos de transferência de energia. Ao final, testamos a utilização do ácido oleilfosfórico para obtenção de nanoplacas de perovskita CsPbI3 com 2 monocamadas de espessura, indicando o potencial de ácidos de cadeia longa com forte acidez de Brönsted para sintetizar nanocristais de perovskita ultrafinos. Nossas descobertas trazem alguma luz para uma melhor compreensão de tais questões que podem ajudar a melhorar o desempenho de nanocristais de perovskita de haleto de chumbo em aplicações futuras como camadas ativas em dispositivos optoeletrônicos

Resumo: Neste trabalho descreve-se o desenvolvimento de dois sensores amperométricos empregando mediadores redox derivados do grupo nitro imobilizados sobre plataformas nanoestruturadas para a detecção da nicotinamida adenina dinucleotídeo (NADH) e L-cisteína. Para a construção da base das plataformas foram empregados nanotubos de carbono funcionalizados com grupos amino. Uma vez funcionalizada, a plataforma possibilitou o ancoramento dos dois mediadores redox. Para a detecção de NADH foi utilizado o ácido 3,5-dinitrobenzoico como mediador redox. Este mediador foi imobilizado na superfície da plataforma utilizando os catalisadores 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil) carbodimida (EDC) e N-hidroxi succinimida (NHS). Já para o sensor destinado à detecção de L-cisteína, foi necessário a adsorção de nanopartículas de ouro para imobilizar o ácido 5,5'-ditiobis-2-nitrobenzoico (DTNB) como mediador redox. Para os estudos eletroquímicos, as espécies hidroxilamina foram eletrogeradas in situ a partir do grupo nitro presente em ambos os mediadores. As plataformas nanoestruturadas foram caracterizadas através de voltametria cíclica, cronoamperometria, MEV e eletrodo de disco rotatório. Os valores das constantes heterogênea de transferência de elétrons (ks) e da velocidade da reação mediador-analito foram ~50 s e 10 - 10 L mols, respectivamente. As curvas analíticas para ambos os sensores foram obtidas aplicando baixos sobrepotenciais e resultaram em limites de detecção e quantificação na faixa de 1,2 - 9,1 mmol L. O sensor para L-cisteína foi aplicado em amostras reais e os resultados obtidos foram estatisticamente iguais quando confrontados com um método comparativo

Resumo: A presente dissertação versa sobre o desenvolvimento de sensores colorimétricos de baixo custo para a detecção de microrganismos patogênicos usando colorimetria digital. Sensores colorimétricos são dispositivos de análises promissores para fins de diagnóstico, quando levados em consideração alguns parâmetros como portabilidade, tempo de resposta e baixo custo, uma vez que podem ser desenvolvidos em diversos substratos acessíveis, tornando-se uma alternativa interessante para o desenvolvimento e uso de diagnósticos frequentes ou em massa, como foi o caso da pandemia da COVID-19. Para tanto, foram desenvolvidos no projeto testes rápidos para a detecção de SARS-CoV-2 e Salmonella spp. O teste para detecção de SARS-CoV-2 é baseado no uso de cotonete como substrato para o biossensor e uma solução de nanopartículas de ouro (AuNPs), ambos funcionalizados com a enzima conversora de angiotensina humana 2 (ACE2), receptor natural para a entrada do SARS-CoV-2 nas células humanas. A resposta colorimétrica baseia-se na agregação das AuNPs sobre a superfície do cotonete após o contato com amostras clínicas de nasofaringe/orofaringe (NP/OP) contendo o vírus. O método desenvolvido apresentou rápida resposta (5 minutos de testagem), baixo custo (cerca de R$1,00 por teste), elevada sensibilidade analítica, possibilitando a detecção de baixas quantidades de partículas virais (limite de detecção: 0,60 pg mL-1 de proteína S do SARS-CoV-2), e a intensidade de cor do padrão vermelho (canal R) foi correlacionada com os valores do limiar do ciclo (Ct) obtidos usando a reação em cadeia da polimerase de transcrição reversa (RT-PCR). O desempenho do biossensor foi avaliado usando 100 amostras clínicas de NP/OP (50 positivas e 50 negativas) e apresentou valores de sensibilidade, especificidade e acurácia clínica de 96%, 84% e 90%, respectivamente. Já para a detecção da Salmonella spp., foram desenvolvidos sensores colorimétricos em papel para a detecção de seu biomarcador esterase na presença do magenta caprilato como substrato cromogênico. A resposta colorimétrica resultante foi analisada por meio da extração do padrão de cor magenta (M) resultante da clivagem do substrato pela enzima. O sensor desenvolvido proporcionou análises com tempo de testagem de 35 minutos e limites de detecção e quantificação de 8,16 x10-4 U mL-1 e 2,72 x 10-3 U mL-1 de esterase, respectivamente