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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-4075-8679
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Acesso Aberto
Title: Caracterização termo-óptica de corante natural e pontos de carbono (CDs) fluorescentes para bioaplicações.
Alternate title (s): Thermo-optical characterization of natural dye and fluorescent carbon dots (CDs) for bioapplications.
Author: Lima, Sthanley Rita de
First Advisor: Pilla, Viviane
First member of the Committee: Almeida, Gustavo Foresto Brito de
Second member of the Committee: Silva, Davinson Mariano da
Third member of the Committee: Filho, José Carlos da Silva
Fourth member of the Committee: Monte, Adamo Ferreira Gomes do
Summary: Neste trabalho, aprimorou-se o processo de extração de corante natural da folha de Tradescantia pallida purpurea em solução aquosa. O corante foi caracterizado por diversas técnicas espectroscópicas, incluindo absorção, fluorescência, fluorescência resolvida no tempo (TRFL), infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e cromatografia líquida de alta eficiência. Essa caracterização permitiu a identificação dos principais componentes do corante, bem como a detecção de antocianina em diferentes faixas de pH, variando de 3,96 a 8,02. Além disso, investigaram-se as propriedades termo-ópticas do corante, incluindo o coeficiente termo-óptico (dn/dT) e a eficiência quântica de fluorescência (η), utilizando um interferômetro do tipo Mach-Zehnder e a técnica de Difração Cônica. Esta técnica detecta anéis no campo distante gerados pelo efeito de auto-modulação de fase espacial induzido termicamente na frente de onda do laser. O estudo também considerou duas aplicações práticas do corante. Inicialmente, avaliou-se seu potencial como sonda para leite em diferentes valores de pH, simulando adulterações alimentares por meio de variações colorimétricas e fluorométricas associadas ao pH. Posteriormente, o corante foi testado como agente fungicida em fungos Fusarium solani, Sclerotinia sclerotiorum e Colletotrichum gloeosporioides. Os resultados indicam um potencial fungicida promissor, com reduções significativas de aproximadamente 25% para o Fusarium e 50% para o Colletotrichum quando expostos a diferentes concentrações de antocianina, variando de 0,1% a 50%. Além disso, o corante natural extraído da folha de Tradescantia serviu como precursor na síntese de pontos de carbono (CDs), tanto na presença quanto na ausência de ureia, utilizando métodos simples de carbonização, como hidrotérmica e pirólise. Os Cdts sintetizados foram caracterizados por meio de diversas técnicas analíticas, incluindo espectroscopia de absorção, fluorescência e Raman, microscopia de força atômica, FTIR e TRFL. A técnica de lente térmica foi empregada para calcular η dos Cdts sintetizados. Os valores de η variaram de 10% a 50% devido às diferentes condições de síntese e dopagem dos CDs, e esses resultados foram comparados com Cdts sintetizados a partir de fontes de carbono naturais, como caule de milho, casca de banana, antocianina, folha de Catharanthus roseus e feijão de soja.
Abstract: In this work, the extraction process of natural dye from the leaves of Tradescantia pallida purpurea in an aqueous solution was enhanced. The dye was characterized using various spectroscopic techniques, including absorption, fluorescence, time-resolved fluorescence (TRFL), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and high-performance liquid chromatography. This characterization enabled the identification of the main components of the dye and the detection of anthocyanin at different pH levels, ranging from 3.96 to 8.02. Furthermore, the thermo-optical properties of the dye were investigated, including the thermo-optic coefficient (dn/dT) and fluorescence quantum efficiency (η). This was accomplished using a Mach-Zehnder interferometer and the Conical Diffraction technique, which detects rings in the far-field resulting from thermally induced spatial self-phase modulation at the laser wavefront. The study also explored two practical applications of the dye. Initially, its potential as a probe for milk was assessed at different pH values, simulating food adulterations through pH-associated colorimetric and fluorometric variations. Subsequently, the dye was tested as a fungicidal agent against Fusarium solani, Sclerotinia sclerotiorum, and Colletotrichum gloeosporioides fungi. The results indicated promising fungicidal potential, with significant reductions of approximately 25% for Fusarium and 50% for Colletotrichum when exposed to varying concentrations of anthocyanin, ranging from 0.1% to 50%. Additionally, the natural dye extracted from Tradescantia leaves served as a precursor in the synthesis of carbon dots (CDs), both in the presence and absence of urea, using simple carbonization methods such as hydrothermal and pyrolysis. The synthesized Cdts were characterized using various analytical techniques, including absorption, fluorescence, and Raman spectroscopy, atomic force microscopy, FTIR, and TRFL. Thermal lens measurements were employed to calculate the η of the synthesized Cdts. The η values ranged from 10% to 50% due to variations in synthesis and doping conditions. These results were compared with CDs synthesized from natural carbon sources, such as corn stalks, banana peels, anthocyanin, Catharanthus roseus leaves, and soybeans.
Keywords: Corantes naturais
Difração Cônica
Lente Térmica
Hidrotérmico
Pirólise
Pontos de Carbono e Pontos de Carbono dopados com Nitrogênio
Natural dyes
Conical Diffraction
Thermal Lens
Hydrothermal
Pyrolysis
Carbon Dots
Nitrogen-Doped Carbon Dots
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::PROP.OTICAS E ESPECTROSC.DA MAT.CONDENSOUTRAS INTER.DA MAT.COM RAD.E PART.
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::PROPRIEDADES TERMICAS DA MATERIA CONDENSADA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Física
Quote: LIMA, Sthanley Rita de. Caracterização termo-óptica de corante natural e pontos de carbono (CDs) fluorescentes para bioaplicações. 2023. 164 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.5013.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.5013
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44606
Date of defense: 30-Oct-2023
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.
Appears in Collections:TESE - Física

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